Quelques définitions...

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1 Écologie des écosystèmes Cas particulier des agro-écosystèmes et des écosystèmes forestiers Carole Chateil Quelques définitions...! Espèce : groupe de populations naturelles réellement ou potentiellement interfécondes et reproductivement isolées des autres groupes équivalents!! Population : ensemble des individus d une même espèce suffisamment rapprochés dans l espace pour se reproduire très préférentiellement entre eux Métapopulation : ensemble de populations de la même espèce qui sont connectées et échangent quelques individus de temps en temps

2 Quelques définitions...! Communauté / biocénose / peuplement : ensemble des populations occupant un milieu commun!! Biotope : milieu physico-chimique dans lequel vivent des organismes Écosystème : système écologique comprenant l ensemble des organismes vivants (biocénose) et l ensemble des facteurs physico-chimiques du milieu (biotope), ainsi que toutes les interactions entre eux Complexité des réseaux trophiques

3 Échanges de matière et d énergie le long des chaînes trophiques Rendement photosynthétique

4 Les biomes terrestres Production primaire nette de quelques écosystèmes

5 Comparaison des écosystèmes continentaux Production des écosystèmes continentaux

6 Facteurs limitants des écosystèmes terrestres Rendement écologique : rendement d assimilation Décomposeurs Ver de terre tropical! Herbivores Criquet! Chenille! Carnivores Lézard! Belette!

7 Rendement écologique : rendement de production nette Rendement énergétique : loi de Lindeman Productivité primaire : 1 % 20! Productivité secondaire : 10 %

8 Flux d énergie dans un écosystème Pyramides écologiques A. Pyramide des nombres d individus B. Pyramide des biomasses C. Pyramide des énergies décomposeurs!

9 Évolution naturelle d un champ abandonné Évolution naturelle d une tourbière

10 Successions végétales! Changement dans le temps de la composition floristique et faunistique d un peuplement! Succession primaire : colonisation d un substrat vierge Succession secondaire : régénération suite à une perturbation! Série de végétation : séquence complète d une succession. Chaque stade correspond à une biocénose (faune, micro-organismes...) particulière.! Climax : terme ultime d une succession Stade d équilibre entre la végétation et son milieu (climat + sol) Les stratégies r et K chez les plantes

11 Résumé des stratégies r et K Un équilibre dynamique : le rôle des perturbations Espèces pionnières à stratégie r Espèces résidentes à stratégie K

12 Quand la succession est bloquée! Perturbation fréquente ou continue :! Dunes! Champs cultivés ou prairies La biodiversité des agro-écosystèmes a a b b a b R 2 = 0.19 p < 0.001

13 Végétation traditionnelle des terres agricoles Les plantes messicoles («qui habitent les moissons»), sélectionnées par l homme en même temps que les espèces cultivées Importation et exportation de matière dans les agroécosystèmes

14 Érosion et fertilité des sols! Pimentel et al, 1995 Milieu Quantité de sol perdue par érosion Terres cultivées (Etats-Unis, Europe) Terres cultivées (Afrique, Amérique du Sud, Asie) Forêt 17 tonnes/ha/an tonnes/ha/an 0,004-0,05 tonnes/ha/an À titre indicatif : taux de régénération des sols : 1 tonne/ha/an Conséquence : sur 1,5 milliards d ha cultivés dans le monde, 12 millions sont abandonnés chaque année car ils ne sont plus productifs... Intensification de l agriculture Évolution de la production française de blé depuis 1961

15 Engrais et pollution aux nitrates Consommation mondiale d engrais chimiques Engrais et pollution aux nitrates

16 L érosion de la biodiversité agricole Une perte de biodiversité liée à l intensification de l agriculture Robinson & Sutherland, 2002

17 Exemple des nitrates en Bretagne Effets négatifs des pesticides

18 Bio-concentration des pesticides le long des chaînes trophiques Bio-concentration des pesticides le long des chaînes trophiques

19 Exemple des nitrates en Bretagne Phénomène des marées vertes Exemple des nitrates dans la baie du Mont Saint-Michel

20 Exemple des nitrates dans la baie du Mont Saint-Michel Effet du mercure sur la santé humaine

21 Épuisement des terres fertiles Épuisement des terres fertiles

22 Résistances aux pesticides Déstabilisation des mécanismes naturels de régulation des populations de ravageurs

23 Flux de matière dans un écosystème forestier Productivité des écosystèmes forestiers en fonction de leur maturité

24 Les régimes forestiers Les régimes forestiers

25 Entretien des massifs forestiers Entretien des massifs forestiers

26 Entretien des massifs forestiers Différences entre les essences forestières Essence Durée de révolution Usages Peuplier 20 ans Pâte à papier, déroulage (cagettes) Pin maritime, Pin Douglas 45 ans Pâte à papier, panneaux de particules, sciage, (déroulage) Epicéa, autres pins, Merisier, Frêne ans Pâte à papier, panneaux de particules, sciage (résineux) Placage, ébénisterie (feuillus) Sapin pectiné, Hêtre, Chêne pédonculé Chêne sessile ans Panneaux de particules, bois de feu, sciage, merrains, placages ans

27 Cycle de l eau Cycle local vs global

28 Cycle du carbone Organismes vivants et cycle du carbone Fixation biologique du C inorganique CO 2 Producteurs primaires Respiration C organique Décomposeurs Consommateurs

29 Cycle de l azote Changement d usage des terres : déforestation

30 Changement d usage des terres : déforestation Changement d usage des terres : déforestation

31 Augmentation de la concentration de CO 2 dans l atmosphère Augmentation de la concentration de CO 2 dans l atmosphère

32 Augmentation de la température Dérèglements climatiques à prévoir