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Interactions biotiques et abiotiques dans les sols. S. Barot. IRD, UMR 137. http://millsonia.free.fr/. Plan .  Introduction.  Réseaux trophiques.  Compétition.  Symbioses.  Activités d’ingénieur.  Signalisation .  Conclusion. ESOL, Interactions Biotiques, Barot.

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Presentation Transcript
slide1

Interactions biotiques et abiotiques dans les sols

S. Barot

IRD, UMR 137

http://millsonia.free.fr/

slide2

Plan

 Introduction

 Réseaux trophiques

 Compétition

 Symbioses

 Activités d’ingénieur

 Signalisation

 Conclusion

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide3

Introduction

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide4

Comment classer les interactions entre organismes dans les sols?

Interactions directes/indirectes

Interactions réciproques/non réciproques

Trophique/non trophiques

Suivant l’effet négatif ou positif de l’interaction sur les organismes y participant

Fourniture d’information

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide5

Interactions directes/indirectes

Organisme 3

Organisme 2

Organisme 2

Organisme 1

Organisme 1

Interactions réciproques/non réciproques

Organisme 2

Organisme 2

Organisme 1

Organisme 1

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide6

Interactions trophiques

Consommation entière de la proieEffet démographique directeProie-prédateur

Consommateur

Consommé

Consommation partielle de la proieEffet sur la biomasse et indirectement sur la démographie

Herbivorie

Interactions non-trophiques

Organisme 2

Milieu physico-chimique

Rétroaction?

Organisme ingénieur

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide7

Des limites floues entre le trophique et le non trophique

Consommateur

MO morte

Organisme donneur (mort ou turnover de sa matière vivante)

Organisme 2

Organisme fournissant de la MO

par ses activités d’ingénieur

ou en consommant de la MO

MO morte modifiée

MO morte

Le réseau trophique des sols est fondamentalement détritivore!!!!!

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide8

Des limites floues entre le trophique et le non trophique

Producteur primaire

Nutriments minéraux

MO morte

Décomposeurs et boucle microbienne

Mélange d’activités trophiques et non-trophiques

Le réseau trophique des sols conduit aussi à la minéralisation : recyclage des nutriments fournit une ressource aux producteurs primaires et aux micro-organismes

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide9

Suivant l’effet de l’interaction

_

0

+

Organisme 2

Organisme 2

Organisme 2

0

0

0

Organisme 1

Organisme 1

Organisme 1

Neutralisme

Amensalisme

Commensalisme

Facilitation

+

+

Organisme 2

-

Organisme 2

Organisme 2

-

+

-

Organisme 1

Organisme 1

Organisme 1

Symbiose ou Mutualisme

Compétition

Mutualisme entre producteurs primaires et décomposeurs

Proie-prédateur ou

Herbivorie ou

Parasitisme

Pour les nutriments minéraux

Pour la MO

Trophique ou non trophique!!!

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide10

Signalisation

Changement de comportement

Organisme 1

Information

Changement de comportement

Information

Organisme 2

En premier lieu seulement échange d’information (pas d’énergie ou de matière)

Cela peut conduire à tout type de relation Symbiose, prédation, parasitisme…

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide11

Particularité de l’écologie des sols

Mélange intime entre les interactions purement biologiques (entre organismes) et entre les interaction biologie/pysico-chimie (organismes ingénieurs)

Un réseau d’interactions basé sur la consommation de la MO morte

Des interactions encore mal connues:Description des interactions Conséquences pour les propriétés des écosystèmes Aspects évolutifs

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide12

Réseaux trophiques

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide13

Description d’un réseau trophique typique

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide14

Notion de cascade trophique

Producteur primaire

Prédateur

Herbivore

Quelle est l’hypothèse?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide15

Mikola, J., and H. Setälä. 1998. No evidence of trophic cascades in an experimental microbial-based soil food web. Ecology 79:153-164.

Expérience avec 1, 2 ou 3 niveaux trophiques

10 espèces de bactérie

1 nématode bactérivore

1 nématode prédateur

1 nématode fongivore

10 espèces champignon

2 g de litière de Pin sylvestre + 3% de feuille de bouleau (irradié au rayons g)

+ 10 mg glucose toutes les deux semaines

Pourquoi?

32 microcosmes hermétique X 3 traitements Prélévement à 6, 9, 15 et 21 jours

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide16

Résultats

Diminution du second niveau trophique par les prédateurs

Effet comparable sur les bactérivores et fongivores

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide17

Résultats

La biomasse microbienne augmente avec l’ajout de 1 ou 2 niveaux trophiques

Pas d’effet des prédateurs / un niveau trophique sauf chez les champignons (augmentation)

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide18

Résultats

Expérience avec 1, 2 ou 3 niveaux trophiques

La respiration augmente avec l’ajout d’un second niveau trophique

Pas de différence avec l’ajout du troisième

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide19

Interprétation

Les consommateurs secondaires suivent les prédictions (régulation top-down par les prédateurs)

Les consommateurs ne suivent pas les prédictions (pas de cascade trophique)

Explications?

Stimulation de la croissance microbienne par les microherbivores

Stimulation bottom-up de plus en plus forte vers la base du réseau trophique

Comportement hétérogène des microbes

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide20

Contrôle bottom-up?

Scheu, S., and M. Shaefer. 1998. Bottom-up control of the soil macrofauna community in a beechwood on limesone: manipulation of food ressources. Ecology 79:1573-1585.

Augmentation des ressources minérales et organiques

Regarder comment évolue la biomasse microbienne, la macrofaune

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide21

Dispositif expérimental

Sol d’une forêt de hêtre

Unité expérimentale de 1 m2, séparée par une barrière plastique enterrée à 10 cm de profondeur

Ajout chaque année, par m2, selon un plan factoriel complet de 2800 g C (glucose), 102 g azote (nitrate+amonium), 7.7 g phosphore (phosphate)

3 réplications par traitement, expérience durant 1 an

Combien d’unités expérimentales?

24

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide22

Effet sur les plantules de hêtre

Plus d’azote avec l’ajout d’azote

Moins d’azote avec l’ajout de glucose

Moins de phosphore avec l’ajout de glucose

Moins de phosphore avec l’ajout d’azote (slt sans ajout de phosphore)

Interprétation?

Compétition plante-microbe pour N et P. Microbes limités par le C puis par le N

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide23

Effet sur les microorganismes

Description du tableau? Effet block?

 Notion d’interaction?

 Comment déterminer le sens des effets?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide24

Effet sur les microorganismes

La respiration répond, positivement, essentiellement à l’ajout de carbone

La biomasse réagit, positivement, à l’ajout de C surtout en combinaison avec le N et le P

Variations suivant la profondeur

+

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide25

Interprétation

Activités microbiennes limitées d’abord par l’énergie (Carbone)

Microbes limités par les nutriments surtout pour leur biomasse

Cohérence?

Nutriments minéraux indispensables pour ‘‘créer’’ la biomasse microbienne? Possible maintient des microbes inactifs sans ajout de C

Conclusion ‘‘réseau trophique’’

Il y a bien limitation bottom-up des microorganismes

Existence de 2 types de ressources

Conséquences pour le reste du réseau trophique?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide26

Effet sur les macroorganismes

Effet du C sur les vers Pas d’effet sur les isopodes

 Effet azote et azote X carbone pour les diplopodes et les chilopodes

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide27

Effet sur les macroorganismes

Le glucose accroît la densité de vers

Le glucose accroît la biomasse de vers mais seulement sans ajout de N et de P

La biomasse de diplopode décroît dans les trt avec N sans C et sans N et avec C

La biomasse de scolopendrediminue avec l’ajout de C

+

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide28

Interprétation

Réponses positive de la macrofaune

Limitation de la macrofaune par les ressources

La macrofaune ne suit pas le comportement des microorganismes

Compétition entre macrofaune et microorganismes

Les scolopendres ne suivent pas le comportement de leur proies potentielles (vers)

Effets complexes sur le réseau trophique Effets habitat?

Conclusion ‘‘réseau trophique’’

Effet bottom-up clair Pas de cascade nette

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide29

Limitations de l’expérience et problème d’interprétation

Quel serait l’effet à plus long terme? Possible accumulation des effets trophiques au niveau démographique Effet sur le long terme des plantes pérennes qui peuvent accaparer les nutriments minéraux

La macrofaune n’utilise pas directement les nutriments minéraux

La macrofaune détritivore utilise-t-elle directement le glucose? Il y a-t-il directement compétition?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide30

Limitations de l’approche ‘‘réseau trophique’’ dans les sols?

Très grande diversité, les organismes sont regroupés en très grands groupes trophiques

Très grande hétérogénéité spatiale du sol même à petite échelle Quelles sont les espèces vraiment en contact?

Importance de tous les autres types d’interactions dans les solsLes quelles?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide31

Compétition

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide32

Avec la prédation c’est la relation biotique la plus étudiée ‘‘aboveground’’

L’écologie des sols est plus orientée vers les flux de matière et d’énergie que l’écologie ‘‘aérienne’’ : fonctionnel

Peu d’étude sur la dynamique des populations en écologie des sols

Peu d’études sur la compétition dans les sols

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide33

Butt k.R. (1998) Interactions between selected earthworm species: a preliminary, laboratory-based study. Appl. Soil Ecol., 9, 75-79

Baker G., Carter P., Barrett V., Hirth J., Mele P. & Gourley C. (2002) Does the deep-burrowing earthworm, Aporectodea longa, compete with resident earthworm communities when introduced to pastures in south-eastern Australia? Europ. J. Soil Biol., 38, 39-42

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide34

Classification

Intraspécifique/interspécifique (densité-dépendance)

Compétition par interférence (interférence competition)

Compétition pour une ressource (exploitative competition) Scramble : ressource répartie également Contest : ressource répartie inégalement

Facteur majeur de la dynamique des populations et de la structure des communautés

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide35

Compétition intraspécifique

Klok C. (2007) Effects of earthwrom density on growth, development , and reproduction in Lumbricus rubellus (Hoffm.) and possible consequences for the intrinsic rate of population increase. Soil Biol. Biochem., 39, 2401-2407

Élevage de Lombricus rubellus (épigé) dans des

boîtes de 750 mm de sol + 80 de feuilles d’Aulne

8 densités initiales de jeune individus (de 2 à 9 par boîte) (300 à 1350 vers m-2)

Remplacement de la litière dès qu’elle a disparu à 50%

Suivi tous les mois pendant 6 mois

Survie, croissance, fécondité

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide36

Survie et croissance

Faible mortalité mais accroissement léger avec la densité (test?)

Diminution de la croissance avec la densité (significative à la fin de l’expérience, ANOVA)

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide37

Fécondité

Une expérience supplémentaire avec des vers adultes

Diminution de la croissance et de la fécondité avec la densité (ANOVA)

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide38

Passage à la démographie

Taux d’accroissement de la population

Paramétrage d’un modèle matriciel

A partir d’une densité de 8 le taux de croissance devient nul

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide39

Interprétation

Il y a bien compétition!!!

Pourquoi?

Amélioration du modèle démographique?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide40

Compétition interspécifique

Baker G., Carter P., Barrett V., Hirth J., Mele P. & Gourley C. (2002) Does the deep-burrowing earthworm, Aporectodea longa, compete with resident earthworm communities when introduced to pastures in south-eastern Australia? Europ. J. Soil Biol., 38, 39-42

Prairie humide du sud de l’Australie. Elevage de mouton

Présence de vers endogés (Aporrectodea caliginosa ) mais pas d’anécique

Projet d’introduction d’Aporrectodea longa, un anécique présent très localement

Effet de l’introduction sur la communauté de vers résidente ?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide41

Expérience en pot 1

5 + 5 vers par pot

11 semaines

En compétition avec A. longa,A. caliginosa a perdu du poids

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide42

Expérience en pot 2

3 densités

20 semaines

Compétition intraspécifique

Compétition interspécifique

Compétitivité des 2 espèces?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide43

Expérience de terrain

3 prairies

Colonnes de sol dans des tubes de PVC ouverts (R) ou non (C) à leur base

Effet positif des crottes de moutons

Effet négatif d’ A. longa sur A. caliginosa dans 2 prairies sur 3

Accroissement du nb total de vers

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide44

Discussion

Compétition intra et interspécifique

Facteurs de la compétition?

Ressources? Mais ce sont des groupes trophiques différentsCompétition par interférence? Espace? Production de déchet?

Effet net pour l’écosystème?

Augmentation de la densité de versSol? Production primaire? Moutons?

Faut-il généraliser l’introduction?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide45

Conclusion sur les vers de terre

Compétition intra et interspécifique

Les facteurs de compétition sont mal connus Que mangent les vers de terre?

De nombreuses possibilité d’interférence Modification du sol par de nombreux mécanismes :Activités d’ingénieurs des écosystèmeProblème expérimental

Possibilité d’interaction positive

Effet de la communautés de vers sur l’écosystème? Effet de la biodiversité? D’espèce clef?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide46

Conclusion sur la compétition dans les sols

Entre organismes du sol Peu d’études, on ne connaît pas bien la biologie des espèces

Peu d’études sur les communautés microbiennes

De nombreuses études sur la compétition entre plantes

Des études sur l’effet des organismes du sol sur la compétition entre plantes Des études sur la compétition entre plantes et micoorganismes pour les nutrimentsCours sur les relations aboveground-belowground

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide47

Symbioses

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide48

Symbioses plante microorganismes

Les mycorhizes

Fixation symbiotique de l’azote Légumineuse : Rhizobium

A développer dans le cours sur les relations aboveground-belowgroun

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide49

Autres symbioses?

Relation entre les plantes et les décomposeurs

Les producteurs primaires fournissent la MO

Les décomposeurs fournissent les nutriments minéraux

Est-ce vraiment une symbiose?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide50

Il s’agit plutôt de deux groupes jouant des fonctions complémentaires

Relation non-spécifique

Il n’y a pas eu coévolution étroite

Comment peut-on imaginer l’apparition évolutive des premiers décomposeurs?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide51

Autres symbioses?

Digestion de la MO par les termites

Symbioses avec des protozoaires intestinaux (qui contiennent des bactéries!)

Termites champignonnistes

Problème de la transmission

Assez grande spécificité

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide52

Autres symbioses?

Digestion de la MO par les vers de terre

Stimulation des bactéries dans l’intestin des vers

Tendance à la réduction du nombre de bactérie

Nature des bactéries Stimulation de certaines bactéries ou groupes de bactéries

Est-ce une symbiose?

Il y a un bénéfice mutuel A priori il n’y a pas de bactérie spécifique Peut-il y avoir coévolution?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide53

Analyse des turricules

Haynes R.J., Fraser P.M., Piercy J.E. & Tregurtha R.J. (2003) Casts of Aporrectodea caliginosa (Savigny) and Lumbricus rubellus (Hoffmesiter) differ ... Pedobiologia, 47, 882-887

ESOL, Interactions Biotiques

slide54

Expérience en mésocosme

Scheu S., Schlitt N., Tunov A.V., Newington J.E. & Jones T.H. (2002) Effects of the presence and community composition of earthwoms on microbial community functioning. Oecologia, 133, 254-260

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide55

Activités d’ingénieurs

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide56

Interactions indirectes

Autre espèce 1

Milieu

Autre espèce 2

Ingénieurs

Milieu

Rétroactions

Ingénieurs

Définition des ingénieurs des écosystèmes

Organismes modifiant leur environnement physico-chimique

Facteur potentiel de structuration des communautés

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide57

Importance particulière pour les sols

Importance particulière du non-biotique dans les sols Importance des relations biotiques-abiotiques

Un réseau trophique basé sur les détritivores

Il est difficile de se déplacer ou de se nourrir dans un sol sans modifier le sol

Il est difficile de distinguer la limite entre activité d’ingénieur et activités trophiques

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide58

Grands types d’ingénierie dans les sols

Organismes modifiant la structure du sol

Organismes modifiant la MO du sol

Bioturbation

Organisme 2

Incorporation de la MO dans le profile

Organisme 1

MO2

Répartition fine de la MO dans les fractions de sol

MO1

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide59

Conséquences

Interaction étroite entre structure du sol et MO

Circulation de l’eau et lessivage des minéraux et de la MODécomposition

Structure

Ingénieurs

MO

Circulation de l’eau et lessivage

Décomposition de la MO

 Changement de la disponibilité de l’eau et des ressources organiques et minérales

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide60

Grands exemples

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide61

Cas des microorganismes

Importance pour la structure du sol

Bactérie : microagrégats, production de mucilage = ciment Hyphes : stabilisation de plus gros agrégats

Rôle fondamental dans le recyclage de la MO et le cycle de l’azote

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide62

Exemple d’une boucle de rétoraction

Environnement ingénieur

Structure du sol

Rétroaction

Vers de terre

Barot, S., J. P. Rossi, and P. Lavelle. 2007. Self-organization in a simple consumer-resource system, the example of earthworms. Soil Biol. & Biochem. 39:2230-2240.

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide63

Soil fauna tends to have heterogeneous spatial distributions

A

Earthworms

Large patches with higher densities

B

(A) Density of the earthworm Chuniodrilus zielae and (B) Millsonia anomala (juvenile) in the savanna of Lamto (Rossi & Lavelle, 1998)

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide64

What are the causes of soil fauna distribution?

Preexisting soil heterogeneity?

Heterogeneous distribution of plant litter and roots

Heterogeneity of soil structure (granulometry, soil aggregate size)

Heterogeneity in chemical properties Content in organic matter and mineral nutrients

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide65

Yet, data analyses show that

 Soil heterogeneity is correlated with soil fauna distribution

 But the greatest part of the heterogeneity in soil fauna density is not explained by soil heterogeneity (Decaëns 2001, Whalen 2003)

 Can the own dynamics of soil fauna lead to complex spatial patterns?

Mobility? Mortality? Spatially dependent factors of auto-regulations?

 This hypothesis was tested using a spatially explicit simulation model

slide66

Description of the model 1: the biology

In the savannas of Lamto (Côte d’Ivoire), the earthworm Millsonia anomala compacts the soil by only ingesting small aggregates and by producing large size casts (Ø>5 mm ) (Blanchard 1997)

 Large aggregates are broken into smaller ones by weathering, roots, and earthworms of theeudrilidea family, which are able to dig into large aggregates, and produce small casts (5 mm>Ø)

 Experiments suggest that mortality increases when soil structure becomes too unfavorable: not enough small aggregates Hypothesis of auto-regulation by the availability of small aggregates

slide67

Description of the model parameters

 A cellular automaton (50 X 50 cells), each cell (1 m2) defined by M. anomala density (nT), and the percentage of soil mass in small aggregates (sp1)

 Annual rate of production of coarse aggregates by an earthworm (C), rate of destruction of these aggregates for a mean eudrilidea density (D)

 Fecundity (b), minimum mortality (dmin),sensitivity of mortality to % of thin aggregates (ed)

 Dispersal follows a normal law

slide68

Analysis of the model

All parameters but the mobility and the sensitivity of mortality to soil aggregationcan be assessed using field studies

Comparison with observed patterns

 Variance and mean of the density

 Spatial distribution

Spatial autocorrelation

Semivariance

Distance

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide69

First results 1: fecundity = 2, only mortality depends on soil structure, mortality then dispersal

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide70

a

C0+C

Semivariance

C0

Distance

First results 2: fecundity = 2, only mortality depends on soil structure, mortality then dispersal

Spherical model

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide71

How do we get some spatial structure?

Increased fecundity

Dispersal before mortality

Dependence of mortality and fecundity on soil aggregation is sufficient to get long range spatial structures

Dependence of dispersal on soil aggregation is not sufficient

Very complex spatial patterns arise for certain combinations of parameters values

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide72

An example: fecundity = 4, only mortality depends on soil structure, dispersal then mortality

50 m

Semivariance

0

15

30

0

15

30

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

Distance (m)

slide73

Discussion 1 : interpretation of the results

The own dynamics of earthworms can lead to long range spatial structuresThis arises when sensitivity of fecundity or mortality to soil aggregation is high, and when mobility is very low

This suggests that it is really the case

In these cases the simulated mean and standard deviations of the density are compatible with values observed in the field

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide74

Exemples de simulation

Pas de structure spatiale

Structure spatiale

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide75

Discussion 2 : limitations and further analyses

 No size structure, no temporal variation in parameters although they probably depend on climatic variations

 The dynamic of decompacting earthworms is not taken into account

 Soil organic matter is not taken into accountLink earthworm demographic parameters to ecosystem properties such as the mineralization rate

 Experimental work  To measure the sensitivity of parameters to soil aggregation  To measure mobility

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide76

Aspects évolutifs

Les activités des ingénieurs peuvent-elles être adaptatives?

Ingénieurs

Cas des castors!

Effet positif

Modification

Sol

Notion de construction de niche, phénotype étendu

Problème pour la sélection?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide77

Aspects évolutifs

Le mutant supporte seul le coût, et une partie du bénéfice

Ingénieur

Mutant

Non ingénieur

Résident

Le résident a

une partie du bénéfice

Effet positif

Modification

Sol

Coût

Spatialisation?

Ingénieur

Mutant

Non ingénieur

Résident

Effet positif

Différence entre les vers de terre et les termites?

Modification

Sol

Sol

Coût

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide78

Signalisation

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide79

Exemples de vers de terre

Stimulation de certaines bactéries

Production de molécules

désorientant les nématodesphytoparasites

Production de phytohormones

ou de molécules analogues

Augmentation de la croissance

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide80

Questions très ouvertes

Les vers de terre ont-ils intérêt à augmenter la croissance des plantes? Cela a-t-il un coût pour eux?

Les bactéries ont-elles intérêt à augmenter la croissance des plantes?

Pourquoi les plantes n’atteignent pas leur croissance maximum toutes seules?Le signal déclenche un flux de matière qui était elle-même déjà disponible

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide81

Exemples de l’auxine

Lambrecht, M., Y. Okon, A. Vande Broek, and J. Vanderleyden. 2000. Ondole-3-acetic acid: a reciprocal signalling molecule in bacteria-plant interactions. Trends Microbiol. 8:298-300.

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide82

Il y a-t-il manipulation des plantes par les bactéries?

Les bactéries peuvent obliger les plantes à augmenter leur production primaire et à les ‘‘nourrir’’

La relation devrait changer suivant que la PP est limitée par la photosynthèse ou les nutriments minéraux

Le statuts des exsudats racinaires n’est pas clair Déchet? Molécules signales? Source d’énergie pour les bactéries?

Spécificité? Choix d’une communauté bactérienne rhizosphérique par les plantes?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide83

Production de nombreuses molécules signales

Ping L. & Boland W. (2004) Signals from the underground: bacterial volatiles promote growth in Arabidopsis. Trends Plant Sc., 9, 263-266

Molécules signal sous forme gazeuse

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide84

Production de nombreuses molécules signales par de nombreuses bactéries

Même les bactéries pathogènes produisent des molécules analogues à des phytohormones

Les bactéries sont elles-mêmes en compétition les unes avec les autres

Les plantes sont elles-même en compétition au sein des communautés

Un réseau d’interactions complexesConséquences pour la PP? Pour la structure des communautés végétales?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide85

Retour à la boucle microbienne

Bonkowski M. (2004) Protozoa and plant growth: the microbial loop in soil revisited. New Phytol., 162, 617-631

Fourniture de nourriture Prédation Signaux

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide86

Signalisation entre microorganismes

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide87

De nombreuses interactions par des molécules signales sont décrites mais…

Peuvent intervenir dans tous les types d’interactions

Interprétation écologique? Conséquences pour la démographie?

Les communautés? La production primaire?

Interprétation évolutive? Quel est le coup des molécules signales?

Imaginer l’apparition des premiers PP photosynthétiques? Quelles relations entretenaient-ils?

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

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Conclusion

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide89

Vers la description de réseaux d’interaction

Effet des ingénieurs

Compétition

Symbioses

Parasitisme

Vers de terre

ESOL, Interactions Biotiques, Barot

slide90

Inclure toutes les interactions

Cela n’est pas encore fait en écologie ‘‘aérienne’’

Le problème est particulièrement criant en écologie des sols

Conséquences pour les communautés végétales? Les propriétés des écosystèmes?

Développement d’applications? Agronomie?

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