Introduction

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Introduction à lécologie des sols
S. Barot
IRD, UMR 137
http//millsonia.free.fr/
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Donner des éléments permettant de comprendre
lintérêt de lécologie des sols Faire un
catalogue rapide des organismes et mécanismes
intervenant
E des sols, Barot
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Plan
? Pourquoi faire de lécologie des sols?
? Quest ce quun sol?
? Quels sont les organismes du sol?
E des sols, Barot
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Pourquoi faire de lécologie des sols?
E des sols, Barot
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Les sols sont le support de toutes la biosphère
continentale
? Ils supportent les plantes qui effectuent
toute la production primaire terrestre, qui
sert de base à tous les réseaux trophiques
terrestre
Sols
Plantes
Herbivores
Prédateurs
E des sols, Barot
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Les sols sont le support de toutes lalimentation
humaine
? Il y a finalement peu dagriculture
hors sol!
? Les sols posent de nombreux problèmes quand
à la durabilité de leur utilisation
E des sols, Barot
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Une utilisation des sols trop intensive
? La plupart des sols cultivables
sont cultivés
E des sols, Barot
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Quels problèmes cela pose-t-il?
? Une partie des systèmes de culture ne
permet quune production faible Problème
pour les pays en voie de développement
E des sols, Barot
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Quels problèmes cela pose-t-il?
? Une partie des systèmes de culture permet
une production élevée mais nest
probablement pas durable Problème pour
lagriculture industrielle des pays
développés
E des sols, Barot
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Quels problèmes cela pose-t-il?
? On estime que 40 des sols cultivés
(cultures et prairies cultivées) sont
dégradés (Lal 2007)
? Érosion par leau
? Érosion par le vent
? Dégradation chimique
? Dégradation physique
? Perte de matière organique (5 de la MO
totale des sols, bcp plus/MO sol cultivés)
E des sols, Barot
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Quels problèmes cela pose-t-il?
? Perte de matière organique (5 de la MO
totale des sols)
? La fixation industrielle dazote minéral
(engrais) est deux fois plus importante que
la fixation par les plantes légumineuses
Pollution Coup énergétique
E des sols, Barot
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Rôle de lécologie?
? Elle étudie les relations entre organismes
et entre organismes et milieu physique
? Interactions entre le sol et les plantes
? Interactions entre les organismes du sol et
les plantes
? Effet des pratiques culturales sur ces
interactions
Interactions entre le biologique et le
physico-chimique
E des sols, Barot
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Quest ce quun sol? Et particularités de
lécologie des sols
E des sols, Barot
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E des sols, Barot
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Le sol est linterface entre la lithosphère et la
biosphère!!!
Quapporte le sol à la biosphère?
E des sols, Barot
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? Support physique pour les plantes
? Nutriments minéraux (Ca, Mg, P )
? Réserve deau
E des sols, Barot
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Formation du sol
E des sols, Barot
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Facteurs de formation du sol
? La roche mère
? Facteurs physiques Le climat leau,
lalternance de gel et dégel La
dissolution de certains composants chimiques
La transformation de certains composants
chimiques
? Facteurs biologiques Action physique des
racines Apport de matière organique
Changements chimique du sol (pH)
E des sols, Barot
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Importance des facteurs biologiques
E des sols, Barot
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Formation des horizons
E des sols, Barot
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Description des horizons
Humus
Encore riche en matière organique, horizon
appauvri
Encore pauvre en matière organique, horizon
daccumulation
Horizon daltération de la roche
E des sols, Barot
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Facteurs de formation du sol
? Orientation verticale du sol La matière
organique arrive par le haut
? Lixiviation Entraînement dions et
molécules en solution
? Lessivage Entraînement de particules en
profondeur
? Piégeage/fixation des molécules/ions
? Réactions chimiques
? Bioturbation
E des sols, Barot
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La texture
Sable dgt0.02 mm
Limon 0.02gtdgt0.002 mm
Argile 0.002gtd
La structure
50 mm
E des sols, Barot
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Importance De la biologie!!!
En outre rôle important des organismes
ingénieurs!!!
E des sols, Barot
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Rôle de leau
3 phases!
E des sols, Barot
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Particularité du milieu sol
? Emboîtement des structures Hétérogénéité
? Très grande variabilité temporelle
? Difficulté de déplacement pour les
macroorganismes
E des sols, Barot
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A-t-on toujours un sol?
? Climat laissant pousser les plantes
? Topographie permettant la stabilité du sol
et de la couverture végétale
E des sols, Barot
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Particularité de lécologie des sols
? Interactions très fortes
Physique/chimie-biologie
? Interactions micro-macroorganismes
? Importance fondamentale de la relation
sol-plante et belowground- aboveground
E des sols, Barot
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Quels sont les organismes du sol?
E des sols, Barot
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Classification générale par taille
? lt20 mm Microflore Bactéries et champignons
? 20 lt lt100 mm Microfaune Protistes et
nématodes
? 100 mm lt lt2 mmMésofaune Microarthropodes et
enchytréides
? 2 mmlt Macrofaune Termites, vers de terre,
myriapodes, fourmis
? Les racines !!!
E des sols, Barot
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E des sols, Barot
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Les bactéries
Des procaryotes
? Eubactéries
? Archées (bactéries extrémophiles, mais aussi du
sol)
? Actinobactéries bactéries filamenteuses (dont
des bactéries symbiotiques fixatrices dazote)
E des sols, Barot
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Les bactéries
? Concept despèce difficile à utiliser à
cause de la plasticité génétique
? Mobilité extrêmement réduite
? Organismes aquatiques
? Dépendent de ressources (MO, nutriments
minéraux) réparties dune manière extrêmement
hétérogènes
? La plupart des bactéries du sol sont
inactives (formes de résistance)
E des sols, Barot
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Les bactéries
? A lorigine de très nombreuses fonctions
écologiques du sol
? Métabolisme très varié Source dénergie /
source de carbone
Photoautotrophe (comme les plantes)
Photohétérotrophe
Chimioautotrophe
Chimiohétérotrophe
E des sols, Barot
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Les bactéries
? Participent à la décomposition de la
matière organique morte des sols Pour se
procurer du carbone et des nutriments
minéraux
? Participent au recyclage des nutriments
minéraux (azote, phosphore ) Fixation
symbiotique (Rhizobium) et non- symbiotique
(Azotobacter) de lazote Nitrification
(chimiotrophe) Dénitrification
E des sols, Barot
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Les champignons
? Eucaryote
? Structure végétative filamenteuse
mycélium
? Classification selon le mode de
reproduction et selon la structure du
mycélium (Zygomycète, Ascomycète,
Basidiomycètes, Deutéromycète)
E des sols, Barot
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Les champignons
? Métabolisme fondamentalement hétérotrophe
pour le carbone et lénergie
? Participent à la décomposition de la
matière organique morte
Feuille
Bois
? Capable de dégrader la lignine et les
complexes phénol-protéine
E des sols, Barot
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Les champignons
Les symbioses mycorhisiennes
? Le mycélium apporte des sels minéraux aux
plantes
Ectomycorhises
? La plante apporte de la matière organique
aux champignons
E des sols, Barot
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Les champignons
Comparaison avec les bactéries
? La structure filamenteuse leur confère une
certaine mobilité (pour acquérir leau,
les nutriments minéraux et la MO)
? Translocation du protoplasme vivant vers
les parties vivantes du mycélium
? Pénètre de force à lintérieur des
cellules à décomposer
E des sols, Barot
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Les nématodes
? Classe de lembranchement des némathelminthe
? Se déplacent dans lespace poral rempli deau
et à la surface des films deau sur les agrégats
? Forme juvéniles dormantes et résistantes à la
dessiccation cryptobiose chez les adultes
E des sols, Barot
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Les nématodes
Régime alimentaire très varié
? Bactérivores
? Champignons
? Prédateurs (nématodes)
? Phytoparasites
? Omnivores
E des sols, Barot
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Régime alimentaire très varié
C. Villenave
Lien structure-fonction très clair
E des sols, Barot
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Les nématodes phytoparasites
Nématodes à gales
Nématodes à kystes
? Dégâts énormes sur les cultures
? Des tonnes de nématicides
E des sols, Barot
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Les protozoaires
? Restent dans les pores en dehors des
microagrégats
? Dépendent de leau du sol (sinon enkystement)
? Se nourrissent essentiellement de bactéries
E des sols, Barot
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Les rotifères
? Embranchement à part de métazoaires
? Dépend de leau du sol
? 2 couronnes de cils permettant de filtrer
leau pour manger des particules en
suspension
E des sols, Barot
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Les collemboles
? Hexapodes aptères Ordre de la classe des
Entognathes (?Insectes)
? Vivent dans la litière ou lespace poral de
la surface du sol
E des sols, Barot
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Les collemboles
? Se nourrissent de mycélium, bactéries,
algues qui poussent eux-mêmes sur la litière
en décomposition
? Certains mangent directement la litière
? Certains sont géophages et mangent
directement la matière organique du sol
? Participation importante à la décomposition
de la MO du sol
E des sols, Barot
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Les acarien du sol
? Microarthropode, ordre de la classe des
arachnides
? Vivent dans la litière et lespace poral à
la surface du sol
Oribate
E des sols, Barot
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Les acarien du sol
? Certains se nourrissent directement de la
litière
? Certains se nourrissent de bactéries,
algues, champignons (comme le collemboles)
? Certains sont prédateurs de
microarthropodes et Enchytréides
E des sols, Barot
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Autres microarthropodes
? Thysanoure hexapodes aptères. Ordre des
Insectes
? Les diploures hexapodes aptères. Ordre de
la classe des Entognathes (saprophage et
herbivores)
? Les protoure hexapodes aptères. Ordre de
la classe des Entognathes (prédateurs et

herbivores)
E des sols, Barot
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Enchytréides
? Embranchement des Annélides, classe des
Oligochètes
? Vivent dans la litière et dans lhorizon
organique du sol
? Mangent la litière, mycélium, fèces
E des sols, Barot
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Les vers de terre
? Embranchement des Annélides, classe des
Oligochètes
? Généralement hermaphrodites, avec
fertilisation croisée. Certains sont
parthégnogénétiques
? Production dœufs enfermés dans des
cocons
E des sols, Barot
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Les vers de terre
? Taille très variables (de un cm à plusieurs
mètres)
? Vivent dans tous les écosystèmes non
désertiques
? Probablement plus de 6000 espèces dont
seulement la moitié a été décrite
E des sols, Barot
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Les vers de terre
5 groupes écologiques
E des sols, Barot
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Les vers de terre
Des ingénieurs des écosystèmes
? Décomposition de la matière organique
? Structure du sol
? Infiltration de leau
E des sols, Barot
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Les myriapodes (Sous-embranchement)
Embranchement des arthropodes
? Classe des Diplopodes
Iule Consomme la litière ou le mycélium
? Classe des Chilopodes
Scolopendre Prédateur
? Structure du sol
? Infiltration de leau
E des sols, Barot
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Les Isopodes (Classe)
Embranchement des arthropodes, Sous
embranchement des Crustacés
? Cloportes
? Détritivore
? Rôle dans la décomposition de la litière
E des sols, Barot
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Les Insectes (Classe)
Embranchement des arthropodes
Nombreuses larves
Lépidoptère
Coléoptère
Diptère
E des sols, Barot
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Hyménoptères (ordre)
Fourmis
? Aspect ingénieur
? Récolte de matière organique
? Très grande diversité de régime alimentaire
E des sols, Barot
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Isoptères (Ordre)
Termites
? Très nombreuses surtout dans les régions
tropicales
? Mode de vie social comme les fourmis
Existence de différentes castes
E des sols, Barot
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Termites
Aspect ingénieur Galerie Placage
Termitières Buttes Récolte dargile
E des sols, Barot
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Termites
Effet sur le recyclage de la MO Consomment
essentiellement de la matière organique
végétale morte
? Termites humivores
? Termites lignivores
? Termites récoltant des restes dherbacées
Comment digérer la cellulose et la lignine?
E des sols, Barot
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Termites
Assimilation de la MO
? Symbioses avec des protozoaires intestinaux
(qui contiennent des bactéries!)
? Termites champignonnistes
Recyclage des nutriments Création de taches de
fertilité
E des sols, Barot
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Quels autres organismes?
E des sols, Barot
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Photos mystère
Gloméris diplopode
Mycélium attrape nématode
Collembole géant NZ
Cannibalisme entre acariens
E des sols, Barot