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sol vivant > Service 7: décomposer la litière > Flashcards

Service 7: décomposer la litière Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que la matière organique

A
  • Substrats à base de carbone réduit
  • Résidus de plantes et d’organismes à différents stades de décomposition et
    d’humification.
  • Comprend la biomasse microbienne du sol
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Q

Qu’est-ce que l’humus

A

(i) Définition exacte :
Matière organique humifiée (voir définition plus bas).
L’humus a une texture amorphe et une couleur foncée.
(ii) Définition classique pour décrire les sols forestiers :
Désigne le profil vertical de la matière organique et son état
de décomposition (i.e., mor, moder, mull)

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3
Q

Qu’est-ce que les ressources primaires

A

Les résidus végétaux provenant des parties aériennes et souterraines des plantes.

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4
Q

Quelles sont les ressources primaires

A

Hydrate de carbone
Lignine
Protéines
Autres (pigments, phospholipides, nucléotides, couche cuticulaire (lipides et cires), métabolites secondaires

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Q

quel sont les types d’hydrate de carbone

A

-sucres simples (glucose, fructose, galactose, deoxyribose, ribose)
-amidon
-cellulose
-hemicellulose

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6
Q

quel sont les types d’amidon et comment les différentier

A

amylose : polymère de glucose sans embranchement
amylopectine: polymère de glucose avec embranchement

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7
Q

quel est le rôle de l’amidon

A

rôle: réserves d’énergie (amyloplastes)

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8
Q

quel est le rôle du cellulose

A

renforcer les parois de la cellule végétale)

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9
Q

caractéristique du cellulose

A
  • 50% de la masse sèche de la plante
  • Polymère d’unités de glucose
  • Liaisons β(1à4)
  • Masse moléculaire moyenne d’environ 106 Da
  • Microfibrilles: plusieurs chaînes de cellulose regroupées en parallèle par des liaisons d’hydrogène
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10
Q

rôle de l’hemicellulose

A

renforcer les parois de la cellule végétale

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11
Q

caractéristique hemicellulose

A
  • Hétéropolymère irrégulier
  • Comprend divers hexoses, pentoses et acide uronique
  • Embranchements latéraux
  • La pectine est une forme d’hémicellulose (polymère d’acide
    galacturonique)
  • La pectine est une composante importante de la lamelle médiane
    des parois des cellules végétales.
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12
Q

analogie béton armée

A

voir diapo 10

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13
Q

rôle de la lignine

A

renforcer les parois de la cellule végétale

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14
Q

caractéristique de la lignine

A
  • Structure complexe
  • Poids moléculaire de 104 à 106 Da
  • Structure irrégulière
  • Composée d’unités aromatiques présentant des chaînes
    aliphatiques de 2-C ou 3-C
  • Unités aromatiques
  • Grande diversité de liaisons chimiques
  • Grande diversité d’unités de base
  • Très hétérogène
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15
Q

quel sont les type de lignine et leurs structures/ différences

A

Aromatique” = molécule organique à base d’anneau de 6-C confinés dans un même plan avec
des liaisons covalentes doubles et des angles de liaison de 120°. = la
“résonance interne” (i.e. nuage d’électron qui se déplace librement autour de
l’anneau) est élevée, lui conférant une grande stabilité.
“Aliphatique” = Chaîne non-cyclique de C.

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16
Q

Est-ce que la lignine est facile ou récalcitrante face à la décomposition

A

Récalcitrante

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17
Q

Caractéristique des protéines

A
  • Polymère d’acides aminés (forme principale de N et S organique)
  • liens peptides = condensation des groupes carboxyliques et aminés
  • Rôle physiologique, solubles dans le cytoplasme
    Ø Microorganismes décomposeurs ont un accès facile
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18
Q

Exemple de pigment

A

chlorophylle

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19
Q

d’où proviennent ;es phospholipides

A

membranes cellulaires

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20
Q

quels sont les métabolites secondaires

A

tanins
résines
terpènes
…

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21
Q

quelle est la qualité chimique du cytoplasme

A

= molécules plus labiles
= ratio nutriment/carbone élevé

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22
Q

quelle est la qualité chimique de la paroi cellulaire

A

= plus récalcitrants
= ratio nutriment/carbone faible

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23
Q

quelle sont les ressources secondaires

A

chitine
peptidoglycane
mélanine
glomaline

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24
Q

caractéristique de la chitine

A
  • Polymère de glucosamine N-acétylique avec liaisons b(1à4)
  • Compose les parois cellulaires des champignons et l’exosquelette des arthropodes
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25
Q

caractéristique des peptidoglycane

A
  • Constituant des parois cellulaires des bactéries
  • Plus abondant chez les bactéries à Gram +
  • Polymère de glucosamine N-acétylique + acide N-acétylmuramique
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26
Q

caractéristique de la mélanine

A
  • Pigment retrouvé chez les champignons
  • Polymères d’unités phénoliques + cétones aromatiques
  • Très récalcitrant à la décomposition
  • Présente en forte concentration dans les rhizomorphes et sclérotes
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27
Q

rôle de la mélanine

A

protection contre les stress environnementaux et rayons UV

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28
Q

rôle de la glomaline

A

protection

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29
Q

caractéristique de la glomaline

A
  • Glycoprotéine produite par les AMF (Gloméromycota)
  • Détectée dans les parois cellulaires des spores d’AMF et des hyphes d’AMF lors de la colonisation
    des racines de plante
  • Thermostable et récalcitrante à la dégradation microbienne
  • On lui attribue un rôle important dans la formation et la stabilisation des agrégats du sol.
  • Cependant, un flou persiste quant à son origine, à sa structure chimique, à son rôle et à la façon de
    la quantifier. (pour les intéressé.es, voir papiers ci-dessous)
30
Q

est-ce que les ressources primaires ou secondaires sont les plus labiles

A

secondaire

31
Q

est-ce que les ressource primaires sont plus nutritives que les ressources secondaires

A

non car les ressources secondaires ont un plus faibles ratio C:N

32
Q

qu’est-ce que la décomposition

A

Dégradation de la matière organique par les organismes hétérotrophes afin
d’obtenir le C-réduit pour subvenir à leurs besoins énergétiques.

33
Q

caractéristique de la décomposition

A

A: Perte de masse
B: changement de la qualité chimique de la litière

34
Q

de quoi dépend la vitessse de la perte de masse

A
  • Qualité chimique du substrat
    -climat
    -organismes décomposeurs
35
Q

Facteurs influençant de la qualité chimiques du substrat

A
  • Taille des molécules
  • Variété de liaisons chimiques
  • ratio C-disponible/C-récalcitrant
  • Arrangement spatial des molécules (e.g., contraintes
    physiques, couches cuticulaires, géométrie des feuilles)
  • Molécules inhibitrices (terpènes, tanins, etc.)
36
Q

quels sont les changements de la qualité chimique de la litière

A
  • Dépolymérisation des substrats
  • Différentes molécules se décomposent à différentes vitesses.
  • Pertes de C (i.e. CO2)… donc augmentation de la concentration des éléments nutritifs qui restent.
  • Perte ou enrichissement net de certains éléments nutritifs.
  • Apparition des ressources secondaires.
37
Q

étape de la décomposition

A
  1. Comminution (broyage de la litière)
  2. Conditionnement (briser les structures tertières des macromolécules)
  3. Dépolymérisation (réduction en monomères)
  4. Utilisation des monomères par la biomasse microbienne
38
Q

caractéristique de la comminution

A
  • Effectuée par la faune du sol
  • Augmente la surface spécifique des substrats
  • Inocule les substrats avec microorganismes
39
Q

comment est fait le conditionnement

A
  • Via des enzymes extracellulaires (e.g., ligninase)
40
Q

comment est fait la dépolymérisation

A

Via des enzymes extracellulaires (e.g., cellulase)

41
Q

comment est fait l’utilisation des monomères par la biomasse microbienne

A
  • Via des enzymes intracellulaires (e.g., glycolyse)
42
Q

caractéristique de la décomposition de l’amidon

A
  • Relativement facile
  • Dépolymérisation par amylases (enzyme extracellulaire)
43
Q

caractéristique de la décomposition de la cellulose

A
  • Décomposition d’une seule chaîne est relativement facile, mais la
    structure agencée des parois cellulaires des plantes rend l’accès aux
    chaînes individuelles de cellulose plus difficile.
  • Dépolymérisation de la cellulose par un groupe d’enzymes (cellulases)
  • Plusieurs champignons et bactéries se spécialisent dans la cellulolyse
    (i.e. organismes cellulolytiques)
  • Cellulase des champignons est excrétée dans le sol; celle des bactéries
    est organisée en complexes (i.e. cellulosomes) imprégnés dans les
    parois cellulaires
44
Q

caractéristique de la décomposition de l’hemicellulose

A
  • La dégradation de l’hémicellulose est menée par des enzymes
    hydrolytiques appelées hémicellulases
  • De par la structure complexe de l’hémicellulose, plusieurs types
    d’enzymes(e.g L-arabinanases, D-galactanases, D-Mannanases et β-Dxylanases)
    sont nécessaires pour sa dégradation en monomères
  • Plusieurs bactéries et champignons du sol sont capables de produire des
    hémicellulases (i.e organismes hémicellulolytiques)
45
Q

caractéristique de la décomposition de la lignine

A
  • La plus récalcitrante des ressources primaires
  • Nécessite généralement un consortium de microorganismes produisant une variété d’enzymes
    pour dépolymériser la lignine
46
Q

pourriture blanche et la lignine

A

Certaines pourritures blanches (basidiomycètes) peuvent produire
une seule enzyme qui s’attaque à la structure entière de lignine.

Il s’agit d’une enzyme qui produit et brise le peroxide en radicaux
libre, le superoxyde (O2-) et l’hydroxyle (OH), qui “bombardent”
le substrat de façon non-spécifique pour dégrader la lignine

47
Q

caractéristique de la décomposition des ressources secondaires

A
  • Protéines, peptidoglycane, chitine, acides nucléiques, phospholipides, etc …
    sont relativement faciles à décomposer et deviennent des sources de C-réduit et
    de nutriments pour les organismes du sol
  • Mélanine et glomaline sont difficiles à décomposer
48
Q

quelle est l’équation de la vitesse de décomposition

A

dM/dt = -kM
𝑑𝑀/𝑑𝑡 = Vitesse de décomposition
M = Masse d’un substrat
k = Constante de décomposition

49
Q

équation intégrée de la dynamique du C durant la décomposition

A

voir diapo 27

50
Q

caractéristique de la dynamique du carbone

A
  • Le temps d’épuisement du substrat (i.e.
    “turnover time”) est donné par la relation
    (1/k).
  • La relation entre le temps et ln(Mt) » est
    linéaire, avec une pente = -k.
  • La vitesse de décomposition est
    proportionnelle à la masse de substrat qui
    reste à décomposer.
51
Q

qu’est-ce qui influence la dynamique des nutriments durant la décomposition

A

(1) perte de C, donc concentration des nutriments augmente
(2) importation (immobilisation) des nutriments externes
(3) pertes de nutriments (e.g., lessivage)

52
Q

Dynamique des nutriments durant la décomposition:
AZOTE

A
  • Concentration de N augmente vers une asymptote (i.e.
    rapport C:N diminue)
  • Dans la 1ière phase, le montant absolu de N augmente à
    cause de l’immobilisation du N externe par les
    microorganismes.
  • Dans la 2ième phase, le montant absolu de N diminue à
    cause de la minéralisation de l’azote microbien.
53
Q

Dynamique des nutriments durant la décomposition
AZOTE

A
  • Concentration de N augmente vers une asymptote (i.e.
    rapport C:N diminue)
  • Dans la 1ière phase, le montant absolu de N augmente à
    cause de l’immobilisation du N externe par les
    microorganismes.
  • Dans la 2ième phase, le montant absolu de N diminue à
    cause de la minéralisation de l’azote microbien.
54
Q

Caractéristique ratio C:N élevée (50:1)

A

Peu d’azote
libre
* N limitant pour les microorganismes
* Immobilisation nette de l’azote par les
microorganismes du sol qui dégradent le
carbone
* Peu d’azote disponible
pour les plantes
* Moins de décomposition
du carbone

55
Q

Caractéristique ratio C:N moyen (25:1)

A
  • N non-limitant pour les microorganismes
  • Minéralisation nette de l’azote
  • Bonne décomposition du carbone organique
  • Azote disponible pour les
    plantes, carbone
    disponible pour les
    microorganismes
56
Q

Caractéristique ratio C:N (5:1)

A

Beaucoup
d’azote
libre

Peut causer problèmes environnementaux

57
Q

Dynamique des nutriments durant la décomposition: potassium

A
  • Très mobile; perdu de la litière par lessivage
  • Le montant absolu de K+ et sa concentration diminuent
    avec le temps
58
Q

Dynamique des nutriments durant la décomposition: Calcium

A
  • Très peu mobile; minéralisé à la même vitesse que la décomposition des parois cellulaires.
  • Le montant absolu du Ca ne change pas au début
  • La concentration du Ca augmente au début mais se stabilise lorsqu’il ne reste que les parois
    cellulaires à décomposer.
59
Q

caractéristique de l’humus dans l’humification

A

-Se décompose lentement
-Est un réservoir d’énergie et de nutriments dans l’écosystème.
-Peut potentiellement améliorer les propriétés physiques du sol.

60
Q

Composition de l’humus

A

i. Résidus récalcitrants issus de la dégradation de la litière (e.g. unités phénoliques de la lignine)
ii. Résidus récalcitrants issus de la biomasse microbienne (e.g. unités phénoliques de la mélanine)
iii. Résidus organiques labiles (e.g. acides aminées) qui se lient aux résidus récalcitrants
iv. Résidus organiques modifiés par des réactions enzymatiques et chimiques.

61
Q

Formation de l’humus

A

Condensation aléatoire des résidus phénoliques et acides aminées.

62
Q

Propriétés de l’humus

A

1- Riche en structures aromatiques.
2- Masse moléculaire élevée (surface spécifique basse)
3- Comparativement à la litière : plus de C (~ 55 %), plus de N (~ 2-4 %), plus de S (~ 1 %), moins de O
4- Grande variété de liaisons chimiques.
5- Structure amorphe (i.e. irrégulière)
6- Haute CEC
7- Potentiel d’hydratation (peut retenir 3x à 4x sa masse en eau)
8- Forme des complexes stables recouvrant les surfaces argileuses

63
Q

Composantes de l’humus

A

a. Acides fulviques (AF)
b. Acides humiques (AH) et humines

63
Q

Caractéristique de l’acide fulvique

A
  • Masse moléculaire 1000 à 30 000
  • Anneaux aromatiques oxydés
  • Plusieurs segments aliphatiques
  • Les sous-unités sont liés par de faibles forces
    électrostatiques (e.g. liens d’hydrogènes).
  • Structure flexible et trouée
64
Q

Caractéristique de l’acide humiques et humines

A
  • Masse moléculaire : 104 à 105 (densité plus
    élevée que les AF)
  • Plusieurs phénols et cétones aromatiques
  • % N supérieur à celui des AF
  • Peu de groupes aliphatiques
  • Structure rigide … liens covalents
65
Q

Mécanisme expliquant la récalcitrance du carbone

A
  • Protection du Corg par la matrice du sol
  • Agrégation
  • Interactions organo-minérales (e.g formation de complexes argilo-humiques)
  • Récalcitrance chimique du Corg

La stabilité du Corg dans le sol n’est pas
seulement liée à sa récalcitrance
chimique, mais aussi à son accessibilité
par les microorganismes du

66
Q

Gestion de l’humus

A

Labourage intensif
Augmentation de l’érodabilité de la couche arable (‘topsoil’)
Dégradation des sols par la perte de matière organique

67
Q

Bénéfices de l’humus – contexte agricole

A
  • Rétention de l’eau
  • Tampon du pH
  • Augmente la CEC
  • Permet une meilleure pénétration des racines dans les sols argileux
  • Améliore la structure du sol; pourrait améliorer le drainage dans les sols argileux
  • Résistance à l’érosion
  • Augmente la fertilité (pool de nutriments potentiellement minéralisable)
68
Q

Séquestration du carbone atmosphérique

A

le pool biotique de carbone total de la planète contient environ 5x moins de carbone que le sol. Donc, le sol semble avoir un bien plus grand potentiel de séquestration du C atmosphérique que les arbres.

Lorsqu’on lutte contre les changements climatiques, c’est important de ne pas seulement viser à augmenter le C du sol. On doit également tenter d’éliminer la perte actuelle du C dans
le sol provoqué par le réchauffement climatique … notamment en régions nordiques.

69
Q

Deux mécanismes du documentaire

A

Neige sert d’isolant pour garder le sol froid
L’eau réfléchit le soleil et garde la terre froide

70
Q
A

sol vivant (10 decks)

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