Effets de l

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Effets de lenvironnement sur les organismes
vivants
S. Barot
IRD, UMR 137
LV 335, Effets de lenvironnement , Barot
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Plan
? Quest ce que lenvironnement?
? Les différents effets de lenvironnement
? Notion de niche écologique
? Adaptations à lenvironnement
? Notion de plasticité phénotypique
? Conclusion
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Quest ce que lenvironnement?
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Quels sont le paramètres de son environnement?
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De nombreuses interactions
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Environnement biotique / abiotique
? Environnement biotique Toutes les espèces
qui interagissent avec lespèce étudiée
Prédateur, proie, parasite
? Environnement abiotique Paramètres
physicochimiques Température, humidité, pH
de leau, lumière
? Le cours est centré sur lenvironnement
abiotique!!!
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Type de paramètres
? Ressources Leau Le CO2, la lumière
et les sels minéraux (plantes)
? Milieu de vie Température Humidité de
lair, Lumière, pH de leau, pH du sol,
Salinité du sol ou de leau
? Support physique Sol, rochers, sédiments
dun lac
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Trois types de milieu avec des contraintes
différentes
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Facteurs importants en milieu aquatique
? Température
? Lumière
? Contenu en différents ions (salinité )
? Contenu en matière organique morte
? Courants
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Facteurs importants en milieu terrestre aérien
? Température
? Lumière
? Humidité de lair
? Vent
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Facteurs importants du milieu sol
? Température
? Humidité
? Contenu en ions
? Contenu en matière organique morte
? Texture et structure
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Lenvironnement est variable dans le temps et
lespace
Variabilité temporelle
Cyclique
Constant
Envt
Envt
t
t
Catastrophe
Aléatoire
Envt
Envt
t
t
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Paramètres de la variabilité temporelle
Envt
Envt
Envt
Envt
Envt
Envt
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Paramètres de la variabilité temporelle
Moyenne
Envt
Envt
Durée des évènements extrêmes
Envt
Envt
? Description mathématique Moyenne, variance,
maximum, minimum, auro-corrélation, période
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Lenvironnement est variable dans le temps et
lespace
Hétérogénéité spatiale
Homogène / hétérogène
Échelle de lhétérogénéité
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Hétérogénéité spatiale
Moyenne
Maximum, minimum, amplitude
10
100
-10
? Description mathématique Moyenne, variance,
maximum, minimum, auro-corrélation spatiale,
géostatistique
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Lenvironnement est variable dans le temps et
lespace
? Parallèle entre la variabilité et
lhétérogénéité
Y
Envt
temps
ou distance
X
? Même façon de les décrire mathématiquement
? Conséquences de la variabilité et de
lhétérogénéité?
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Facteurs importants en milieu aquatique
? Milieu assez homogène (brassage, diffusion)
? Milieu assez constant (sauf la lumière)
? Stratification verticale (lumière,
température, sédimentation)
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Facteurs importants en milieu terrestre aérien
? Variabilité temporelle très forte (lumière,
température, humidité)
? Hétérogénéité venant surtout du sol, de la
topographie, et des autres organismes
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Facteurs importants du milieu sol
? Température assez stable. Sauf à léchelle
des saisons
? Humidité très variable
? Hétérogénéité très forte à toute les
Échelles (eau, MO)
? Stratification verticale (MO, humidité )
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Les différents effets de lenvironnement
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Différentes échelles dorganisation
Différentes échelles temporelles
? Lindividu ? La population ? Lespèce
Krigia dandelion
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Effet à léchelle de lindividu
? Augmente ou diminue la survie ? Augmente ou
diminue la croissance ? Augmente ou diminue la
fécondité ? Augmente ou diminue la dispersion ?
Modifie le comportement (dispersion,
foraging, comportements sociaux)
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Effet à léchelle de lindividu
? Existence dun optimum ? Imbrication des
conditions pour la Reproduction /
croissance / survie
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Différents types de relation
Plateau
Optimum
Performance
Performance
Paramètre de lenvt
Paramètre de lenvt
Poisons
Performance
Performance
Paramètre de lenvt
Paramètre de lenvt
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Effet à léchelle de la population
? Croissance ou décroissance dune
population ? Extinction dune population ?
Détermine les limites spatiales de la
population
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Effet à léchelle de lespèce
? Répartition géographique de lespèce
(biogéographie) ? Répartition des individus à
lintérieur de laire géographique ? Autres
effets?
Evolution darwinienne!
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Effets sur la croissance
Sans terra preta
Avec terra preta
? Principe de toutes les expériences
agronomiques ? Engrais, irrigation .
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Cas dune orchidée
Carte géologique
Répartition géographique
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Mécanisme
? Craie pH élevé ? Toxicité directe ? Effet
indirecte sur la disponibilité des ions
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Exemple des vers de terre
? Milieu plus ou moins riche en nourriture
(MO) ? Nourriture peu énergétique ? Nécessité
de maintenir son humidité
Mouvements verticaux
Diapause
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Exemple de la salinité de leau
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Variation de nombreux paramètres à la fois
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Causes de la répartition des espèces?
? Survie non possible au-delà dun certain seuil
espèce non adaptée
? Croissance individuelle plus faible,
croissance de la population plus faible
compétition avec espèces mieux adaptées
Interactions entre relations biotiques et
abiotiques
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Un effet physiologique universel
? Loi du Q10
? Lactivité chimique et biologique augmente
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Échanges de chaleur
? Autre flux? Homéotherme / poïkilotherme
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Échanges de chaleur
Formes de résistance
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Notion de niche écologique
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Définition
? Ensemble des conditions permettant à un
organisme de croître, survivre et se
reproduire ? Cest un hypervolume à N dimensions
Humidité
Température
Température
Etc .
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Niche potentielle / niche réalisée
? Niche potentielle si lespèce est seule ?
Niche réasliée espèce en compétition
Niche potentielle
Température
Niche réalisée
Compétiteurs
Température
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Conséquences de la notion de niche
? Coexistence despèces ayant des niches
différentes
Température
? Lévolution devrait pousser les espèces à
avoir des niches différentes
Température
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Beaucoup de possibilités de coexistence
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Adaptation à lenvironnement
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Mutations/recombinaison
Variabilité phénotypique
Environnement
Sélection
Interactions écologiques
Changement dans les fréquences alléliques
Evolution directionnelle
Spéciation
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Cas du phalène du bouleau
Populations modernes en Angleterre sombre
Populations ancestrales claires
? Quel est le trait qui a évolué?
? Quelle est la variable environnementale qui a
changé?
? Quelle est la pression de sélection?
Couleur des ailes
Couleur des troncs de bouleau
Prédation par les oiseaux
Adaptation mimétisme
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Encore une fois, Interactions entre relations
biotiques et abiotiques
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Différentes stratégies
? Moyens pour acquérir une ressource limitante
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? Moyens pour acquérir une ressource limitante
Densité racinaire (kg /m3)
Profondeur (cm)
Sous bosquet (sans Rônier)
Hors bosquet
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? Stratégies pour maintenir lhoméostasie
? Conservation
? Diapause, hibernation
? Réserve
? Formes de résistance
? Élimination
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? Déplacement
Migrations
Déplacements à plus petite échelle
? Et les plantes?
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Y
Envt
temps
ou distance
X
? Dispersion dans le temps ou lespace
? Est-ce aussi facile de disperser dans le
temps et lespace?
Dispersion entre les générations
Longévité
Forme de résistance
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La plasticité phénotypique
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Définition de la notion de plasticité
Génotype 2
Environnement
Génotype
Génotype 1
Phénotype
Phénotype
Environnement
? Effet de lenvironnement sur le phénotype
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Différents types de plasticité
? Plasticité passive / active Ex
croissance / comportement
? Plasticité réversible / irréversible
Ex comportement / germination
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Signification évolutive
? Lenvironnement nest pas constant Au
cours de la vie dun organisme Entre les
générations mais plus vite que lévolution
darwinienne (changements génétiques)
? Avantageux davoir un génome
permettant une réponse du phénotype à
lenvironnement
Génotype 2
Génotype 1
Phénotype
Environnement
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Exemples
? Maturation sexuelle chez un palmier amazonien
? Mimétisme
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Limites de la plasticité
? Contraintes dues au développement
? Coût de la plasticité Système de
perception Coût de la modification
? Environnement difficile à prédire dans le
temps et lespace
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Conclusion
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? Phénomène universel
? Lenvironnement comme pression de
Sélection et moteur de lévolution
? Interactions entre milieu abiotique (physico-
chimique) et biotique (les autres
organismes, prédation, compétition)
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