Ecologie CM2: Structures et Dynamiques des Communautés PDF

Structures et dynamiques des communautés a. Définitions **Communauté** = ensemble de populations d'espèces différentes qui vivent dans une aire donnée à un moment donné, et qui interagissent (pas pour se reproduire) → assemblage plurispécifique Notion de **propriétés émergentes** : le tout est +...

Structures et dynamiques des communautés a. Définitions **Communauté** = ensemble de populations d'espèces différentes qui vivent dans une aire donnée à un moment donné, et qui interagissent (pas pour se reproduire) → assemblage plurispécifique Notion de **propriétés émergentes** : le tout est + que la somme des parties Une image contenant texte, capture d'écran, carte Description générée automatiquement **Écosystème = biotope + biocénose** Ecosystème de transition = **écotone**, milieu de transition entre 2 écosystèmes adjacents : partage les caractéristiques des 2 écosystèmes qui sont voisins. *Ex en milieu aquatique : terrestre → zone humide → aquatique* *Ex en milieu terrestre : zone de transition = Lisière* [**Organisation hiérarchique** :] Selon l'échelle spatiale sur laquelle on va travailler on va avoir différents niveaux de communautés - Le niveau le + grand = **biome **: grands groupes de communautés qui partagent des cortèges d'espèces assez proches → qu'on va trouver dans des mêmes zones climatiques b. Règles d'assemblages des communautés *Qu'est-ce qui peut expliquer la communauté ?* Voir à quel moment on va filtrer le pool d'espèces global pour observer la communauté. Pool total d'espèces avec 3 contraintes qui vont agir : - **Physique** : biotope, espèces pas adaptées à l'environnement local 🡪 donne un pool d'espèces associé à l'habitat - **De dispersion** : contraintes intrinsèques (ex : barrières naturelles) - **Biologique** : interactions écologiques (compétitions), processus de dynamique interne - Tout ça donne la communauté  Dépend des processus évolutifs assemblages phylogéographique A un niveau local : contrainte de dispersion et filtre lié à l'habitat appliqué après. Pool d'espèces : ce qu'on voit au niv de la communauté = **pool local** : ce qui va expliquer la présence des espèces est la contrainte de l'habitat biologique et physique **Pool régional** : dépend des aptitudes de dispersion : il faut que les espèces aient pu arriver jusque là **Pool global** : processus phylogénétique - Vision très déterministe : on peut prédire avec des choses très précises ce qui va expliquer le pool de l'espèce mais le hasard peut aussi l'expliquer A côté de ces approches, on a des règles basées sur des processus aléatoires permet de faire des modèles nuls. c. Echantillonnages des communautés - Quadrat = zone de l'environnement que l'on va échantillonner, adapté à des espèces non mobiles. - On peut aussi procéder avec des transects : line = ligne virtuelle - Ou avec des points d'échantillonnage. Modèle le + simple : n'utiliser que le hasard 🡪 **Random** Une image contenant texte, capture d'écran, diagramme, ligne Description générée automatiquement *Couleur jaune-orange montre l'hétérogénéité* **Echantillonnage systématique** : détermination du 1^er^ point aléatoirement puis les autres sont systématiques. Mais problème : sensible aux **phénomènes périodiques**. Mode intermédiaire = stratifié - Important de réussir à quantifier **l'effort d'échantillonnage** Risques du full Random est de ne pas être représentatif : qu'on peut sous-estimer la part de certains environnements et sous l'effet du hasard les points peuvent mal être distribués. *Ex : pour le même exemple on peut utiliser les 2 stratégies :*  *A partir de quand on a assez d'échantillonnages ? l'effort d'échantillonnage est assez important ?* **[Courbes d'accumulation / raréfaction : ]** Echantillonner petit à petit et tracer la courbe : quand ça commence à ralentir on peut avoir un effort suffisant Courbe d'accumulation ou courbe de raréfaction. Au début ça va augmenter rapidement et après ça va diminuer. A mesure qu'on augmente l'effort d'échantillonnage on va arriver à saturation Étape qui devrait précéder n'importe quel travail sur les communautés **[IPA et IKA :]** - **Indice Ponctuel d'Abondance** : faire différents points d'échantillonnage (écoute) - Essayer de standardiser un temps minimal de rencontre - Points distants de 300 à 500m généralement - Contacts sonores et visuels pendant 20min - Exemple pour les espèces aviaires  - **Indice Kilométrique d'Abondance** - Unité de base est une distance minimale de rencontre - Le principe est le même que IPA **[IBGN : pour les invertébrés]** - Approche normalisée, dédié au milieu aquatique - 8 prélèvements unitaires dans les substrats majoritaires : parcourir un cours d'eau, définir une **station de travail** (= fraction du cours d'eau représentative de l'ensemble de la linéaire **habitat dominant**) - Utilisation d'un **filet Surber** (500 µm) : on standardise la mesure - Détermination à la famille. - Calcul de la **note IBGN** allant de 1 à 20, basé sur la notion de taxons bioindicateurs (polluo-sensible) : + on trouve des taxons polluo-sensibles + l'eau est de bonne qualité (s'ils sont tolérants, eau dégradée). - Il a une norme Afnor à respecter, utilisé pour homogénéiser les indices de tous les pays. Une image contenant texte, capture d'écran, nombre, diagramme Description générée automatiquement **[Arthropodes terrestres :]** **Appareil de Berlèse** : récupérer les organismes par gravité 🡪 on les force à sortir du milieu pour pouvoir les déterminer. **[ADN environnemental (metabarcoding = sur l'ensemble de la communauté)]** Approche passive à base d'ADN environnemental animaux perdent des fragments d'ADN dans l'environnement : utiliser cet ADN et le reconnaître pour avoir l'identité de l'espèce ou de la famille. Ex : collecter de l'eau, la filtrer pour en extraire l'ADN puis amplification, séquençage, analyse de données et retrouver les facteurs taxonomiques. Une image contenant capture d'écran, texte, plein air Description générée automatiquement On peut aussi utiliser l'acoustique, pour les oiseaux, les invertébrés, les poissons... d. Estimation de la diversité des communautés Une fois qu'on a collecté l'information, il faut la caractériser. **[Richesse et abondances relatives :]** 2 choses simples à renseigner : - La **richesse taxonomique = S** - Le **nb total d'individus = N** Mais attention à la répartition des espèces dans les communautés. On peut ajouter la proportion d'individus par espèce. - Diagramme en barre ou **rang-fréquence** avec la fréquence en y et les espèces classées par rang (en fonction de leur nombre d'abondance) - **p~i~ = n~i~/N** On peut utiliser **l'indice de Shannon** qui intègre ces abondances relatives **[Les diagrammes rang-abondance : exemples]** Voir si on a une forme particulière dans les rangs des communautés. \(c) + on fertilise, - on a d'espèces La + diversifié est celle de 1856 car on tend vers un profil + horizontal Une image contenant texte, ligne, capture d'écran, Parallèle Description générée automatiquement *Communautés d'insectes associés à des systèmes aquatiques :* -  Communautés + équilibrés et + diversifiées en termes d'espèces dans les milieux montagneux alors que c'est bcp moins équilibré dans les milieux côtiers avec quelques espèces qui dominent Evenness = **équitabilité** : + c'est horizontal, + l'équitabilité est grande  **[Indice de Shannon, Piélou et Simpson :]** - **Diversité de Shannon : H'** - Basé sur la notion **d'entropie** : des évènements rares vont apporter + d'informations que des choses qui sont communes - **Sensibles aux espèces rares**, qu'on trouve très peu - p~i~ = fréquence relative de l'espèce i - i varie de 1 à S = une espèce du milieu - Choix arbitraire de la base du logarithme *(utiliser la même position de l'indice dans la même étude)* - Souvent entre 0 et 5 (rarement au-dessus de 5) Valeur max : **H'max** : log de la richesse taxonomique Comparaison de H' et H'max en les divisant l'1 par l'autre - **Equitabilité de Piélou** : evenness index **H'/Hmax =** **J** reviens entre 0 et 1 ce qui est + simple à interpréter : + c'est proche de 0, + c'est équitable - **Diversité de Simpson :** - Complémentaire de Shannon - Probabilité que 2 individus pris au hasard appartiennent à la même espèce - Compris entre 0 et 1  - **Sensible aux espèces abondantes** *Exemple* : prairie où ils ont mis de l'engrais : calcul de l'indice de Shannon et indice de Piélou. - Baisse de l'équitabilité et baisse de diversité. - Intéressant d'utiliser l'indice de Shannon quand on travaille sur la **même communauté** **[Diversité taxonomique :]** - Calcul **d'indice de divergence taxonomique (AvTD** = average taxonomic distinctiveness **Δ^+^)** : calcul des distances moyennes entre 2 taxons d'une même communauté Une image contenant texte, diagramme, ligne, Police Description générée automatiquement On peut avoir une approche symétrique mais dans certain cas ce n'est pas équivalent. A cause de ces problèmes de symétrie entre les chemins on peut arriver à des valeurs d'indice qui sont les mêmes alors que l'architecture est différente. **VarTD** est une façon de pondérer les choses grâce au calcul du poids moyen **[Diversité fonctionnelle :]** Sens important d'avoir des familles qui sont dans des **groupes fonctionnels différents**. Ex de groupe fonctionnel : **groupe trophique** Autre façon d'amener de la diversité dans la communauté. Ex : Une image contenant texte, capture d'écran, Police, nombre Description générée automatiquement On va avoir des groupes, des traits qui les distinguent d'un point de vue fonctionnel et des catégories/modalités. \_\_ : Quand les variables sont quantitatives continues comme la masse. Diagonale que des 0 car on compare la même espèce Dendrogramme va répartir les espèces en fonction de leur distance (1 et 6 les + éloignées) On peut associer ça au concept de niche écologique. 4 taxons hypothétiques qui se distribuent par leur valeur de trait (1 trait = qqc de mesurable / renseignable sur 1 individu)  1 : **Diversité fonctionnelle importante** : Espace fonctionnel est grand, bien exploité 2 : **Diversité fonctionnelle faible** : Espace fonctionnel réduit 3 : **Diversité fonctionnelle par taxon** : Pas de chevauchement d'espace fonctionnel : chaque taxon a son propre espace fonctionnel 4 : **Redondance fonctionnelle** : Chevauchement entre jaune et vert 🡪 possible zones de compétitions Exemple : 3 traits différents : espace fonctionnel en 3D Une image contenant texte, croquis, diagramme Description générée automatiquement e. Distribution spatiale de la biodiversité **[Diversité alpha, bêta et gamma : ]**  - **[En fonction de la dispersion ]** Prédiction de ce qu'on peut imaginer en fonction de la dispersion : comment les individus se déplacent dans l'environnement et vont aller coloniser un nouvel habitat La diversité alpha est faible au départ et on prédit qu'elle va atteindre une valeur maximale. La diversité bêta va quant à elle diminuer jusqu'à atteindre un seuil minimal. La diversité gamma étant la somme des 2 va au départ être assez stable puis va diminuer jusqu'à atteindre des valeurs très basses. Qd on a peu de dispersion au départ 🡪 cortège d'espèces devrait se réduire au petit nombre des meilleurs compétiteurs donc diversité alpha très faible car pour chaque habitat on va retrouver uniquement les espèces les + compétitrices. Beta la + élevée au départ car les communautés sont moins riches mais toutes différentes car chaque habitat va avoir son meilleur compétiteur Si on ajoute la dispersion, on ajoute des mouvements d'individus qui vont permettre aux espèces moins performantes de se développer Alpha augmente car on permet à plus d'espèces de coloniser l'habitat **[Variations de la richesse spécifique en fonction de la surface échantillonnée :]** Relation entre le nombre d'espèces et la surface à une échelle très large.  - Échelle très locale au départ donc on va augmenter petit à petit car intégration de nouveaux habitats - Échelle régionale, on reste dans le même biome donc la richesse en espèce n'augmentera pas bcp. - Échelle continentale : on intègre de nouveaux biomes. Une image contenant diagramme, cercle Description générée automatiquement **[Effets de l'altitude, de la latitude et des précipitations : ]**  La diversité diminue en fonction de l'altitude due aux contraintes que ça implique. Moins de ressources, espaces + contraignants, - d'espèces adaptées Zones équatoriales : en fonction de la latitude En fonction des précipitations annuelles : + il y a de précipitations, + il y a d'espèces **[L'hypothèse des perturbations intermédiaires : ]** Qté de MO retirée du système est un indicateur de la sévérité d'une perturbation Tout à droite du graphique : espèces pionnières (adaptées aux milieux imprévisibles) et tout à gauche : espèces de fin de successions (les + adaptées au milieu, compétitrices) - Endroit où on aura le + de diversité c'est au milieu avec un régime de perturbation intermédiaire Une image contenant texte, capture d'écran, diagramme, Tracé Description générée automatiquement Arrêt du pâturage forme une forêt donc on perd les espèces de prairie Herbivorie est un bon exemple de régime de perturbation intermédiaire f. Relations écologiques directes et indirectes  Inspiré de la théorie des graphes représentation avec des nœuds et des flèches Grandes catégories d'interactions écologiques avec des interactions directes et indirectes. Interactions indirectes sont tout aussi importante et présentes que les directes : - **Compétition par exploitation** : organisme s'influencent négativement avec une ressource commune. - **Compétition apparente** : prédateur commun à 2 proies génère un effet négatif des proies l'un sur l'autre. On peut aussi avoir une autre forme avec non pas un prédateur mais un autre compétiteur avec effets négatifs réciproques (C1 renforce C2 ce qui va avoir un effet négatif sur C3) - **Cascade trophique** : C a un effet positif indirect sur V car il va réguler H. - **Commensalisme indirecte** - **Mutualisme indirect** - **Interactions écologiques nichées** : si on touche le nœud à une extrémité, ça va se propager et ça aura des répercussions sur les autres espèces. Ces interactions vont être structurantes pour les communautés en régulant les densités des populations respectives : - Prédire ce qui est censé se passer en termes de dynamique de communauté - On fait interagir 4 espèces : le renard, la moufette, l'aigle et le cochon - (A) : voir comment est la dynamique : renard qui est en compétition avec la moufette, l'aigle qui est le prédateur des 3, des turnovers... - \(B) Modèle prédateur-proie de Lotka-Volterra, on retrouve pour chaque nœud : Taux de mortalité proportionnel à la qté d'aigles car c'est le prédateur le + commun - \(C) (D) on peut remplacer ces coefficients par des taux et on change les effectifs initiaux pour voir ce qu'il se passe, la variation des effectifs. - Dynamique de communauté en connaissant les interactions écologiques qui existent entre les différentes populations. g. L'approche réseau **[Théorie des graphes, matrices d'interactions et réseaux :]** Fig : Exemple de matrices et de réseaux d'interaction. Les lettres indiquent les entités qui interagissent potentiellement (ex : espèce taxonomiques) et les entrées binaires indiquent les liens (1 : oui, 0 : non). (A) Matrice d'interaction et (B) sa visualisation pour un réseau bipartite qualitatif où les entrées forment deux groupes (a-h et i-l) sans interaction au sein du groupe autorisée. (C) matrice d'interaction et (D) sa visualisation pour un réseau qualitatif où toutes les interactions sont autorisées. Les flèches indiquent la direction de l'interaction (ex : d'une ressource à son consommateur). (E) Réseau bipartite imbriqué où les espèces spécialisées interagissent avec des sous-ensembles appropriés des espèces qui interagissent avec des plus généralistes. (F) réseau bipartite modulaire où les espèces sont organisées en modules et interagissent davantage au sein des modules qu'entre eux. (G) Réseau bipartite quantitatif où les barres indiquent l'abondance des espèces et la largeur des liens indiquent la fréquence des interactions.  Manière d'appréhender la structure des communautés 🡪 voir ce qu'on peut apprendre sur la dynamique des communautés. Approche bcp utilisée pour appréhender les réseaux trophiques mais aussi pour les réseaux mutualistes. Point de départ : construire une **matrice des interactions** : 2 types de matrices car +ieurs types de réseaux : - \(B) Pas d'interactions entre les espèces i, j, k, l : pas **d'interaction intragroupe** forme de réseau type **plante-pollinisateur** : pas de niveau trophique = ils sont tous au même niveau (A) - (D) : il peut y avoir des **interactions intragroupes** type proie-prédateur (C) 0 = pas d'interaction et 1 = interaction matrice absence-présence Représenter les données de la matrice sous forme de réseau : - **Qualitatif** car les liens ne vont pas traduire la force du lien - **Quantitatif** : on quantifie la force du lien : ça existe mais est + compliqué à obtenir *En fonction de l'architecture du réseau de la communauté : est-ce qu'on peut en déduire les propriétés ?* - Confronter l'approche théorique avec la réalité - \(E) **réseau niché** : on a des espèces spécialistes qui sont nichées dans des espèces + généralistes - \(F) **structure modulaire**/compartimentée : groupes dans un réseau qui n'interagissent pas avec d'autres modules - (G) **bipartite quantitatif** avec la largeur du trait qui est représentative de la quantité d'individus = intensité du lien Il existe des modèles **tripartites** : ex : plante-pollinisateur-prédateur Idée après est de traduire ça en chiffre : **indices topologiques** **[Descripteurs topologiques :]** L Nombre de liens/ arrêtes dans le réseau ---------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- S : Richesse Nombre de nœuds C : Connectance Proportion de lien possibles qui sont réalisés C = L/S² ou C = L/(S x (S-1)) Densité des liens Nombre moyen de liens par nœud Généralité Nombre moyen de proies ou d'hôtes par prédateur d'espèces de parasites Vulnérabilité Nombre moyen de prédateurs ou de parasites par espèce de proie ou d'hôte Omnivore Proportion de taxons qui se nourrissent à plus d'un niveau trophique Longueur de la chaine Nombre total de niveau trophique Degrés de nichage ou Imbrication Modèle non-aléatoire de distribution de liens où les taxons spécialisés interagissent avec un sous-ensemble approprié du groupe de taxons avec lesquels les généralistes interagissent Modularité Modèle non-aléatoire de distribution des liens où les taxons forment des groupes de taxons hautement connectés (modules) avec + de liens entre eux qu'avec les taxons d'autres groupes Réseau théorique Une image contenant croquis, dessin, cercle, clipart Description générée automatiquement Degrés de connectivité en regardant en fonction du nb d'espèces le nb de liens qu'on peut faire maximum - Nb de liens théoriques maximum possibles pour 6 espèces : 6^2^ et si on enlève le cannibalisme : S x (S-1) **Degrés de connectivité :** **C = L/S² ou C = L/(S x (S-1))** = **connectance** : proportion de liens réalisés dans le réseau proche de 1 + de connectivité Ex avec des bipartites **[Descripteurs topologiques et lien complexité -- stabilité :]** Comment on raccroche ça à la réalité étude faite sur des communautés réelles Descripteur de la taille du réseau : nb de taxons, comparé au degré de connectivité En rouge : réseau herbivore-plante (style prédation, + -) et en noir : réseau pollinisateur-plante (+ +, style mutualisme) - Différence de structure entre les réseaux : pour la même taille de réseau ceux qui ont le moins de connectivité sont les réseaux herbivore-plante : + connecté chez les mutualistes \+ le réseau est gros + la connectance baisse d'un point de vue stabilité : dans un petit réseau il vaut mieux qu'il y ait une forte connectivité à l'inverse d'un grand réseau. Réseaux herbivore-plante sont + modulaires/compartimentés que les réseaux plante-pollinisateur qui eux ont tendance à être + nichés Mutualistes + nichés *On a aussi les mêmes résultats en approche théorique :*  On peut simuler des perturbations dans des réseaux artificiels en retirant un nœud par ex on teste +ieurs types de réseaux et on voit comment ils réagissent à la perturbation Zone de paramètres instable en haut à droite Petits réseaux tolèrent une + grande marge de connectance Pour un réseau de grande taille, une grande connectance n'apporte pas spécialement de la stabilité. h. Pyramides écologiques 3 grandes catégories de pyramides : **Nombre, Biomasse** et **Energie :** On représente les quantités par niveau trophique. On peut avoir des **pyramides inversées** pour le nombre : ex on aura + de pucerons que de plantes **Biomasse :** impossible d'avoir un format inversé car c'est la base d'un fonctionnement du réseau trophique  *Exemple : même système avec 3 formes différentes* On peut quantifier en + l'énergie solaire dans la pyramide des énergies 1^er^ étage est le minimum vital donc s'il diminue le reste va diminuer 🡪 étages du bas représente ce qu'il y a de disponibles pour ce qu'il y a au-dessus S'il n'y a pas assez d\'énergie, on perd un niveau. *Comparaison de 2 régimes alimentaires* : Carnivore : on rajoute le réseau trophique des herbivores. On part de la même qté d'énergie à la base mais on pourra nourrir + d'individus chez les herbivores. V. Fonctionnement des écosystèmes a. Les décomposeurs : acteurs essentiels du fonctionnement des écosystèmes  Il faut qu'il y ait un cycle pour entretenir les espèces. Echelle terrestre : producteurs primaires monopolisent les nutriments, qui seront après à disposition de herbivores et des phases organiques : production 2ndaires d'énergie. Système forestier avec des consommateurs divers pas de renouvellement **Ecologie des écosystèmes** : science qui étudie la circulation, la transformation et l'accumulation de l'énergie et de la matière à travers le milieu constitué par les formes vivantes et leurs activités. On va s'intéresser à des flux de matière et d'énergie. **Réseau brun** à base de la MO par opposition du **réseau vert** qui est à base des producteurs primaires les 2 interagissent fortement ensembles - **Décomposeurs** vont permettre le recyclage de la MO morte permet de faire une sorte de cycle. Cadavres et déchets des producteurs 2ndaires qui vont être recyclés pour obtenir de nouveaux nutriments. - Organismes **hétérotrophes** qui transforment progressivement les MO en matières minérales (recyclage des éléments) - Ils désassemblent les molécules complexes en leurs composants de base - On les appelle aussi **détritivores** ou **saprophages** - Action des **destructeurs** / **fragmenteurs** en 1^er^ puis des **transformateurs** - **Charognards/nécrophages** : mange de la MO morte qui viennent de cadavres, de bois mort... - **Coprophages** : spécialisé sur les déjections Une image contenant invertébré, abeille, insecte Description générée automatiquement Une image contenant Macrophotographie, invertébré, Organisme, insecte Description générée automatiquement Voir comment l'énergie et la matière circulent entre les différents compartiments b. Matière et énergie  **La matière peut être recyclée mais pas l'énergie.** Matière rouge foncé et énergie rouge clair Pertes métaboliques chez les hétérotrophes Energie solaire pour les autotrophes Derniers décomposeurs vont fournir des minéraux qui vont être utilisés par les producteurs primaires flèche blanche **[Règle du bilan énergétique :]** Explique la perte d'énergie d'un étage à l'autre de la structure en pyramide Chaque boite est un niv trophique différent on regarde ce qui va être disponible pour le réseau trophique du dessus : Pn-1 In : l'herbivore en consomme une partie Fn : ce qui n'est pas assimilé par l'O Rn : perte d'énergie associé au processus aérobie Pn : Ce qu'on va produire comme tissus/biomasse  Si on part sur 1000 énergie lumineuse : La moitié ne sera pas utilisable + 50 vont être réfléchis + 400 vont être absorbées par les chloroplastes dont 308 vont être réutilisés il en reste 92 qui va permettre la production de glucose dont 55 pour la production nette et 37 perdus dans le processus de respiration mitochondrial - Rendement très faible **Efficacité de transfert** : combien d'énergie va être transmise d'un niveau à l'autre Globalement les valeurs de l'efficacité de transfert vont être très faibles. Variation considérable : distribution des études en fonction du transfert énergétique 🡪 tourne autour de 10% ce qui signifie qu'on réussit à convertir uniquement 10% de l'énergie qu'on a récupéré **[Productivité et rendement : ]** **Biomasse (B) =** Masse de tous les organismes vivants compris dans un volume ou sur une surface donnée de l'écosystème au moment de l'observation **Production primaire brute** (ou **GPP** pour Gross Primary Productivity) flux ou vitesse à laquelle se forme un compartiment donné de matière organique par fixation du carbone, ou vitesse de production autotrophe de biomasse additionnée de l'ensemble des pertes annuelles. Exprimée en **matière sèche** par unité de surface et de temps **Respirations autotrophe (RA) ou hétérotrophe (RH)** = Energie perdue dans la respiration métabolique des autotrophes ou des hétérotrophes **Production primaire nette** (**NPP** pour Net Primary Productivity) Taux de production de biomasse directement disponible pour la consommation par les organismes hétérotrophes - NPP = GPP - RA **Production secondaire** = Taux de production de biomasse par les organismes hétérotrophes **Production nette de l'écosystème** (**NEP** pour Net Ecosystem Productivity) - NEP = GPP - RE avec RE = RA + RH - Si NEP positif : **puit de carbone** - Si NEP négatif : **source de carbone** **Taux de renouvellement de la biomasse** ou **turn over**, ou temps de transit - Turn over = B / NPP - Combien de temps va mettre la matière à circuler dans le système  Chez les consommateurs on rajoute la digestion et assimilation RA : Biosynthèse (produit et maintient les tissus) = respiration métabolique des autotrophes RH : respiration métabolique des hétérotrophes **Exsudats** = équivalent de l'urine chez les hétérotrophes **[Différences entre biomes : ]** Flux ne sont pas de la même intensité selon les systèmes d'études : - (a) : **système forestier** : système où le réseau brun est important (bcp de litière donc pool de MO important) - (b) : **système prairial** : réseaux courts flux + faibles donc -- de pertes métaboliques Une image contenant texte, diagramme, conception Description générée automatiquement - (c) : **systèmes planctoniques** : flux assez « homogènes », pas de compartiment déséquilibré les uns par rapport aux autres. + on augmente les chaînes, + on aura des pertes d'énergies - (d) : **Cours d'eau** : grand apport de MO provient de la berge, arbres autour (feuilles mortes) donc on aura aussi un réseau brun important. On a un réseau vert très petit - Si on se dirige vers les estuaires, gros fleuves, la part du vert va augmenter et le brun va diminuer *[Comparaison des grands biomes en terme de productivité :]*  On a une estimation de la NPP pour les différents biomes et une estimation de la NPP pour la planète en entier. Estimée en masse de Carbone. **[Au niveau terrestre :]** - Système où c'est le + productif régions intertropicales avec de la pluie et des T°C clémentes. - Ceux où c'est le -- productif sont les zones désertiques et les milieux + froids. - Toundra : milieux dominés par des lichens, très peu d'arbres. **[Au niveau marin :]** - Zones océaniques tempérées + productives que les océans polaires - Système côtier productif car on a l'effet du ruissellement ce qui va apporter énormément de nutriments. - Marées, estuaires régions productives mais ne ressort pas car ce n'est pas pondéré par la surface Productivité primaire nette ramené à une surface, au m² et en rapport avec une biomasse : Les récifs font partie des valeurs les + hautes, comme les estuaires UW : zones qui remontent ce qu'il y a au fond de l'eau OO : open ocean = océan pélagique : productivité parmi les + bas car ce sont des milieux où il y a le moins d'apport en nutriments FW : eaux douces à des niveaux importants de productivité Ici, contrairement à ce qu'on a vu + haut, les valeurs pour la NPP de SM, ABR et E ramené par m² font parties des valeurs les + hautes → dû au mélange entre eaux salées et eaux douces (notamment pour les récifs) ainsi que les apports de nutriments qui viennent du système terrestre. Types forestiers : présence des arbres 🡪 biomasses très élevées et milieux globalement productifs → Milieu forestier = **puits de carbone** Zones intermédiaires : milieux prairiaux On rajoute dans ce tableau l'estimation du **temps de transit** = temps que va passer la MO dans le système, le temps qu'elle va mettre à circuler dans les différents milieux \- Zones à base de phytoplancton ont un temps de transit rapide. \- Système terrestre à base d'arbres : ça va être + long **[Les sources de matière : ]** Certains éléments sont essentiels pour les animaux, sont obligés de le trouver dans l'environnement : ne le produisent pas eux-mêmes D'autres sont essentiels à certains groupes d'organismes - **[Milieu terrestre :]** peuvent provenir des dépôts atmosphériques, des sols, de la roche, de la pluie (vient de l'atmosphère mais via l'eau), du ruissellement, des activités humaines. On a ici des estimations des principaux apports de matière en milieu terrestre : WT = humide, DF = sec et ND= besoin annuel de ces différents éléments. *"Above-ground tree growth"* : croissance aérienne de certains arbres selon un gradient de pluviométrie en Espagne par exemple. On a des éléments pour lesquels le système peut être déficitaire (ce qui est apporté n'est pas suffisant pour la demande annuelle) comme pour l'azote (nitrogène), le phosphore ou le calcium et d'autres éléments sont excédentaires en fonction de la demande annuelle comme le chlore, le sulfure, le sodium, le zinc (+ magnésium mais ça va dépendre de sa position dans le gradient). On regarde selon les éléments quelles sont les principales sources : si c'est la pluie (dépôts atmosphériques humides) ou dépôts atmosphériques secs. On voit que la +part du temps c'est plutôt par des dépôts atmosphériques humides qu'on a des apports d\'éléments. Pour le phosphore et le manganèse c'est plutôt des dépôts d\'origine atmosphérique secs. - **[Milieu marin :]** Dépôts atmosphériques, sédiments (équivalent du sol en milieu aquatique), des roches, upwelling, ruissellement ou activités humaines Échange de nutriments : des éléments vont être séquestrés dans les sédiments et qui vont de temps en temps être remis en suspension. - Courants océaniques qui vont vers le fond de la surface et faire remonter les sédiments à la surface ainsi que des remontées d'eaux froides qui viennent des profondeurs - On distingue 2 zones en fonction du gradient vertical : une zone mixte où on a des échanges avec l'atmosphère et une zone profonde avec des échanges avec les sédiments Point de départ = matière minérale dissoute qui va être après utilisée par les bactéries, le plancton Puis on a des particules organiques qui sera utilisé par des organismes de + grandes tailles. **[Rivières et fleuves :]** Systèmes particuliers en termes de fonctionnement : continuum On retrouve toujours une part de dépôts atmosphériques, un part d'activité humaine, des sédiments mais surtout des apports qui viennent des rives Le cours d'eau va être dans un lit échanges latéraux d'eau entre le milieu terrestre et aquatique. Ce sont des zones humides où l'eau va circuler dans le sol source d'éléments énormes qui vient du milieu terrestre. **[Production autochtone VS allochtone : ]** On retrouve les principaux producteurs de MO dans le système d'eau douce comparé au marin On va avoir un continuum des milieux d'eaux douces courants (rivière, fleuve) où on part des petits ruisseaux jusqu'aux zones d'estuaires on part d'un torrent pour arriver à des cours d'eau de + en + large avec des vitesses de + en + lentes. Apport de MO par les milieux terrestres (feuilles, ruissellement) par rapport aux seuls sources **autochtones** de MO qui provient du cours d'eau en lui-même  Quand on commence à avancer vers la zone d'estuaire, le cours d'eau va être + large et au niveau des apports autochtones organiques on va plutôt avoir la contribution des plantes aquatiques (nénuphars, plantes) et on a une part de MO allochtone qui diminue progressivement. \+ on va vers des zones d'estuaires (cours d'eau très large avec un courant bcp + faible) on va avoir des cours d'eau qui se rapprochent de **plan d'eau** dont le contributeur de MO autochtone principal sera le plancton, les algues. La part qui vient des berges = **allochtone**, est en proportion + réduite  On retrouve la même chose mais on rajoute les lacs. Quand on a des tout **petits ruisseaux**, la principale source de MO vient des berges presque rien d'autochtone. Et + on va être dans un système large, + on se dirige vers la production planctonique. Au niveau des **lacs**, la principale différence va être au niveau du rôle joué par la **zone littorale** (zone de faible profondeur, là où on a la production de plantes). \+ le lac va être grand, + ce qui va produire de la MO = **plancton** **[Interdépendance entre les écosystèmes :]** Les systèmes terrestres et aquatiques sont **connectés** ainsi que les systèmes terrestres entre eux : **réseau brun** et **réseau vert** L'apport de nutriments du milieu marin par les oiseaux littoraux enrichit le milieu et les plantes vont pouvoir se développer comme ça que les zones terrestres littorales se sont développées. Par l'effet du ruissellement ça connecte aussi les écoS. On va avoir des éléments fixés au niveau des plantes et qd on va avoir de la pluie, une partie de ces éléments va circuler sur le milieu : 1 partie s'infiltre : dans les zones souterraines ça sera en partie séquestré et 1 partie va ruisselée ce qui va créer les **ruisseaux** on arrive dans les milieux aquatiques. Variation de la concentration en eau dans différents milieux en fonction du temps et en fonction de différents traitements forestiers. **Eutrophisation** : apport des nutriments dans l\'eau ce qui favorise les algues : algues toxiques, interdiction de se baigner du a ça Eutrophisation : fournir en excès des nutriments Pas un cycle en particulier mais voir comment les éléments vont circuler entre les compartiments : atmosphère, lithosphère, hydrosphère et biosphère Mettre ça en lien avec l\'activité humaine Pour ce qui va être aquatique : effet de l'Harvesting : exploitation Pour le terrestre on aura aussi la culture mais surtout la déforestation : changement de la nature des sols enlève les puits de carbone. Effet sur les dépôts atmosphériques : gaz à effet de serre. Dans ces 2 cycles : problème de **l'eutrophisation** = fait de fournir en excès des nutriments. a. Cycle du phosphore : Utilisation d'engrais ce qui va finir dans l'eau. b. Cycle de l'azote : dépôt atmosphérique d\'azote qui vont aller interagir avec l'atmosphère, engrais et changement de couverts végétaux. c\) Cycle du sulfure : **Pluies acides** : dépôts atmosphériques de dioxyde de soufre dans l'atmosphère qui au contact de l'eau (va se charger en sulfure) et va retomber dans les milieux acidification des forêts d\) Cycle du carbone : Extraction de C des roches pour faire des combustibles fossiles qui, une fois utilisés vont repartir vers l\'atmosphère. Déforestation : on enlève des **puits de Carbone**