Écologie végétale : interagissent elles avec leur environnement?» Dr Errol VELA (Univ. Montpellier 2) Cours de botanique «niveau intermédiaire»

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1 Écologie végétale : «Comment les plantes interagissent elles avec leur environnement?» Dr Errol VELA (Univ. Montpellier 2) Cours de botanique «niveau intermédiaire» (séance du 14 février 2011)

2 Quels interactions avec quel environnement? Les plantes poussent sous un climat donné et sur un substrat avec un sol + ou développé Chaque substrat géologique et chaque sol a ses particularités (ressource en eau, éléments minéraux, etc.) Les plantespoussentencompagnie poussent en d autres dautres plantes! Les plantes poussent dans des écosystèmes habités par des animaux et autres organismes hétérotrophes (consommateurs primaires)

3 Rappel : variation géographique des précipitations (Maroc) (1500) mm (200) mm

4 Rappel : variabilité interannuelle des précipitations éii i (Marseille) 140,0 120,0 100,0 80,0 60,00 40,0 20,0 0,0 Série1 Série2 Série3 300 mm 1000 mm Série1 Série2 Série Série1 Série2 Série

5 Rappel : effets de l altitude et de la continentalité sur la température

6 Quelles stratégies démographiques pour persister et coexister? Selon Grime [1977], les espèces répondent à trois types de contraintes : La compétition («partage» = lutte pour l accès aux ressources trophiques) ; Le stress (déficit de ressources et de production de phytomasse) ; Les perturbations (destruction de phytomasse d un individu ou d une population).

7 Quelles stratégies démographiques pour persister et coexister? En résumé (modèle C S R) : les «compétitrices» (C) sont adaptées à la productivité dans les habitats stables, les plantes «stress tolérantes» (S) sont adaptées à des contraintes diverses (climatiques, édaphiques, etc.), les «rudérales» (R) sont adaptées aux habitats perturbés.

8 Quelles stratégies démographiques pour persister et coexister? «Un même événement peut être considéré commeune perturbation ou un stress selon sa fréquence et son intensité.» [JAUFFRET & VELA 2000]. «Les êtres vivants vont se positionner le long de ce gradient suivant leurs capacités d accommodation accommodation» ( ) ou d évitement (cycle biologique) [VELA 2002].

9 Quelles stratégies démographiques pour persister et coexister? Celles inadaptées aux deux devront subir la concurrence des autres et seront qualifiées de "compétitrices" (C). importance importancedustress des perturbations nulle ou faible élevée nulleoufaible stratégie C stratégie S élevée stratégie R non viable [d après MEDAIL 1996 modif.]

10 Quelles stratégies démographiques pour persister et coexister? La position particulière des stratégies triples (CSR), adaptées non pas aux trois contraintes à la fois, mais au cours du cycle de vie (parex ex. perturbation au moment de la germination, stress pendant la croissance, compétition pendant la phase de maturité). Représentation des stratégies primaires et de leurs intermédiaires dans le «triangle de Grime».

11 Conséquences sur les individus

12 Les effets du stress (S) Modalité dliéde contrainte Réponse fonctionnelle Carence nutritive du sol Faible disponibilité en eau Faibledisponibilité en eau Irrégularités de la disponibilité en eau Irrégularité des conditions favorables Croissance lente (rameaux courts, architecture tortueuse) et limitée (petite taille) Stockage (bulbes, feuilles grasses ) Empêchement de lévaporation l évaporation (feuilles poilues, cireuses, réduites, recroquevillées, très caduques, absentes ) Croissance et floraison aléatoires (de courte durée, possible toute l année) Peu de graines, faibles capacités de germination,

13 Les effets du stress (S) L immortelle Les orpins, Le thym, etc. (chaméphytes)

14 L effet Leffet des perturbations (R) Modalité dliéde contrainte Réponse fonctionnelle Absence (provisoire) de concurrence juste Germination facile après la perturbation : disponibilité Croissance rapide (provisoire) des ressources Mort prochaine Date de la prochaine perturbation Floraison tôt dans le cycle pouvant se inconnue (p e très proche?) prolonger (autant que les conditions persistent) Maturation rapide des «fruits graines» Date de la prochaine perturbation inconnue (p e très lointaine?) (Très) nombreuses graines à (très) longue durée de vie

15 L effet Leffet des perturbations (R) Chénopodes, Amaranthes, etc. (thérophytes d été) dété)

16 «Trop de perturbations tue la perturbation» Modalité de contrainte Réponse fonctionnelle Si période de retour prévisible (ex. annuelle : sécheresse, labour ) : possibilité de faire moins d excès! Croissance moins rapide Floraison moins précoce (fin de cycle) Moins de graines Durée de vie moins longue (1 2 ans) ou quand la perturbation devient stress!

17 Un exemple de stratégie intermédiaire (SR) Petites annuelles méditerranéennes (à cycle hivernal)

18 L effet Leffet de la compétition (C) Modalité dliéde contrainte Réponse fonctionnelle Absence de perturbation : augmentation de la concurrence avec le temps Ressources abondantes et disponibles Régularité des fluctuations Régularité des fluctuations Régularité des fluctuations Régularité des fluctuations Occupation de l espace aérien (lumière) et souterrain (ressources) : appareil végétatif et racinaire ligneux, ramifié, persistant Croissance rapide et durable, organismes imposants Pic saisonnier de croissance (printemps) Floraison au début du pic de croissance Croissance lente des fruits (charnus) avec maturation à la fin du pic (été automne) Durée de vie des graines limitée (germination au prochain optimum)

19 L effet Leffet de la compétition (C) Les chênes, Les hêtres, Arbres et autres lianes

20 «Un peu de tout» Modalité de contrainte Réponse fonctionnelle Naissance après une perturbation (incendie) Germination facile et croissance rapide : 1 3 ans (R) Jeunesse dans un environnement encore généreux (compétition partielle) Croissance assez rapide, floraison et pic de croissance saisonniers : 3 10 ans (C) Vieillesse et sénilité prolongées dans un environnement limité en ressources (compétition maximale) Ressources et croissance limitées, pas de régénération : ans (S) () Attente d un renouveau Nécrose partielle ill puis complète des individus, survie de la population à l état de banque de graine dans le sol : 30+ (R) mais pas forcément en même temps!

21 Une stratégie complexe (CSR) Arbustes «pyrophytes» de nos garrigues (ex. Ulex)

22 Conséquences sur les communautés La course à la compétition induit une dynamique de l écosystème La compétition sélectionne les espèces ayant développé des stratégies de partage des ressources (phénologie ) La compétition contre sélectionne les espèces non adaptées!

23 (compétition / dynamique / partage)

24 Conséquences sur les communautés Les perturbations induisent une réinitialisation de la dynamique Les perturbations sélectionnent les espèces ayant développé des stratégies de renouvellement (rejet de souche, banque de graine longévives ) Les perturbations contre sélectionnent les espèces non adaptées!

25 (perturbation / renouveau / transition)

26 Conséquences sur les communautés Le stress contraint les espèces à développer des stratégies d évitement (phénologie ) Le stress sélectionne les espèces ayant développé des stratégies de survie et/ ou de compensation (bulbes, feuilles crassulescentes, mycorrhizes, symbioses ) Le stress contre sélectionne les espèces non adaptées!

27 (stress / évitement / compensation)

28 L hétérotrophie : principal agent de forçage Les plantes sont, en général, é autotrophes t (photosynthèse), mais : Consommateurs directs (herbivorie) Mldi Maladies (micro organismes, i champignons, animaux ) Parasitisme végétal éétl(holo, hémi ) l è (é l ) action sur les espèces (évolution) action sur les écosystèmes (dynamique)

29 Hétérotrophie : herbivorie

30 Hétérotrophie : maladies

31 Hétérotrophie : parasitisme