Interactions biotiques et
abiotiques dans les sols
S. Barot
IRD, UMR 137
http://millsonia.free.fr/
1
Plan
 Introduction
 Réseaux trophiques
 Compétition
 Symbioses
 Activités d’ingénieur
 Signalisation
 Conclusion
2
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Introduction
3
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
4
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
 Interactions directes/indirectes
Organisme 3
Organisme 2
Organisme 2
Organisme 1
Organisme 1
 Interactions réciproques/non réciproques
Organisme 2
Organisme 1
Organisme 2
Organisme 1
5
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
 Interactions trophiques
Consommation entière de la proie
Effet démographique directe
Proie-prédateur
Consommateur
Consommé
Consommation partielle de la proie
Effet sur la biomasse et indirectement sur la démographie
Herbivorie
 Interactions non-trophiques
Organisme 2
Milieu physico-chimique
Rétroaction?
Organisme ingénieur
6
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
7
Des limites floues entre le trophique et le
non trophique
Producteur primaire
Nutriments minéraux
Décomposeurs et
boucle
microbienne
MO morte
Mélange d’activités
trophiques et nontrophiques
Le réseau trophique des sols conduit aussi à la
minéralisation : recyclage des nutriments fournit une
ressource aux producteurs primaires et aux microorganismes
8
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Suivant l’effet de l’interaction
0
Organisme 2
Organisme 2
0
Organisme 1
0
Organisme 1
Neutralisme
+
+
Organisme 1
Proie-prédateur ou
Herbivorie ou
Parasitisme
-
Organisme 1
Compétition
Pour les
nutriments
minéraux
Pour la MO
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Organisme 2
0
Organisme 1
Amensalisme
Commensalisme
Facilitation
Organisme 2
_
Organisme 2
-
+
Organisme 1
Symbiose ou
Mutualisme
Trophique ou
non
trophique!!!
Organisme 2
+
Mutualisme
entre
producteurs
primaires et
décomposeurs
9
Signalisation
Changement
de
comportement
Organisme 1
Information
Information
Organisme 2
Changement
de
comportement
 En premier lieu seulement échange
d’information (pas d’énergie ou de matière)
 Cela peut conduire à tout type de relation
Symbiose, prédation, parasitisme…
10
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
11
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Réseaux trophiques
12
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Description d’un réseau trophique typique
13
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Notion de cascade trophique
Prédateur
Herbivore
Producteur primaire
 Quelle est l’hypothèse?
14
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
10 espèces champignon
1 nématode bactérivore
1 nématode fongivore
1 nématode prédateur
 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
15
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Résultats
 Diminution du second niveau trophique par les prédateurs
 Effet comparable sur les bactérivores et fongivores
16
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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)
17
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
18
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
19
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
20
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
21
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
22
Effet sur les microorganismes
 Description du tableau? Effet block?
 Notion d’interaction?
 Comment déterminer le sens des effets?
23
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
24
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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? 25
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
26
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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 scolopendre
diminue avec l’ajout de C
+
27
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
28
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?
29
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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 sols
Les quelles?
30
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Compétition
31
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
 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
32
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
33
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
34
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
35
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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)
36
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Fécondité
 Une expérience supplémentaire avec des vers adultes
 Diminution de la croissance et de la fécondité avec
la densité (ANOVA)
37
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
38
Interprétation
 Il y a bien compétition!!!
 Pourquoi?
 Amélioration du modèle démographique?
39
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Compétition interspécifique
Baker G., Carter P., Barrett V., Hirth J., Mele P. & Gourley C. (2002) Does the deepburrowing 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 ?
40
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Expérience en pot 1
 5 + 5 vers
par pot
 11
semaines
 En compétition avec A. longa, A. caliginosa a perdu
du poids
41
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Expérience en pot 2
 3 densités
 20
semaines
 Compétition intraspécifique
 Compétition interspécifique
 Compétitivité des 2 espèces?
42
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
43
Discussion
 Compétition intra et interspécifique
 Facteurs de la compétition?
Ressources? Mais ce sont des groupes trophiques
différents
Compétition par interférence? Espace? Production de
déchet?
 Effet net pour l’écosystème?
Augmentation de la densité de vers
Sol? Production primaire? Moutons?
 Faut-il généraliser l’introduction?
44
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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 écosystème
Problème expérimental
 Possibilité d’interaction positive
 Effet de la communautés de vers sur l’écosystème?
Effet de la biodiversité? D’espèce clef?
45
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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 nutriments
Cours sur les relations aboveground-belowground
46
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Symbioses
47
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Symbioses plante microorganismes
 Les mycorhizes
 Fixation symbiotique de l’azote
Légumineuse : Rhizobium
 A développer dans le cours sur les relations
aboveground-belowgroun
48
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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?
49
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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?
50
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
51
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
52
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
53
ESOL, Interactions Biotiques
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
54
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Activités d’ingénieurs
55
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Définition des ingénieurs des écosystèmes
 Organismes modifiant leur environnement
physico-chimique
 Interactions indirectes
Autre espèce 1
Milieu
Autre espèce 2
Ingénieurs
 Facteur potentiel de structuration des communautés
Milieu
 Rétroactions
Ingénieurs
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
56
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
57
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Grands types d’ingénierie dans les sols
 Organismes
modifiant la structure
du sol
 Organismes modifiant la
MO du sol
Organisme 2
Organisme 1
MO2
MO1
Bioturbation
Incorporation de la
MO dans le profile
Répartition fine de la
MO dans les
fractions de sol
58
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Conséquences
 Interaction étroite entre structure du sol et MO
Structure
Ingénieurs
MO
Circulation de l’eau et
lessivage des
minéraux et de la MO
Décomposition
 Circulation de l’eau et lessivage
 Décomposition de la MO
 Changement de la
disponibilité de l’eau et des
ressources organiques et minérales
59
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Grands exemples
60
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
61
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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.
62
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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)
63
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
64
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
65
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 the
eudrilidea 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
66
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)
e
  n  sp / C  

T
1
  max  
,  min 



nT



 Dispersal follows a normal law
67
Analysis of the model
 All parameters but the mobility and the sensitivity
of mortality to soil aggregation can be assessed
using field studies
 Comparison with observed patterns
 Variance and mean of the density
Spatial autocorrelation
2
1
vario 
zi  z j 


2 N (dist ) i , j  / disti , j dist
Semivariance
 Spatial distribution
Distance
68
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
First results 1: fecundity = 2, only mortality depends
on soil structure, mortality then dispersal
69
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
First results 2: fecundity = 2, only mortality
depends on soil structure, mortality then dispersal
Semivariance
Spherical model
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
a
C0+C
C0
Distance
70
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
71
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
An example: fecundity = 4, only mortality depends
on soil structure, dispersal then mortality
Semivariance
50 m
0
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
15
30
0
Distance (m)
15
72
30
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
73
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Exemples de simulation
Pas de structure spatiale
Structure spatiale
74
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
75
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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?
76
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Aspects évolutifs
Ingénieur
Mutant
Non ingénieur
Résident
Effet
positif
 Le mutant supporte
seul le coût, et une
partie du bénéfice
 Le résident a
une partie du
bénéfice
Modification
Sol
Coût
Non ingénieur
Résident
Sol
Effet
positif
Sol
Ingénieur
Mutant
Modification
Coût
 Spatialisation?
 Différence entre
les vers de terre
et les termites?
77
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Signalisation
78
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Exemples de vers de terre
 Stimulation de certaines bactéries
Production de molécules
désorientant les nématodes
phytoparasites
Production de phytohormones
ou de molécules analogues
Augmentation
de la
croissance
79
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
80
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
Exemples de l’auxine
Lambrecht, M., Y. Okon, A. Vande Broek, and J. Vanderleyden. 2000. Ondole-3acetic acid: a reciprocal signalling molecule in bacteria-plant interactions. Trends
Microbiol. 8:298-300.
81
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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
82
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
83
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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 complexes
Conséquences pour la PP?
Pour la structure des communautés végétales?
ESOL, Interactions Biotiques, Barot
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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
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Signalisation entre microorganismes
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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?
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Conclusion
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Vers la description de réseaux d’interaction
Effet des
ingénieurs
Compétition
Symbioses
Parasitisme
Vers de terre
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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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