LA BIOSPHERE

1. LA BIOSPHERE

2. Introduction 1970: centenaire du terme � ECOLOGIE �. On commence � en parler dans les m�dias; pourquoi? Premi�re vision de notre plan�te depuis l�espace! Elle est FINIE! L��conomie et la politique n�ont pas encore fait leur r�volution copernicienne! Les ressources sont limit�es. La pollution ne conna�t pas de fronti�re! C�est la seule plan�te habitable! Et elle est fragile! Les conditions qui permettent la vie se trouvent dans une fourchette �troite!

3. Approche de la Biosph�re

4. L�anatomie de la Biosph�re Sa taille: de � 100 m � + 6000 m Ses caract�ristiques g�n�rales: Beaucoup d��nergie disponible utilis�e pour: Cr�er de la BIOMASSE; Entretenir la vie (respiration) L�importance de la biomasse d�pend de nombreux facteurs que l�on peut regrouper dans 2 classes; BME p.114-122 Les facteurs ABIOTIQUES Physiques: Chimiques: Les facteurs BIOTIQUES Les facteurs LIMITANTS: Sur terre: l�eau et la temp�rature Dans les oc�ans: les engrais Dans l�eau douce: les courants, la lumi�re, les engrais.

5. Caract�ristiques g�n�rales des BIOMES La Biosph�re se diversifie en BIOMES selon l�importance des facteurs abiotiques, biotiques et limitants. Les biomes sont des Unit�s fonctionnelles: Exemple: la for�t caducifoli�e Stables dans le temps Et qui se perp�tuent par la reproduction, un peu comme un organisme qui remplace constamment ses mol�cules us�es. Ils sont eux-m�mes constitu�s d�ECOSYSTEMES compos�s de: BIOTOPES:Exemple: lac oligotrophe de montagne COMMUNAUTES: de producteurs, consommateurs, d�composeurs

6. Les Biomes terrestres For�t ombrophile: Pratiquement autonome; Plus de 1500 mm de pr�cipitations/an Pas de saisons Caract�ristiques biologiques: Enorme biomasse: 1700 t/ha mais 2 t/ha d�humus! Enorme biodiversit� Ex: 300 esp�ces/100 m2 avec 600 individus. 44% des esp�ces/2% du territoire habit�. Arbres g�ants, lianes, �piphytes, grandes sp�cialisations adaptatives�

7. Les Biomes terrestres Savane arbor�e. De 1500 mm � 500 mm de pr�cipitations. Caract�ristiques biologiques: Le r�gne des gramin�es Grande biomasse de mammif�res. D�serts chauds Moins de 200 mm de pr�cipitations. Caract�ristiques biologiques: Faible biodiversit� Adaptation v�g�tale: rapidit�, vis souterraine, stockage. Adaptation animale: r�cup�ration de l�eau m�tabolique.

8. Les Biomes terrestres Ecosyst�mes scl�rophylles. Zones temp�r�es chaudes, pr�cipitations saisonni�res. Maquis, garrigue. For�t sempervirente de ch�nes verts ou pubescents. For�t caducifoli�e. Plus de 1000 mm de pr�cipitations. Climat temp�r�. For�ts de ch�nes, h�tres, �rables� Biomasse de 350 t/ha avec 15 t/ha d�humus. Tr�s riche liti�re favorable � l�agriculture. Lessivage possible.

9. Les Biomes terrestres Steppes. Moins de 1000 mm de pr�cipitations. Beaucoup de gramin�es. Grands herbivores disparus, remplac�s par de l��levage. Ta�ga. Faibles mais constantes pr�cipitations (0,4-0,7 m) Basse temp�rature moyenne Faible biodiversit� Sols acides, tourbeux. Toundra Permafrost, saison de 60 jours environ Faible biodiversit�; arbres nains, gramin�es, lichens

10. Les Biomes oc�aniques R�cifs coralliens Beaucoup de lumi�re Grande biodiversit�; symbioses, auto-entretien Mers froides Upwelling; richesse en engrais venus du fond Grande biomasse Plateaux continentaux Lumi�re jusqu�au sol Estuaires, deltas, riches en engrais Eaux tropicales Tr�s pauvre biomasse! Oasis abyssaux

11. Physiologie de la Biosph�re Hom�ostase �tonnante depuis plus de 3,5 milliards d�ann�es!

12. L�HYPOTHESE GAIA ?Notre plan�te serait-elle vivante!

13. PASADENA: Californie; automne 1965 James Lovelock, biochimiste consultant � la NASA,participe � la conception du robot � Vicking � charg� de rechercher une vie �ventuelle sur MARS Mais comment savoir si quelque chose est vivant ou inerte? Aucune d�finition disponible ne le satisfait!

14. L��IL DE L�EXTRATERRESTRE Lovelock se demande comment un extraterrestre saurait qu�il y a de la vie sur terre. La r�ponse est dans le d�s�quilibre de son atmosph�re! Elle contient des gaz qui sont tr�s r�actifs: 2O2 + CH4 -> CO2 + 2H2O

15. ET LES AUTRES PLANETES? Mars est morte! Son atmosph�re t�nue ne contient presque que du CO2 V�nus est morte! Son atmosph�re br�lante ne contient presque que du CO2

16. HOMEOSTASE PLANETAIRE Le Soleil est, aujourd�hui, 25% plus lumineux qu�au d�but de la Biosph�re! Or la temp�rature globale n�a pas beaucoup vari�! Lovelock sugg�re que la plan�te, dans son ensemble, est capable d�hom�ostase!

17. EQUILIBRE DYNAMIQUE Chaque ann�e la vie doit injecter un milliard de tonnes de CH4 pour conserver 1,7 ppm! Qu�est-ce qui est responsable de cette constance? C�est la Vie� depuis le sol et les oc�ans!

18. HOMEOSTASE PLANETAIRE TROP CHAUD?La Biosph�re diminue la concentration de gaz � effet de serre. TROP FROID?La Biosph�re augmente la concentration de gaz � effet de serre.

19. L�HYPOTHESE GAIA La vie a d�, tr�s vite, prendre le contr�le de toute la plan�te. Sinon, elle n�aurait pas pu survivre � cause de grandes fluctuations des conditions physiques.

20. DAISYWORLD Soit une plan�te toute neuve. On y s�me des graines de marguerites. Des fleurs claires r�fl�chiront la lumi�re et la plan�te restera froide. Des fleurs fonc�es la r�chaufferont.

21. GEOPHYSIOLOGIE Supposons que la couleur d�un champ de marguerites influence son environnement imm�diat Si le soleil est trop chaud, le champ de marguerites claires sera plus frais: elles prosp�reront alors que les fonc�es r�gresseront. Le climat sera rafra�chi puisque les claires ne transforment pas la lumi�re en chaleur. L�inverse est possible aussi. L�interaction des deux vari�t�s de marguerites va stabiliser la temp�rature globale pendant un certain temps. Cette biosph�re primitive contr�lera son environnement � son avantage!

22. DAISYWORLD: la simulation L�exercice � L�hypoth�se GAIA � permet de simuler l��volution de la temp�rature d�une plan�te en jouant sur les couleurs de populations de marguerites qui la peuplent.

23. Physiologie de la Biosph�re Fluctuations Cycliques Rythmes journalier, saisonnier, annuels, inconnus (glaciations�) Catastrophiques Impacts m�t�oritiques, modifications climatiques�

24. Physiologie de la Biosph�re Interactions des populations (sauf nourriture) Esp�ces pionni�res colonisatrices: bact�ries chimioautotrophes, lichen, algues� Esp�ces d�pendantes Une seule esp�ce profite du lien D�pendance faible: lieu de nidification, plantes ombrophiles� D�pendance forte: orchid�es, mim�tisme, parasitisme� BME p.126-130 Plusieurs esp�ces profitent du lien D�pendance faible: mousse et pin, pollinisation, flore intestinale, poisson nettoyeur� D�pendance forte: termites, fourmis champignonni�res, mycorhizes, lichen, acacia bicorne et fourmis�

25. Physiologie de la Biosph�re Interactions des populations (suite) Esp�ces concurrentes Concurrence stricte: artificielle, accidentelle (esp�ces envahissantes) BME p.124-125 Concurrence faible: cohabitation qui aboutit � des associations typiques: le CLIMAX. Ex: les Successions. BME p. 153

26. Physiologie de la Biosph�re La niche �cologique. BME p. 136, 159 M�taphores: Pour l��conomiste: le CRENEAU � exploiter Pour le sociologue: la PROFESSION Dans les conditions normales, climaciques, il ne peut y avoir qu�une seule esp�ce par niche. Observations artificielles: Envahissement de niches libres, explosion d�mographique. Ex: lapins en Australie, figuiers de barbarie, mildiou, phylloxera, (Sida?). Introduction d�esp�ces concurrentes pour une niche: Ex. verge d�or, �cureuil gris, robinier� Elimination d�une esp�ce suivie de l�explosion d�mographique d�une autre. Ex: insecticide et ravageurs.

27. Physiologie de la Biosph�re La niche �cologique (suite) Observations naturelles: successions (eaux pollu�es�), zonation littorales, parulines� Observations exp�rimentales: Variation de diff�rents param�tres d�une niche �cologique L��volution devrait favoriser la sp�cialisation des esp�ces, de sorte que les volumes ne se chevauchent plus. Les niches se sp�cialisent, se diversifient: une m�me niche peut �tre partag�e � diff�rents moments de la journ�e. Ex: buse diurne, chouette nocturne.

28. Conclusion