Communautés et réseau trophique du sol

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1 TP n Communautés et réseau trophique du sol D après certains auteurs, les sols sont le plus grand réservoir de biodiversité sur Terre. En effet, du fait de leur hétérogénéité à différentes échelles, ces sites sont propices à la différenciation de niches très diverses. À part quelques groupes de la macrofaune, seule une petite fraction des organismes du sol nous est généralement familière. Ils sont répartis en fonction de leur taille, de leur rôle, et sont qualifiés, selon les cas, soit d ingénieurs, de régulateurs, ou d agresseurs. L histoire d un sol commence systématiquement par le dépôt de matière organique végétale et animale en surface. Alors un groupe fonctionnel essentiel dans le renouvellement de cette matière organique se met en marche : les décomposeurs. Dans ce TP nous rechercherons grâce à différentes techniques d extraction, les organismes décomposeurs de la litière et leurs prédateurs. Objectifs Découvrir la diversité de la macrofaune (taille > 4 mm), de la mésofaune (taille entre 0,2 mm et 4 mm) et microfaune (taille < 0,2 mm), du sol et de son rôle fonctionnel. Construire un réseau trophique simplifié des organismes du sol. Type Laboratoire Durée 2 heures (variable selon le travail demandé) Organisation TP sous forme d ateliers tournants qui peut s articuler avec le TP n 9.2, le TP n 9.3 et le TP n 9.4. Préparer à l avance certains ateliers. Période propice à la manipulation En dehors du plein hiver Document disponible sur le site compagnon Guide d identification des petites bêtes du sol

2 2 Section 9 Cycle de la matière dans les écosystèmes Atelier 1 : macrofaune et mésofaune du sol (capture directe) Matériel. De la litière forestière ou compost en décomposition. Boîte de Petri. Papier absorbant. Eau distillée. Papier aluminium. Pinces fines et souples Protocole 1/ Récupérer de la litière forestière (feuillus décidus dans l idéal) ou bien du compost en décomposition pour être sûr d avoir un maximum d organismes vivants. 2/ Capturer avec une pince les plus gros organismes : larves de coléoptères, vers de terre, gros scolopendres, cloportes, araignées. 3/ Placer chaque sorte d organisme dans une boîte de Petri dans laquelle vous aurez placé au fond un rond de papier absorbant humide ; le comportement des organismes nous donnera une indication sur leur place écologique (cf. tableau 1, page 6) 4/ Maintenir la boîte de Petri à l obscurité grâce à un morceau de papier aluminium. Remarque : les organismes prédateurs sont souvent très mobiles. Pour mieux les observer, on peut ralentir leur mouvement par un passage au réfrigérateur. Atelier 2 : Extraction de la microfaune du sol (appareil de Berlèze) Matériel. De la litière de sol forestier, ou compost en décomposition. Un appareil de Berlèze (entonnoir, grillage à maille moyenne ou tamis placé dans le haut de l entonnoir, lampe avec un support, bout de tuyau emmanché sur l entonnoir, bécher recouvert de papier aluminium) cf. figure 1.

3 TP n Communautés et réseau trophique du sol 3. Loupe binoculaire. Microscope optique, lames concaves. Pinces fines et souples Protocole 1/ Placer sur le grillage (ou tamis de maille de 2 mm a 5 mm dans le haut de l entonnoir) une épaisseur de 2 à 3 cm de litière ou de compost. 2/ Placer un bout de papier absorbant humide dans le fond d un bécher. 3/ Maintenir à l obscurité le bécher grâce à un bout de papier aluminium. 4/ Placer le bécher sous le tuyau fixé à l entonnoir. 5/ Éclairer le dispositif en plaçant l ampoule a une dizaine de centimètres au-dessus de la litière. 6/ Placer le résultat de l extraction dans de petites boîtes de Petri. Remarques L extraction doit se faire un ou deux jours avant. Les organismes prédateurs sont souvent très mobiles. Pour mieux les observer, on peut ralentir leur mouvement par un passage au réfrigérateur. Figure 1 : Schéma de l extraction par technique de Berlèze support ampoule échantillon de litière tamis O 5 mm entonnoir extraction bocal recouvert d un papier opaque rondelle de papier absorbant humide

4 4 Section 9 Cycle de la matière dans les écosystèmes Atelier 3 : Extraction des nématodes du sol (filtrage sur mouchoir en papier) Matériel. Échantillon de sol ou de compost en décomposition. Mini tamis de 10 cm de diamètre (par exemple maille de 2 mm). Grande boîte de Petri ou grand verre de montre. Mouchoir en papier. Lame avec creuset. Microscope. Eau distillée. Compte-goutte Protocole L extraction doit être réalisée la veille des observations. 1/ Récupérer le haut d un mini appareil de Berlèze ou réaliser un mini tamis en coupant 5 cm d un tube PVC de diamètre inférieur à la boîte de Petri au fond duquel vous aurez fixé un petit bout de moustiquaire. 2/ Enlever les différentes couches de papier d un mouchoir ou d un papier essuietout. 3/ Superposer ces différentes couches de papier sur le fond du tamis en relevant les bords du papier le long du tube. Un guide d identification des petites bêtes du sol est disponible sur le site compagnon : Clé d accès : 2015ST1508 Site compagnon Web 4/ Placer sur le papier un centimètre de sol ou de litière, mouiller avec de l eau distillée. 5/ Faire tremper ce dispositif en le plaçant dans une grande boîte de Petri remplie d eau. 6/ Le lendemain, récupérer la boîte de Petri avec le filtrat.

5 TP n Communautés et réseau trophique du sol 5 7/ Prélever dans le culot de la boîte de Petri quelques gouttes du filtrat. 8/ Placer sur une lame concave puis observer au microscope. mini-tamis O 10 cm maille 1-2 mm Figure 2 : Technique d extraction des nématodes du sol mouchoir en papier terre eau feuilles de mouchoir en papier dissociées et croisées extraction grand verre de montre 24 h prélèvement et observation au microscope nématodes Exploitation des observations Pour chaque atelier : ➀ Prendre une photo des différents organismes observés. ➁ Identifier le nom de l organisme et/ou son groupe taxonomique à l aide du guide d identification disponible sur le site compagnon. ➂ Compléter le tableau 1 en classant les organismes en fonction de leur communauté (régime alimentaire/substrat nutritif). ➃ Réaliser un réseau trophique avec vos photos légendées : nom ou groupe taxonomique. Intégrer dans le tableau la matière organique morte. Remarque : vous pouvez aussi mutualiser les photos de la classe si tous les groupes n ont pas eu le temps de passer à tous les ateliers.

6 6 Section 9 Cycle de la matière dans les écosystèmes Tableau 1 : Recueil des données Communauté des Prédateurs du sol (animaux souvent très mobiles, se nourrissant d autres animaux vivants). Remarque : il existe dans le sol certains champignons prédateurs de nématodes. Communauté des Détritivores (animaux se nourrissant de déchets ou tissus morts en les fragmentant en débris plus petits. Cette fragmentation facilite le travail des détritivores plus petits et l action des minéralisateurs) Exemple de résultats Quel que soit le niveau de précision et d exhaustivité atteint, il est essentiel que les apprenants aient constaté qu il y a un groupe fonctionnel nouveau : les détritivores. Tableau 2 : Communautés du sol organisé en réseau trophique (la flèche signifie «est mangé par») Communautés des Prédateurs du sol Araignée Scolopendre Pseudo scorpions Acariens prédateurs Opilions Communautés des Détritivores Lules Gloméris Cloportes Lombric Acariens détritivores Escargots Limaces Blattes Larves de diptère Producteurs Matière organique Débris végétaux

7 TP n Communautés et réseau trophique du sol 7 Pour aller plus loin Analyser les dispositifs d extraction Berlèze et filtre à nématodes et déduire des informations sur les preferendums des organismes du sol (cf. section 2). Réfléchir sur la conséquence de l appauvrissement en matière organique et de l utilisation d insecticides et d acaricides dans différents modes de cultures. Comparer des communautés de différents sols (forêt, prairie, verger, culture annuelle) ou bien du même endroit à différents moments de l année. Bibliographie / sitographie Faurie C. (coord.) et al., Écologie : approche scientifique et pratique (6 e éd.), Tec & Doc Lavoisier, (Hinsinger P et Blanchart É, Intensification des processus écologiques des sols)