Cours de Françoise Rozé

Plan

Introduction I Facteurs de dégradation de la biosphère au niveau des recyclages

1) Cycle de la matière

Généralités

Recyclage de la matière

Transferts d’énergie

2) Cycle de l’eau

Les différents états de l’eau dans le sol

Rôle de la végétation

Action de l’homme

3) Cycle de l’azote avec édaphologie

Caractéristiques du cycle de l’azote

Economies d’azote dans les écosystèmes

Disponibilité pour les plantes

Modifications du recyclage par l’action de l’Homme II Biodiversité

1) Définitions 2) Rôle fonctionnel de la biodiversité 3) Evaluation 4) Erosion de la biodiversité 5) Recherche d’indicateurs

III Biologie de la conservation

1) Historique 2) Objectifs 3) Quelques concepts 4) Mise en oeuvre

BIBLIOGRAPHIE Le guide illustré de l’écologie (FISCHESSER) Développement durable (LEVEQUE) Eléments d’écologie appliquée, édiscience internationale (RAMADE)

INTRODUCTION Histoire de l’écologie(= science de l’habitat) HAECKEL, 1866, cycles bio géochimiques… Développement durable, géographie, économie, politique Les erreurs écologiques et les peurs ! Exemples : Différents niveaux d’organisation Organisation, fonctionnement, services Action de l’Homme, anthroposphère Questions : comparez les 3 courbes par écrit Que souhaitez vous pour l’avenir ? Référence bien être capital nature (fig) Il faut trouver des solutions pour que notre espèce survive Croissance démographique incroyable.

Facteurs de dégradation de la biosphère 1) CYCLE DE LA MATIERE

Biosphère = fine pellicule qui englobe l’ensemble des êtres vivants Le processus qui permet de capter l’énergie solaire est la photosynthèse (energie lumineuse MO) Ce sont les forêts qui vont permettre de capter l’énergie nécessaire. Biocénose= ensemble formé par tout ce qui est vivant. Cette biocénose va se trouver dans un ensemble physique appelé biotope Ecosystème = biotope + biocénose

Paysage = assemblage de communautés

Chaine trophique de prédateurs Végétal mouton homme Phytoplancton zooplancton poisson microphage poisson macrophage oiseau Chaine trophique des parasites Végétal herbivore parasite hyperparasite Grande taille ------------- petite taille Chaine saprophytique Litière insecte vers de terre champignons bactéries

3 oiseaux insectivores nécessitent 5 842 424 plantes (pyramide trophique, des biomasses, des énergies) La productivité est la production par unité de surface et de temps Cf schéma rendement Les espèces spontanées (locales) ont de meilleurs rendements que les espèces exogènes

Cycle de l’eau : L’eau et le sol : (schéma)

Derrière un incendie, le ruissellement peut être catastrophique.

3. CYCLE DE L’AZOTE L’azote représente les deux tiers de l’atmosphère terrestre. Il va être apporté au sol sous forme de matière organique. (transformation de la matière organique minéralisation de l’azote au niveau du sol). Cet azote va contribuer à la croissance des plantes mais elles ne peuvent absorber que des fractions minérales (NH4 ou NO3)

Le NO3 va facilement se dissoudre dans l’eau et va se faire entrainer par ces mouvements d’eau (lessivage). Caractéristiques du cycle de l’azote : La vitesse de recyclage va conditionner la mise à disposition d’azote minéral pour les plantes. Il y a un lien avec le cycle du carbone au niveau des protéines. L’atmosphère est très riche en azote alors que l’atmosphère est pauvre en carbone. Les dégagements d’azote par dénitrification sont très faibles alors que les dégagements de CO2 sont forts (respiration des organismes). Ce recyclage est très lié à la vie des organismes. L’intéraction des organismes, les chaines trophiques sont très longues, font intervenir de très nombreux organismes. Cycle de l’azote :

L’enrichissement en azote dans les continents est l’eutrophisation (un des grands problèmes écologiques). Les économies d’azote dans les écosystèmes : Quand l’agriculture produit plus, la quantité d’azote augmente (fertilisation des parcelles agricoles). Ce n’est que récemment qu’on commence à vouloir conserver des fonctionnements oligotrophes (comment un système peut se libérer d’une certaine quantité d’azote pour avoir de l’eau potable). On va distinguer :

La fixation biologique : fixation par des micro organismes bactériens, des algues bleues, des champignons (qui vont pouvoir s’activer en aérobiose (azotobacter) ou en anaérobiose(clostridium) ). Le processus de fixation met en jeu des enzymes (le gène de la fixation est le gène HUP). Les agriculteurs labourent les terres pour activer la fixation aérobie. Les processus de symbiose par le Rhizobium vont être très utiles pour la fixation de l’azote.

La fixation physico-chimique et industrielle: l’apport par les eaux de pluie. Cette fixation est très liée à la qualité de l’atmosphère, à la quantité d’azote dans l’atmosphère

La dénitrification permet d’exporter l’azote de systèmes ou l’azote est excédentaire. C’est un mécanisme de respiration : certaines bactéries utilisent des nitrates comme source d’oxygène (pseudomonas). Endroits propices à la dénitrification : eau stagnante, zones humides, fossés… Le lessivage est le transfert par l’eau. Techniquement, c’est toujours difficile d’aller mesurer les quantités d’azote dans l’eau (pas plus que 50 mg/L d’azote dans les normes actuelles)

Minéralisation nitritation nitratation (=ammonification)

Acides aminés N ammoniacal (NH4) nitrites (NO2) nitrates (NO3) Nitrosamonas nitrobacter Disponibilité de N pour les plantes : N dans le sol (en % d’N total) : Fraction minérale : < 5% d’azote minéral (dont 45-50% fixés aux argiles et MO) : Quand la feuille morte arrive au sol, il y a humification (stabilisation de la MO) puis déshumification. Ces deux processus se chevauchent. Si la MO reste au sol, elle va s’humifier et les organismes vont fa ire une déshumification. Le processus qui l’emporte définit le type d’humus (mull, moder ou mor) Le mull n’a pas le temps de l’humification : dégradation rapide de la MO Pour le mor, la dégradation est lente : l’humification est efficace (la MO se transforme en grosse boulette noire)

Modifications du cycle de l’azote par l’Homme : L’usage des fertilisants, de la fixation ont fait augmenter les quantités d’azote dans les paysages cultivés et rendent ces paysages sensibles au lessivage. Actuellement, on a une eutrophisation des systèmes. La modification des paysages dérégule les systèmes mis en place progressivement. L’eutrophisation touche les rivières, les étangs, les eaux douces mais également les mers et les océans. Moyens pour mieux gérer le recyclage de l’azote :

Moyens au niveau des parcelles agricoles : les réserves organiques du sol diminuent donc il faut favoriser l’accumulation de MO dans le sol (qui a un effet régulateur). On pratique de « l’assolmant » ( ?) pour maintenir une diversité biologique diversifiée. Amener des engrais insolubles qui ne passent pas directement dans les eaux. Les marchands de notre siècle vendent des fongicides, pesticides (etc) et dont le monde économique fait perdre la raison agricole (cette phrase n’a pas de sens)

Il y a des techniques qui favorisent la dénitrification (recréer des haies).

BIODIVERSITE 1) DEFINITIONS

On entend parler de biodiversité depuis Rio-1992. On se rend compte de l’érosion de la biodiversité (on perd des espèces). Les causes de l’érosion de la biodiversité :

Erosion des sols

Fragmentation des habitats (incendies)

Invasion d’espèces

Surexploitation

Pollutions

Changements climatiques

Agriculture et foresterie industrielle Les habitats sont des écosystèmes qu’on perd. On va perdre des fonctionnements (recyclage de l’azote…) et ça nous amène à la notion de patrimoine biologique (héritage pour les générations futures). On a donc fait des listes d’espèces menacées et à donner une valeur à la biodiversité, aux processus biologiques. Ces habitats se déclinent en trois rubriques :

La composition Le fonctionnement (analyse des processus et interactions) Les services

La biodiversité est impliquée dans la résistance aux changements climatiques ; c’est un enjeu économique. Il faut savoir évaluer les écosystèmes, certains processus comme le phénomène de fragmentation (perte de biodiversité : si on coupe une grande surface S en petites surfaces s, on va perdre des espèces.) Si on reconnecte ces surfaces entre elles par des « corridors » est- ce positifs pour la biodiversité ? pas forcément car il y a des risques d’espèces invasives.

Il faut évaluer le fonctionnement des systèmes : le recyclage, les effets corridors , évaluation par les services qui ne sont plus assumés (ex : l’eau n’est plus potable donc on va demander un bilan écologique)

3. CAUSES DE L’EROSION DE LA BIODIVERSITE

1. Erosion des sols 2. Fragmentation des habitats (incendies) 3. Invasion d’espèces 4. Surexploitation 5. Pollutions 6. Changements climatiques 7. Agriculture et foresterie industrielles

BIOLOGIE DE LA CONSERVATION 1) HISTORIQUE

On va l’utiliser dans deux cas :

Ecologie de la restauration (on diminue l’émission de carbone et on plante des arbres)

Ecologie de la conservation stricte : qui ne parait pas toujours sufficante donc on la complète avec l’écologie de la restauration (on diminue l’émission de carbone)

On arrive à des questionnements en terme de biodiversité, de fonctionnement (perturbations diverses) et de durabilité Les enjeux sont nombreux : la recherche et la motivation des chercheurs évoluent 1976 : lois environnementales avec les études d’impact

2) OBJECTIFS Pas le même objectif si on est face à un problème de désertification ou à un problème de pollution. Conservation de l’héritage pour les générations futures. Il n’existe pas forcément encore de milieux naturels, il y a en général quelques ordures qui

trainent mais des milieux anthropisés peuvent tout de même constituer un patrimoine naturel.

La grosse question actuelle : est ce qu’on doit faire des corridors biologiques ou des parcs naturels ?

Suivis dans le temps : Lignes permanentes

Suivis photographiques (photos aériennes souvent utilisées

Un bon système permanent soit être simple, qu’il puisse être repris par un observateur différent, localisé dans l’espace. Ces suivis vont permettre d’établir un diagnostic Ré-intégration = restauration à l’échelle des paysages. Elle suppose qu’on réunisse tous les acteurs du paysage (propriétaires, décideurs…). On va constituer des comités de pilotage = pratique humaine modifiée dans le sens d’une durabilité lorsque la restauration et la réhabilitation sont bien faites. Itinéraires techniques :

Cartes (projet de re-création de haies en bretagne) Fiches d’action