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éléments nutritifs aux producteurs primaires: le recyclage des éléments nutritifs par l’excrétion du zooplancton herbivore et des poissons zooplanctivores est une source importante d’éléments nutritifs pour le phytoplancton des eaux marines et continentales.
En raison de leurs capacités de déplacement, les consommateurs peuvent également transporter les éléments nutritifs en divers endroits du système considéré. On cite souvent l’exemple des saumons du Pacifique (Oncorhynchus kisutch) qui reviennent pondre et mourir dans les hauts cours des rivières après avoir grossi en mer. La migration massive de saumons dans les rivières peu productives de la côte ouest de l’Amérique du Nord, constitue un apport capital en nourriture et en éléments nutritifs. Ils servent en effet de nourriture à différentes espèces de vertébrés terrestres tels que les ours bruns, les aigles, les loutres, etc. Les carcasses de saumons morts sont envahies rapidement par des invertébrés nécrophages et de très nombreuses larves d’insectes qui servent de nourriture aux jeunes saumons. Des analyses des isotopes de l’azote ont montré également que ces carcasses sont une source d’éléments nutritifs pour la végétation riveraine et celle des zones inondées.
Les recherches récentes ont donc modifié considérablement nos vues sur le rôle de la diversité biologique dans le cycle des nutriments. Nous commençons seulement à appréhender ce rôle apparemment complexe dans quelques situations bien précises.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
5.9RÔLE DES COMMUNAUTÉS BIOLOGIQUES
Si certaines espèces jouent un rôle déterminant dans le fonctionnement des écosystèmes, les communautés dans leur ensemble constituent un autre niveau d’intégration de la hiérarchie du monde vivant et remplissent également certaines fonctions.
5.9.1Importance des micro-organismes dans la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques pélagiques en milieu aquatique
Malgré les progrès méthodologiques importants réalisés au cours de la dernière décennie, plus de 90% des micro-organismes présents dans l’environnement n’ont pas été décrits. Pourtant, alors que le rôle des bactéries et des protozoaires était considéré comme négligeable dans
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la conception traditionnelle de la chaîne trophique, nous savons maintenant que ces micro-organismes peuvent contrôler de manière significative les principaux flux d’énergie et de nutriments.
Dans les systèmes pélagiques aquatiques par exemple, les schémas un peu simplistes des réseaux trophiques établis dans les années 1950 ont été remis en cause avec la découverte de la «boucle microbienne» au début des années 1980 (figure 5.6). Parallèlement au schéma classique de prédation du phytoplancton par les herbivores, il existe un réseau trophique microbien qui est basé sur l’utilisation du carbone provenant de l’excrétion des organismes vivants et/ou des produits de dégradation de la matière organique détritique par les bactéries. Ces dernières peuvent être consommées par le zooplancton, mais leurs principaux prédateurs sont des protistes hétérotrophes (Ciliés, Flagellés, Amibes) eux-mêmes consommés par le zooplancton.
Une part importante de la production primaire (parfois plus de 50%) est ainsi détournée vers la boucle microbienne grâce à laquelle les nutriments sont rapidement reminéralisés et réintégrés dans le stock de substances inorganiques dissoutes. Par ce processus de recyclage rapide et de reminéralisation, la boucle microbienne assure le renouvellement en permanence des éléments nutritifs nécessaires à la croissance du phytoplancton.
Producteurs primaires |
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Micro et |
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matière organique |
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picophytoplancton |
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allochtone |
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Matière organique |
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Zooplancton |
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dissoute |
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Crustacés |
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Rotifères |
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boucle microbienne |
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bactéries hétérotrophes + picoalgues |
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Prédateurs |
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+ picocyanobactéries |
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amibes |
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protistes |
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nues |
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flagellés |
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protistes |
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ciliés |
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Figure 5.6 La boucle microbienne en milieu lacustre.
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Plus récemment, on a mis en évidence l’importance du rôle du viroplancton dans la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques aquatiques. En ce qui concerne la diversité spécifique et génétique des virus, nos connaissances sont encore sommaires et de nombreux progrès restent à faire, mais leur densité est relativement élevée dans les systèmes aquatiques (entre 104 et 108 ml–1). Sur le plan fonctionnel, les virus joueraient trois rôles principaux:
•Agents de mortalité microbienne car ils provoquent la lyse des cellules. On estime actuellement que les virus sont la cause d’au moins 30% de la mortalité du bactérioplancton marin.
•Agents régulateurs de la diversité microbienne en milieu aquatique. L’impact fonctionnel des virus serait particulièrement significatif dans des processus difficilement quantifiables tels que l’augmentation des échanges génétiques ou le maintien de la diversité spécifique au sein des communautés microbiennes. Certains travaux semblent montrer également que les virus ont un impact plus élevé sur la structure génétique et la composition spécifique des communautés d’algues pélagiques, que sur leur abondance.
•Agents de recyclage de la matière organique en milieu pélagique. La lyse des cellules par les virus s’accompagne d’un enrichissement du milieu en matières organiques dissoutes qui augmente fortement l’activité métabolique des bactéries planctoniques non infestées. Il existe en réalité une boucle fonctionnelle liée à la lyse bactérienne par les virus (bactéries Æ bactériophages Æ matière organique dissoute Æ bactéries) qui contribue au recyclage des nutriments dans les réseaux trophiques microbiens, tout en réduisant la contribution de la production bactérienne aux flux de matière et d’énergie vers les niveaux trophiques supérieurs.
5.9.2 Les ripisylves et le fonctionnement des cours d’eau
Les cours d’eau sont des systèmes dynamiques en forte interaction avec le milieu terrestre environnant. Ils érodent leurs berges et inondent périodiquement leur lit majeur, ce qui modifie leur physionomie en créant et en détruisant sur le long terme des bras morts, des bras secondaires et des zones humides. Cette dynamique spatiale et temporelle est à l’origine de la grande diversité des formations végétales et des communautés animales de ces zones de contact. La richesse spécifique de la végétation riveraine autochtone en Europe est comparable à certaines forêts tropicales humides. Ainsi, on a dénombré 1 400 espèces végétales sur l’Adour, avec une moyenne de 314 espèces pour 500 m de cours
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d’eau. Ces formations végétales arborées riveraines (ou ripisylves) jouent plusieurs rôles en matière de fonctionnement écologique:
•Stabilisation des berges: les racines de nombreuses espèces arborées (saules, aulnes, etc.) ou arbustives créent un maillage biologique qui retient les sédiments et retarde l’érosion des berges;
•Prévention des inondations: la végétation influe sur les écoulements. Les parties aériennes des herbes, arbustes, buissons, réduisent la vitesse du courant et freinent la propagation des crues.
•Création et diversification d’habitats: les troncs et les bois morts issus de la ripisylve ont longtemps été considérés comme une entrave à l’écoulement des eaux et un risque potentiel pour les activités riveraines et les ouvrages d’art. On s’est aperçu cependant que les débris ligneux grossiers (embâcles) jouaient un rôle dans l’équilibre écologique des cours d’eau, en favorisant la création et la diversification des habitats. La succession de chutes et de zones plus calmes (mouilles) due aux embâcles crée des micro-environnements qui sont favorables à l’installation de nombreuses espèces, ainsi qu’une hétérogénéité qui permet leur cohabitation. En outre la végétation riveraine sert d’habitat temporaire pour la reproduction, l’alimentation ou le refuge de nombreux animaux terrestres (amphibiens, oiseaux, mammifères). Le corridor naturel de la vallée de l’Ain compte 180 espèces d’oiseaux (sarcelle, aigrette, héron, hirondelle de rivages, etc.) dont 100 espèces nicheuses. En général, la grande diversité observée dans les systèmes peu dégradés contraste avec la pauvreté des systèmes fortement artificialisés comme les plantations de peupliers ou de résineux.
•Source de matière organique: les ripisylves sont une source de matière organique allochtone (feuilles, tiges, animaux) pour le cours d’eau. Ces apports seront dégradés par les micro-organismes présents dans l’eau (champignons, bactéries, etc.). La qualité des apports varie avec la Nature des espèces constitutives de la végétation: les aiguilles de résineux sont beaucoup moins dégradables que des feuilles plus tendres d’aulnes ou de saules.
•Dénitrification et dépollution: par leur système racinaire, les formations végétales arborées riveraines agissent également sur le cycle des nutriments et participent à l’élimination des pollutions diffuses d’origine agricole. Ainsi la végétation absorbe les nitrates et les stocke provisoirement. En outre, les milieux humides et boisés offrent des conditions favorables à la dénitrification par les micro-organismes, libérant de l’azote gazeux. En passant sous les ripisylves, les eaux des nappes sont ainsi naturellement épurées des apports en nitrates provenant des zones agricoles adjacentes.