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M36: BIODIVERSITE DES VEGETAUX S6 Parcours 3: ＂Microbiologie appliquée et Biolo

M36: BIODIVERSITE DES VEGETAUX S6 Parcours 3: ＂Microbiologie appliquée et Biologie moléculaire de la cellule＂ PARTIE I: Biodiversité des végétaux supérieurs Biodiversité des végétaux supérieurs A. Définition de la biodiversité B. Les différents niveaux de la biodiversité C. Intérêt de la biodiversité végétale D. Evaluation de la biodiversité E. Biodiversité végétale au Maghreb puis au Maroc F. Action directe ou indirecte de l’Homme sur la biodiversité végétale G. Méthodes de conservation Etude de cas de la biodiversité floristique (cf. TDP) A. Définitions • Biodiversité ou diversité biologique est la variabilité et la variété de tous les organismes vivants au sein des écosystèmes. • Ceci inclut: – La variabilité génétique à l’intérieur des espèces et de leurs populations, – La variabilité des espèces et de leurs formes de vie, – La diversité des complexes d’espèces associées et de leurs interactions, – Et celle des processus écologiques qu’ils influencent ou dont ils sont les acteurs (= diversités écosystémiques) La Convention de Rio en 1992 définit la biodiversité comme étant: ‶La variabilité des organismes vivants de toute origine, y compris, entre autres les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie; cela comprend la diversité au sein des espèces, et entre les espèces, et ainsi que celle des écosystèmes.″ B. Les différents niveaux de la biodiversité • La biodiversité s’observe sur trois niveaux dans le monde vivant: – Diversité spécifique – Diversité génétique – Diversité écosystèmique • Les variations existent aussi entre: – Les individus d’une espèce ➾intraspécifique – Les espèces d’un genre ➾interspécifique – Les sous-espèces Diversité spécifique = la variété qui existe au niveau des différentes espèces trouvées dans une aire donnée. C’est un indicateur très intéressant de la biodiversité d’un milieu donné; nécessitant des disciplines scientifiques / la taxonomie, la systématique; La richesse en espèces (nombre d’espèces) peut être déterminée pour l’ensemble des taxons présents dans un espace donné pour une unité de temps déterminée. Estimation du nombre d’espèces actuellement recensées et du nombre d’espèces probables Groupes taxonomiques Nombre approximatif d’espèces recensées Nombre estimé d’espèces Virus 4000 500 000 ? Bactéries 4000 1 000 000 ? Champignons 72 000 1 à 2 millions ? Protozoaires 40 000 200 000 « Algues » 40 000 400 000 ? Plantes 270 000 320 000 Animaux invertébrés 1 000 000 10 000 000 Animaux vertébrés 46 700 50 000 Diversité génétique = la variabilité qui existe au niveau des allèles, des gènes entiers ou de la structure chromosomique à l’intérieur des espèces et entre les espèces. nécessitant des disciplines scientifiques / la génétique, la biologie moléculaire, la caryologie la diversité génétique est incontestablement à la base de la biodiversité: (expli.) diversité génétique intra-spécifique diversité génétique interspécifique Diversité écosystémique = correspond au nombre et à la variabilité des écosystèmes. un écosystème = un ensemble formé par une communauté d’êtres vivants ( ou biocénose) et son environnement géologique, pédologique et atmosphérique (le biotope, l’habitat) où elle vit.  nécessitant des disciplines scientifiques / la géologie, la pédologie, la biogéographie, l’écologie, etc….  La richesse d’un écosystème se caractérise par l’importance de sa diversité spécifique et de sa diversité génétique. suite La diversité des écosystèmes est caractérisée par: Leur dispersion sur la planète Leur dynamique Leurs relations entre les écosystèmes (in-situ et ex-situ) Les écosystèmes évoluent constamment vers un état stable, s’il n’y a pas d’intervention humaine dégradante. Ces trois niveaux de diversité sont reliés entre eux, mais suffisamment distincts pour que chacun puisse être étudié en soi: schéma108 Diversité spécifique Diversité écosystémi- que Diversité génétique ⇓ Le fait d’avoir une grande diversité d’espèces reflète une grande diversité génétique qui va assurer la capacité d’évolution d’un milieu donné et des écosystèmes; ⇓ Ainsi, les écosystèmes sont de vastes réservoirs de gènes qui garantissent la continuation de l’existence de la biosphère dans sa capacité d’adaptation aux changements qui pourraient arriver. schéma108 C. Intérêt de la biodiversité des végétaux supérieurs • Cette biodiversité constitue un patrimoine collectif pour les générations présentes et futures. • Elle remplit différentes fonctions liées à l’environnement et à l’Homme: Les plantes sont le poumon de la Terre Le monde végétal est vital Stabilisation des sols Le maintien de la fertilité des sols et des microclimats Elles facilitent la pénétration de l’eau dans les sols et limitent les ruissellements des eaux de pluies Lutte contre la désertification Purification de l’air et de l’eau Intérêt économique pour être cultivables, oléagineuses ou fibreuses, fourragères, aromatiques, médicinales, ornementales, industrielles, chauffage, …etc. Importance esthétique et originale (loisirs, écotourisme). ⇓ • La biodiversité végétale est un support à la vie. ↓ • Lorsque l’une des espèces d’un écosystème s’éteint ou apparaît, la fonction de l’écosystème se modifie également. ↓ • Il est donc primordial de conserver la biodiversité végétale D. Evaluation de la biodiversité • Il est strictement nécessaire d’évaluer la biodiversité. • Les mesures obtenues sont des indicateurs qui permettent de suivre le changement environnemental, le changement climatique et les destructions dues à l’activité humaine. • Il n’y a pas une mesure unique et objective de la biodiversité, mais uniquement des mesures relatives à des objectifs précis d’utilisation ou d’application. • Il existe également de nombreux logiciels statistiques / AMOVA, ANOVA, CATANOVA, ARLEQUIN, l’analyse de variance DOMAINE D’UTILISATION OBJECTIFS Conservation -Mesure qui prend en compte la variabilité à long terme des écosystèmes. -C’est une estimation qui a en même temps besoin de protection. Economie -Mesure capable de garantir le maintien de son utilisation tout en soutenant son évolution. -Les économistes cherchent les avantages économiques. -Donner un prix à la biodiversité pour la protéger. Biologie Mesure correspond à la notion de variabilité des gènes en assurant la sauvegarde du plus grand nombre de gènes possible. Taxonomie -La systématique est une manière d’analyser la biodiversité car elle est capable de distinguer une espèce d’une autre. -Cette connaissance d’espèces et de familles est complétée par une grande compréhension des fonctions 1) La richesse spécifique (S): mesure le nombre total des espèces existantes. 2) La diversité spécifique (D) de Margalef: tient compte du nombre total des espèces et de l’effectif total des individus (N) présents dans un écosystème. 3) Indice de Simpson (ES , ES *): reflète la richesse des espèces dominantes LES PRINCIPAUX INDICES DE DIVERSITE    S i s S 1       S i i s p Dsi E 1 2 1 1 S D E Si s 1 *  N S D ln 1   4) Indice de Shannon-Weaver (H): mesure en même temps la diversité spécifique et l’équitabilité. Il reflète la richesse des espèces rares. 5) Indice de régularité (R): correspond à la représentation numérique des différents taxons. avec Hmax= log2(S) 6) Indice de Gleason (G): reflète l’abondance totale, avec N = effort d’échantillonnage. Ces 6 indices sont des mesures écologiques et biologiques ) (log2 1 i S i i p p H     N S G 2 log 1   max / H H R  7) Indice de Nei (GST): mesure la diversité génétique. avec GST= coefficient de différenciation génétique, hS = indice de la diversité moyenne des populations et hT= indice de la diversité génétique totale sur l’ensemble des population 8) Indice de Weitzman: évalue la biodiversité économique en comparant les espèces i de deux ensembles (Q et δ); il est basé sur la dissimilarité. ) , ( min ) , ( j i d Q j Q i    T S ST h h G  1 ) , ( ) ( ) ( Q i Q D D Qi    9) Seuil optimal de la biodiversité: mesure la biodiversité naturelle (=vierge) dans son ensemble (= écosystème, espèces et interaction entre eux). avec: Biom = biomasse de toutes les espèces. Ø = correspond à la distribution non vierge par rapport à la distribution vierge, c’est donc la valeur d’exploitation de l’écosystème. * 1 log log BiomT BiomT n B n i i       * * log i n i i S S     TD Etude de cas Exemple: comparaison de la biodiversité de 3 écosystèmes forestiers à partir de données quantitatives Soient 3 forêts: F1, F2 et F3 (cf. figure) En ne s’intéressant qu’aux espèces arborescentes de la forêt avec : 2 Chênes sclérophylles: Qs = Quercus suber (chêne-liège) ↔ le gène chloropl. A Qr = Quercus rotundifolia (chêne vert) ↔ le gène chloropl. B 2 Chênes caducifoliées: Qf = Quercus faginea (chêne zeen) ↔ le gène chloropl. C Qp = Quercus pyrenaica (chêne tauzin) ↔ le gène chloropl. D 1 Poirier sauvage Pm=Prunus mamorensis (poirier sauvage) ↔ le gène chloropl. E Comparer, évaluer et interpréter la biodiversité de ces 3 écosystèmes forestiers. DEVOIR à rendre E. Biodiversité végétale au Maghreb puis au Maroc 1) Diversité spécifique végétale 2) Diversité génétique 3) Diversité écosystémique 1) Diversité spécifique végétale • La diversité spécifique chez les végétaux est un indicateur très intéressant de la biodiversité d’un milieu donnée; • La flore vasculaire du bassin uploads/Litterature/ cours-biod-v-g-s6-svip3.pdf