Facteurs Abiotiques en Biologie (PDF)

2- Les facteurs abiotiques Paramètres climatiques et conditions géologiques climat =/ météorologie Météorologie étude des phénomènes atmosphériques pour prévoir le temps c'est le temps qu'il fait, à un endroit précis et à un moment donné (jour-semain-mois) => une baisse de 5°C dans la journ...

2- Les facteurs abiotiques Paramètres climatiques et conditions géologiques climat =/ météorologie Météorologie étude des phénomènes atmosphériques pour prévoir le temps c'est le temps qu'il fait, à un endroit précis et à un moment donné (jour-semain-mois) => une baisse de 5°C dans la journée : rien de grave Climatologie étude des statistiques de variables atmosphériques sur une longue période de temps c'est la proba de réalisation des conditions météorologiques, auxquelles on peut s'attendre pour une région donnée et sur une certaine période (décennie-siècle) => une baisse de 5°C à l'échelle du climat : mène à tout autre monde pour le vivant La température -> 2 régions avec la même température moy annuelle et la même total annuelle de précipitations peuvent avoir des climats diff Biarritz moy annuelle : T = 13,7°C faible amplitude thermique climat océanique, doux et humide 70nm de précipitations cumulées mensuelles même en juillet-août végétation typique de la côte Atlantique Montpellier moy annuelle : T = 14,2°C firt amplitude thermique climat méditerranéen, sec pluie surtout l'hiver et moins de 5mm de précipitations cumulées mensuelles en juillet/août végétation typiques provençale Influence de la température sur l'activité biologique des plantes La température a de multiples influences sur la répartition spaciale des plantes température annuelle moy ~🌡️ température extrêmes 🌡️🌡️ nb de jours de gelée ❄️ action sur la germination 🌱 action sur l'éclosion ❇️ action sur la floraison 🌸 action sur la fructification 🍇 action sur la vernalisation 🌨️ Influence de la température sur l'aire des espèces -> Influence de la temp moyenne L'aire de répartition de certaines espèces a des limites qui coïncident assez bien avec les lignes isothermes annuelles En raison de 📈de la temp (provoquée par les émissions massives de G.E.S. par les humains) on observe actuellement un déplacement vers le nord des aires de répartition de nbx organismes de l'hémisphères nord => réchauffement : déplacement d'espèce -> Influence des températures minimales Température minimale absolue - 0°C pour les Capucines - -4°C pour les Geranium - -9°C pour les Eucalyptus -> Influence des température extrêmes (T Action de la température sur la germination En écologie, la phénologie est l'étude de l'apparition d'évènement périodiques déterminés par les variations saisonnières -> Période de vernalisation Certains végétaux ne peuvent se dev que si elles ont subi une période de froid C'est le cas de nbx plantes bisannuelles : la digitale, Digitalis purpura... et de nbx plantes vivaces : le narcisse la tulipe le lilas -> D'autres plantes fleurissent toute l'année => elles sont indifférentes aux variations de temp comme : le sénecon, Senecio vulgaris -> Action de la temp sur la floraison Convallaria maialis fleurit le 1ier mai... => en condition contrôlée chez les horticulteurs Les précipitations pluie, grêle, neige, brouillard, rosée,... si on veut juste parler de la pluie = pluviométrie Précipitation et climat => 2 régions avec les mêmes quantité annuelle de précipitation peuvent avoir des climats diff Brest précipitation annuelle Patot = 821mm climat océanique, été humide végétation typique de la côte Atlantique Sud est des Cévennes Précipitation annuelle : PAtot= 1000m Eté très sec, pluie en automne végétation méditerranéenne Autres régions : Biarritz // Montpellier climat océanique // climat méditerrannéen On tiendra donc compte, outre la pluviosité annuelle cumulée, de la répartition des précipitation dans l'année : + le nb de jours de précipitation est important, + la quantité d'eau efficace pour la végétation est importante Le crachin est la forme de pluie la + efficace pour la végétation, contrairement à l'averse qui souvent entraîne un fort ruissellement en surface Précipitations : rôle du relief En général, 📈 des précipitations avec le relief Importance de l'exposition des versants Les reliefs, même faibles, ont de l'importance => La bruyère de Cantabrique Daboecia cantabrica sur les versants de Gâtine entre la Vendée et les Deux-Sèvres Précipitation : grêle, rosée, brouillard La pluie n'est pas la seule forme de précipitation La grêle phénomène ponctuel de court durée, n'a pas de réelle repercussion La rosée joue une rôle important dans les pays secs ainsi la richesse de la végétation du littoral Algérien est notamment due à l'abondance des rosées Le brouillard joue un rôle important en montagne le brouillard délimite la frontière entre les forêts de hêtres et de sapins Précipitation : la neige La neige quand elle persiste a des actions variées Effet favorable : protège le sol contre gelée en profondeur Mesure de t sous un couvert de neige dans l'air = -17°C sous 10cl de neige = -10°C sous 30cm de neige = -5°C sous 50cm de neige = -2°C Dans les zones où il y a couramment 50cm de neige, la protection contre le gel est particulièrement efficace. La neige quand elle persiste a des actions défavorables Effets défavorables : le poids de la neige peut provoquer des cassures et la défirmation des végétaux La nébulosité 💧 L'atmosphère est + humide par ciel couvert. Il y a moins d'évaporation. La quantité d'eau de pluie nécessaire à une plante donnée est + faible. Malgré une PA tot insuffisante, la forêt de Compiègne abrite des futaies de hêtres qui ne pourraient se maintenir si l'air était plus sec. Eclairement ou Ensoleillement ☀️ Composition des rayonnements solaire -> Flux lumineux en fonction des saisons et de la latitude L'ensoleillement a un endroit donnée dépendra naturellement de la latitude et de la période de l'année Ensoleillement important ☀️☀️☀️  📈 évaporation 📈 considérable température du sol Organismes des régions très ensoleillées haute montagne, régions méditerranéennes ont dev des dispositifs de réduction de transpiration Port trapu Forte pigmentation Cuticule épaisse Fort revêtement de poils Grande proportion de sclérenchyme Adaptation à l'intensité de l'éclairement HELIOPHYTES croissance max sous de forts éclairements ☀️☀️☀️ ne tolèrent pas l'ombre des autres plantes Tournesols Cactacées // SCIAPHILES croissance max sous de faibles éclairements ont besoin d'ombre 🌃 L'humidité atmosphérique ☔ Malgré le fait que ce facteur est assez peu étudié, il est déterminant dans la répartition des végétaux. Le point important est la connaissance de l' humidité relative : rapport entre la tension f de vapeur d'eau à un moment donné et la tension max F possible à la même température, càd lorsque l'air est saturé Humidité relative e = f/F en % Elle se mesure à l'aide d'hygromètre ou de psychromètres En zones de climat atlantique, elle peut être de 70 à 90%, au Sahara, on retrouvera souvent moins de 20% -> Le taux de saturation de l'air en vapeur d'eau dépend de la température Le point de rosée correspond à la température en dessous de laquelle la vapeur d'eau se condense humidité relative = HR = Pi de la vapeur d'eau mesurée = f/Pi de saturation à la même température (=F)* 100 Le vent 🍃 Le vent aura une zone donnée de l'ecosys une direction préferentielle (vent dominant) La criculation de l'air création de vents +/- forts sera très souvent associée à des diff de température entre 2 masses d'air : l'air circule d'une masse d'air froid ❄️ vers une masse d'air chaud 🔥 ! Classification = echelle de Beaufort composé de 13 niv, allant de 0->12, qui sont définis en fonction des vents et de ses effets observables Le vent pourra très souvent empêcher le bon développement harmonieux des végétaux et nécessiter de leur part des adaptations morpho-anatomiques (anémomorphose, formation de coussinets…) ou physiologiques (limitation évapo- transpiration). A l’opposé, le vent peut être un élément favorable pour la reproduction et la dissémination des espèces. Les Microclimats par temps ensoleillé au niv d'une pelouse, la température peut atteindre 70°C alors que la température de l'air est de 30°C En montagne,  L'adret est le versant au soleil l'ubac est le versant à l'ombre Microclimats et aires de répartition Les climats locaux, les microclimats peuvent fragmenter et créer des discontinuités dans l'aire de répartition. Le buis Buxus sempervirens Abondant en climat méditerranéen son aire principale Sur les pentes orientées vers le nord, en Provence Sur les pentes exposées au sud, dans le Jura au delà de la limite nord de l'aire principale Microclimats très ensoleillés Plantes héliophiles des champs, pelouse, dunes, hautes montagnes,... Plantes sciaphiles de sous-bois, ubacs, grottes,... Helichrysum stoechas Oxalis acetosella Microclimats forestiers éclairement complètement diff selon la position -> Composée de 5 strates : Arbres  arbustes arbrisseaux sous-arbriseaux formations herbacées -> Dans une zone forestière on peut retrouver les 5 niv de strates mais les + grands vont capter le max d'humidité et de lumière En milieu forestier, en fonction du degré de caducité des feuilles, on peut observer un gradient plus ou moins fort de diminution de l’éclairement en allant de la cime vers le sol. Ainsi dans certains cas des espèces printanières (ex. la jacinthe des bois Endymion nutans) fleurissent avec une intensité d’éclairement plus importante que certaines espèces estivales (ex. Veronica officinalis) Sur le tronc d'un arbre on a une multitude de microclimats Microclimat prairial La variation des facteurs écologiques à l’intérieur d’une prairie en fonction de la hauteur dans la strate herbacée Microclimat d'un vieux mur  Ceterach officinarum est une fougère adaptée à la secheresse/ C'est une plante commune des roches et vieux murs calcaires. ! Adaptation anatomique : la face inférieure des feuilles recouverte d'écailles ! Adaptation physiologique : les feuilles peuvent s'enrouler pour conserver l'humidité Zones humides Les Hymenophyllum sont des petites fougères qui ne peuvent croître que dans les régions les + humides : à l'abri de rochers ombragés, 🪨 à proximité de cascades ⛲ dans des fissures de roches 🪨 dans des régions où le brouillard est fréquent 😶‍🌫️ Important L'étude précise des miroclimats est indispensable pour expliquer le détail de la répartition de telles plantes Microclimats liés aux propriétés du sol -> influence de l'acidité du sol (pH) végétaux acidogé -> influence de la teneur en calcaire du substrat végétaux calcicole // végétaux calcufuge (ils fuient le calcaire) A l'intérieur de l'organisme Les bivalves Microclimat urbain -> îlot de chaleur hurbain🔥, => il fait bien + chaud en ville que dans les campagnes avoisinantes le vent est très discontinu selon notre position dans la vie => modification des paramètres abiotique climato météorologique -> concentration de la pollution atmosphérique qui va modifier l'éclairement (épaississement de l'air) diminution ou suppression de l'alternance jour/nuit en augmentant la luminosité des lampadaire la nuit du à l'épaississement de l'air. => perturbation des organismes Neutralisation de certaines espèces (insecte) = avec la perturbation de la photopériode (éclairement jour/nuit) Certaines espèces se réfugie dans la périphérie de la ville, pour aller dans des zones un peu plus fraiche... Création de zones de soir, pour avoir des zones + végétalisée et recréer des écosys + viables pour les espèces Energie solaire est emmagasinée le jour végétalisation : énergie solaire absorbée n'est pas accumulée, elle est dissipé par évaporation  en ville, bâtiment et voies de circulation s'échauffent, et stockant ainsi l'énergie solaire.... et restitution à l'atm la nuit en campagne, cela se traduit âr l'arrêt de l'évaporation. La température de l'air 📉 en ville, les surfaces imperméables (murs, en bétons,...) Dans les agglomérations, on observe une 📈 de la température moy => 📈 2-3°C 1 solution  La végétalisation en ville ! => permet de repurifier l'air par la photosynthèse des végétaux on ne supp pas l'îlot de chaleur urbaine mais on le 📉. 1 des pb pas forcément de la végétation adaptée aux biomes et en dessous de la couche de bitume pas forcément toutes les ressources nécessaire pour cette végétation Indices climatiques Indice de pluie de Lang I = P Atot/T amoy A pluviosité égale, l'air est d'autant + sec que la température est 📈. L'humidité de l'air varie donc dans le même sens que le rapport de Lang Indice d'aridité de De Martonne A = P atot/(T Amoy + 10) => permet de cartographier les zones désertiques. on a de précipitation + l'indice est faible Cet indice est conçu pour classer les déserts uniquement : -> 1< 5 : région aride où les précipitation sont exceptionnelles (Pa) -> 1 < 5 < 10 : région aride recevant de faibles pluies groupées sur une saison, de manière irrégulière s -> 10< A < 20 : région semi-aride où les pluies sont répartie s  A ET 📈 => 📈 Q Courbe ombrothermique de Gaussen sècheresses P < 2*T -> le quotient Q a une valeur écologique différente, suivant les valeurs des températures qui y interviennent. -> La valeur de Tmin est très importante car elle exprime assez bien le degré et la durée de la période critique des gelées, car plus Tmin est bas + celles-ci sont sévères. Il est donc utile de combiner Q avec Tmin. Example  try les exos de calculs Climatogramme 🌧️ précipitation mensuelle cumulée et la température mensuelle cumulé (point pour chaque mois) climatogramme de Toulon typique de climat Mediterranean (en chapeau de gendarme) Aires ombrothermiques de Rey Aires ombrothermiques de différentes espèces forestières des Pyrénées orientales En moyenne : 500m correspond à une température + forte que en altitude (2000- 2500m) donc l'altitude symbolise la température 📉 Diagramme triangulaire de Holdridge -> Classification de Holdridge : représentation triangulaire de P, TAmoy et ET qui permet de définir une classification climatique des principaux biomes terrestres Ecoclimatogramme Rose des vents Les indices les + utilisés Limitation des indices climatiques classiques Basés sue ls observations locales et ponctuelles de la T et P Descripteurs incomplets des facteurs abiotiques. Quid de l’ensoleillement ? Quid du vent ? etc Dépendent de la variabilité naturelle à petite échelle spatiale Question Comment appréhender de manière holistique la réponse des écosystèmes aux variations de facteus climatiques, sans être perturbé par la variabilité à petite échelle ? Les régimes climatiques (ou régimes de temps) Dans l'Altantique Nord, les tempêtes 🌪️ contribuent significativement à la variabilité climatiques des échelles journalières à interannuelles Les tempêtes sont liées à la nature instable du jet stream La circulation atmosphérique peut être classée en : 4 états récurrents et quasi- stationnaires NAO+ north atlantic oscillation + La course des tempêtes 🌪️va du Nord des EU au nord de L'Europe creusement de la dépression Islande Renforcement anticyclone des Açores (vent qui va de l'ouest vers l'est) régime climatique qu'on retrouve 30% du temps  Anomalie de géopententiel changement de la pression par rapport à la pression de base Condition météo fort vent et forte houle venant de l'ouest hivers doux et humide en Europe du Nord Hivers plus secs dans le sud de L'Europe Anomalie de Tmoy Anomalie de Pmoy nb de jours record de regime NAO+ sur la période 1958-2016 (74 jours) succession très rapprochée de tempêtes 🌪️: Hercules, Ruth, Petra, Christine,... Example de l'hiver 2013-2014 Impact sur le Littoral fort érosion côtière nbx submersion NA0 - régime anticyclonique Groenlandais décalage vers le sud des vents d'Ouest le rail des tempêtes vient alors frapper l'Europe du Sud Condition météo Anomalie de Tmoy Anomalie de Pmoy Phase négative de l'oscillation NA Dorsale Atlantique (Atlantic ridge) extension vers le nord de l'anticyclone des Açores conditions météo blocage du flux de N-Oe temps sec et froid ❄️dans le nord de la France chute de neige 🌨️ dans les Pyrénées Anomalie de Tmoy Anomalie de Pmoy Atl. Ridge Régime de blocage BL ❌interruption de la circulation d'Ox les tempêtes atlantiques viennent buter sur la bulle anticyclonique et sont refoulées en Méditerranée, circulation dE-> Oe conditions météo fortes pluies en Méditerranée episodes cévenols de pluie intense Anomalie de Tmoy Anomalie de Pmoy Atl. Ridge  Anomalie de Tmoy Anomalie de Pmoy Atl. Ridge Conditions météo axe "moscou-Paris", air glacial ❄️et sec transporté de la Sibérie à l'Atlantique A retenir Chaque régime de temps, les circulations atm associée, se caractérise par des conditions spécifiques en température et précipitation, en vent, houle,... un régime de temps persiste en moy entre 5 et 10jours les changements météorologiques quotidiens à hebdomadaires correspondent à la transition d'un régime à l'autre Influence des régimes de temps sur l'écosys ed l'Océan Nord Atlantique - régime NAO+ sur l'océan mélange vertical en mer du Labrador (couche d'eau avec une température moy bien marquée) impact potentiel sur la production primaire océanique correlation negative 📈 de la salinité et NAO+ 📉 de la salinité en fonction de la tolérance ds organisme 📈 du debit des fleuve, 📈 l'apport d'element nutritif = 📈 de al teneur en phytoplancton = 📈 de la teneur de chlorophylle A Influence des régimes de temps sur le littoral Atlantique Nord Européen Régime NAO+ en hiver -> précipitations + abondantes (latitudes > 40°N) -> 📈 débit des fleuves (moy annuelle) NAO+/salinité NAO+/concentration en chlorophylle-a Régime NAO+ en hiver -> 📈 Chl-a (moy annuelle) -> précipitations + abondantes  NAO+/salinité NAO+/concentration en chlorophylle-a (latitudes > 40°N) -> 📈 débit des fleuves (moy annuelle) -> 📉 salinité (moy annuelle) -> 📈 apport éléments nutritifs en zone côtière Première conclusion Le nombre d’occurrences hivernales du régime climatique NAO+ se translate à de nombreux paramètres environnementaux (Température eau de mer surface, débit fleuves, salinité, chlorophylle a) Ces paramètres sont connus pour jouer un rôle prépondérant pour la structure et le fonctionnement des écosystèmes côtiers. Question Comment les écosystèmes côtiers répondent-ils aux variations climatiques, examinées à travers le prisme du régime NAO+ Les huîtres comme sentinelles des zones côtières -> Les huitres peuvent être considérées comme des organismes sentinelles, intégrateurs des changements environnementaux En raison de : leur activité de filtration (5L/h) leur sensibilité aux variations de quantité de l'eau de mer leur caractères sessiles Régime NAO+ en hiver -> 📈 risques infectieux -> 📈 mortalité huîtres adultes à la fin de l'année