Cours 1 Flashcards
Nommer les 2 focus du domaine de l’écologie.
Focus abiotique: météorologie, hydrologie, geologie
Focus biotique: génétique, systématiques, physiologie
Quelle est la différence entre une approche écologique et une approche écosystémique?
l’approche écosystémique est un zoom arrière, donc un portrait encore plus global.
Les microorganismes peuvent jouer des grands rôles. Illustrer ce propos en faisant référence à une petite échelle vs grande échelle.
physiologie cellulaire: un microorganisme à un gène spécifique qui peut influencer la fonction de l’écosystème ex. grand cycle biogéochimique
Nommer les 6 éléments illustrant l’importance des bactéries.
- maj biomasse
- particules plus abondantes ds océan
-seuls organismes transformant la m.o. dissoute
-responsable maj de la respiration
-la plus grande surfbiologique ds l’océan
-Le plus grand bassin de diversité génomique et métabolique (i.e. fonctionelle)
==> importance biogéochimique
Mentionner les différents niveaux d’interaction avec comme ex. le phytoplancton.
organelles—biochimie (min-h)
cellules—-physiologie (h)
populations— taux de gains et de pertes (h-jours)
communautés— interaction inter-espèces (jours-années)
ecosysteme—- production, respiration (jours-années)
Quel est le défi de l’écologie microbienne.
De passer de l’éprouvette à l’écosystème
De quel niveau s'agit-il Growth Reproduction Mortalité Behaviour Movement
le niveau individuel
De quel niveau s'agit-il Compétition intraspécifique age/structure/taille taux de croissance cycles distribution spatiale
le niveau de population
De quel niveau s'agit-il interspécifique diversité structure spatiale zonation succession invasion/extinction indirect competition/mutualism
niveau de la communauté
De quel niveau s'agit-il system biomass & productivity energy flux nutrient flux and cycling resilience/stability development
niveau de l’écosystème
Nommer les 3 concepts qui servent à caractériser un écosystème.
•La fonction de l’écosystème • La structure de l’écosystème – Trophique – Physique • La composition de l’écosystème
Donner un exemple pour chaque concept de l’écosystème:
fonction
structure
composition
fonction: entrée du C dans le système
structure trophique: communauté mise en place qui utilise le carbone recyclé par les bactéries, leurs interactions
composition: diversité bactérienne => séquençage, sonde ARNr, PCR
Expliquer les différents processus qui se déroulent dans un système aquatique.
L’énergie ne circule pas de manière linéaire!
Les plantes côtières utilisent des sédiments à titre de nutriments et substrat=> la dégradation de la biomasse végétale peut se trouver dans le benthos (MO et nutri organique pris en charge par bactéries ou zôoplancton) ou bien le nutriments inorganiques peuvent être pris en charge par le phytoplancton… dans cette chaine alimentaire se trouve également des poissons et des oiseaux.
Fonction de l’écosystème: BILAN DE MASSE
Définir la loi de conservation de masse
#Lavoisier
aucune substance ne peut pas être créée ou détruite mais elle peut changer de forme.
Fonction de l’écosystème: BILAN DE MASSE
Définir bilan de masse
tente de calculer la circulation d’É
– La relation entre les entrées et les sorties d’une substance donnée dans un système défini, qui prend en compte la formation ou la décomposition de cette substance dans le système.
– par exemple dans un lac, une rivière ou une station de traitement d’eaux usées…
Parler de la stoichiométrie écologique
C:N:P = 106:16:1 Ratio de Redfield (1934)
Ratio conservé dans la m.o. et les organismes
Toutefois, certaines circonstances peuvent créer un déséquilibre du ratio
Ainsi pour comprendre un écosystème (fonction et structure), on peut analyser les ratios d’éléments
Approche relativement récente (années 1990) pour permettre de comprendre comment les consommateurs répondent de façon élémentaire à leur ressource
Il y a plusieurs éléments qui sont nécessaires aux organismes!
Parler de l’homéostasie vs être ce que tu manges
-> consommateurs ou ressources je crois que le ratio dicte lequel on est
homéostasie (bactéries): peu importe le ratio d’élément C:N dans le substrat la bactérie va réussir à maintenir son ratio à un niveau stable
être ce quoi mange (algue): substrat augmente le ration C:N augmente
pourquoi la stoichiométrie est intéressante:
ex.• Manqued’azote,limitationenazote • Ratio N: P<15
→ Effet sur la fonction de l’écosystème: augmentation des bactéries fixatrice d’azote qui transportent le N de l’atmosphère vers l’écosystème qu’elles occupent.
→ Effet sur la structure et la composition: cyanobactéries dominent la communauté des producteurs primaires
→ Effet sur les taux de croissance, la production et la respiration des communautés.
Distinguer structure trophique de structure physique.
Structure trophique: « qui mange qui »
– L’importance du rôle relatif du prédateur change la manière dont les éléments sont transformés et recyclés
• Structure physique:
– exemple de plante aquatique submergée vs flottante
Expliquer la composition d’un écosystème et l’index de diversité.
- Richesse spécifique (S): nombre total d’espèces
- Index Shannon-Weaver (H): considère la proportion que chaque espèce représente dans une communauté (~Hétérogénéité)
- « Evenness » ou Égalité (E): le nombre d’espèces et la régularité de leur distribution de fréquence
Expliquer les variables de l’index Shannon-Weaver
H = -Σ (Pi Log[Pi])
Pi = nb d’individus d’une espèce/
nb total d’individu de toutes les espèces
Pi=proportion des individus
Si une espèce domine le système: H~0
Si toutes les abondances sont égales: H=log(S)= Hmax (Où S est le nombre total d’espèces)
Donner la formule de l’eveness/l’égalité.
E = H/Hmax
Quel est un des défis majeurs de l’écologie microbienne?
La difficult d’identifier les espèces rares
Quelle est la meilleure technique pour trouver les espèces rares?
PCR + 454 pyrosequencing
Quelle est la moins bonne technique pour trouver les espèces rares?
Fingerprinting DGGE/TGGE
Donner un exemple d’un moment où il est possible de repérer les souches rares en écologie microbienne.
Lors d’une marée noire
Perturbation de l’environnement assez intense
la composition et fonction de l’écosystème peuvent-elles être modifiées?
OUI
une espèce envahissante peut changer la composition d’une communauté et la façon dont les éléments sont recyclés (fonction)
Définir la biogéochimie
Les liens entre la diversité microbiologique, leurs fonctions au niveau écosystémique et les conditions environnementales variables
diversité: DGGE, esp, métab
fonction: biomasse, reproduction, respi, flux É, flux matière
fact environnementaux: Temp, salinité, chl a, nitrate, phosphate, prédateurs
Océans comme écosystème.
Nommer quelques caractéristiques des océans.
- ~71 % de la planète
- Profondeur max 11 002 m (Everest = 8 848 m)
- 300 fois plus de volume dans les océans que dans le milieu terrestre et les eaux douces combinés
Expliquer la formation de la matière organique dans les océans.
Carbone nécessaire pour les bactéries et le réseau trophique
céan: 1-2 x1015 gC
Milieu terrestre: 600-1000 x1015 gC
Biomasse 300-1000 fois plus élevée dans le milieu terrestre MAIS….
Photosynthèse: micro-algues et bactéries (90-96%), macro- algues (2-5%) Chimiosynthèse: bactéries (2-5%)
=> moins de C dans les océans, mais plus d’organismes pour le transformer
Comment se fait la transformation de MI-> MO.
Par la photosynthèse # lesphytoplanctons
Quelle matière est consommée par les bactéries?
MO
Quelle pourcentage de productivité primaire est associé aux océans?
50%
Est-ce que la productivité primaire des océans a une distribution homogène?
Non les zones côtières sont bcp plus productives (surtout les zones de remontée des eaux profondes riches en nutriments # côté ouest des continents) que les zones aux milieux des océans et les gyres, par ce que ces derniers sont pauvres en nutriments
Comment faisons-nous pour quantifier la biomasse végétale des océans?
on se fie à la [chl a]
C’est un indice de la richesse en éléments nutritifs
qu’est-ce un temps de renouvellement et est-ilplus élevé dans les océans que les milieux terrestres?
Temps de renouvellement (Production/ Biomasse) beaucoup plus élevé dans les océans
Fréquence de renouvellement :
phytoplancton 20 – 50 fois par an plantes terrestres 0,1-0,05 fois par an
Donc, les producteurs primaires se renouvellent de 200 à 1000 fois plus fréquemment dans l’océan!
La taille énorme de l’océan compense aussi : moins de PP par unité de volume mais beaucoup plus de volume
Qu’est-ce un gyre?
Courant océanique de surface au milieu de l’océan
Qu’est une zone euphotique?
où la photosynthèse a lieu (Haute mer jusqu’à 200m, région côtière ~10-40 m)
Comment se nomme la stratification de l’eau dans les océans?
Thermocline (ou halocline) détermine la stratification de la colonne d’eau
Les microorganismes océaniques
l’ordre de grandeur est immense comme la différence de taille entre le krill et une baleine
150 um (cilié) à 0.3 um (back) 20 m vs 4 cm
Élucider les réserves de carbone dans les milieux océaniques.
-les eaux profondes en ont le plus 36 400 Gt en comparaison à 750 Gt pour l’atmosphère
- les bactéries sont le plus grand réservoir de C : 3 x 1028 bactéries dans l’océan
2740- 13 700 Mt de C
Énumérer les besoins de base pour tous les organismes.
1) source d’énergie pour générer l’ATP de l’ADP et du phosphate
2) source d’éléments pour la biosynthèse (CHONPS, Fe, Mn)
3) source d’électrons pour produire des molécules et polymères organiques à partir de composantes plus oxydées (formes inorganiques ou petits composés organiques)
Définir les voies métaboliques de base suivantes: Autotrophe Hétérotrophe Phototrophe Chimiotrophe Lithotrophe Organotrophe
– Autotrophe: besoin uniquement de formes inorganiques
(ex. CO2) et d’É chim. ou lum.
– Hétérotrophe: besoins importants en formes organiques (ex. sucre)
Selon la source d’É utilisée pour produire l’ATP (7 kcal/ mol pour produire 1 ATP)
– Phototrophe: É lum
– Chimiotrophe: É provient de l’oxydation de composantes chim réduites, inclus composantes org et inorg
– Lithotrophe: purement inorg (Chimiolithotrophe)
– Organotrophe: composantes orgnécessaires pour la biosynthèse
Quel est le mode hétérotrophe le plus important?
respiration anaérobie
Élucider le rôle d’un réducteur vs oxidant
LEO= oxidant accepte un e- GER= réducteur donne un e-
Où se trouve l’anaérobie dans l’océan?
- Généralement peu présente dans la zone pélagique
- Microzones d’anaérobie: particules, pelotes fécales, etc…
- Mer d’Oman: possède une grande région avec moins d’O2 aux profondeurs intermédiaires (effets des moussons)
- L’anoxie est un problème important dans les régions côtières polluées
Pour les bactéries on n’utilise pas le terme espèce. Qu’est-ce qu’on utilise?
taxon ou OTU
operatinal taxonomic unit=> <97% du genome est identique
Définir:
Population
Densité de population
• Population: groupe d’individus de la même espèce
• Densité d’une population: nombre d’individus par
unité de surface ou de volume
Définir:
Communauté
ensemble de différentes populations habitant la même région physique
Définir:
Habitat
lieu de résidence d’un organisme ou d’une communauté
Définir
Abiotique
Biotique
• Abiotique: facteurs physico-chimiques de
l’environnement (non-vivant)
• Biotique: composantes incluant les organismes (inclus
le vivant)
Définir
Écosystème
Biodiversité
Diversité
- Écosystème: Niveau le plus élevé d’intégration écologique
- Biodiversité: nombres d’espèces
- Diversité: utilisée pour décrire la simplicité ou la complexité d’une communauté ou d’un écosystème
Définir
Stabilité
• Stabilité: population ou communauté ne fluctue pas beaucoup (ou fluctue selon des cycles réguliers). Retourne vers l’état original après une perturbation.
Définir
Gradient trophique
Milieu eutrophe
Milieu oligotrophe
- Gradient trophique: gradient de richesse en éléments nutritif
- Milieu eutrophe: milieu riche en éléments nutritifs
- Milieu oligotrophe: milieu pauvre en éléments nutritifs
Définir Résilience Biomasse Production Réseaux trophiques
• Résilience, liée à – la diversité – lacomplexitéduréseautrophique • Biomasse: un stock • Production: un taux • Réseaux trophiques: Ensemble des relations trophiques et des chaînes alimentaires interconnectées qui existent dans un groupe multi spécifique d'êtres vivants.
La complexité= stabilité et la résilience
Nommer des milieux plus instables vs des milieux plus stables
instables= îles et milieux agricoles de monocultures stables= écosystème complexe et varié
