Transcript Adaptation à la vie pelagique

UNS 2011
Observatoire Océanologique de
Villefranche--surVillefranche
sur-Mer
Université Pierre et Marie Curie
ADAPTATIONS DES ORGANISMES
A LA VIE PELAGIQUE
Rodolphe Lemée
Université Pierre et Marie Curie
Observatoire Océanologique
de VillefrancheVillefranche-sur
sur--mer
http://www.obs-vlfr.fr
Laboratoires de recherche
Stages interuniversitaires
(Géosciences Azur)
Biodiversité du plancton marin
(OOV, UPMC, 6 ECTS)
Biologie du développement
4 heures de conférences à Nice
Lab. d’Océanographie de Villefranche
CV et lettre de motivation
[email protected] ou [email protected]
04 93 76 38 39, [email protected]
Plan
 1) Généralités et définitions concernant le
pelagos
 2) Caractéristiques de l’écosystème pélagique
 3) Adaptations morphologiques, anatomiques,
physiologiques et éthologiques à la vie
pélagique
1) Généralités et définitions
concernant le pelagos
– Généralités et convergences (animaux et végétaux)
– Métazoaires (Mollusques et quelques autres
exemples)
– Les migrations verticales
 4) Adaptations du phytoplancton
Mappemonde de 1670
Océan : 71 % surface terrestre, 1.3 milliard de km3
?????????????
Terre vue du ciel
http://iquebec.ifrance.com/rivards/Cartes/Cartes_
Mappemonde/Acceuil_Cartes_Mappemonde.htm
1) Généralités et définitions
concernant le pelagos
 Lieu de vie :
– Pelagos
– Benthos
 Déplacement :
– Plancton ((ex : bactéries,, copépodes,
p p
, méduses))
– Necton (ex : crevettes, poissons, mammifères marins)
 Cycle de vie :
– Holoplancton (ex : copépodes, salpes)
– Méroplancton (ex : oursins)
 Statut trophique
– Phytoplancton (ex : Dinoflagellés)
– Zooplancton (ex : Flagellés hétérotrophes)
– Remarque : hétérotrophie
1
1) Généralités et définitions
concernant le pelagos
 Taille :
 Position dans l’eau :
– Plancton :







1) Généralités et définitions
concernant le pelagos
Fentoplancton < 0.2µm
Picoplancton entre 0.2 et 2 µm
Nanoplancton entre 2 et 20 µm
Mi
Microplancton
l
t entre
t 20 ett 200 µm
Mésoplancton entre 0.2 et 2 mm
Macroplancton entre 2 et 20 mm
Mégaplancton > 20 mm
– Neuston (à l’interface eau
eau--air)
 Epineuston, ex : quelques rares insectes
 Hyponeuston,
H
t
ex : quelques
l
copépodes
é d ou b
bactéries
té i
– Pleuston (une partie du corps dépasse de
l’eau). Ex : quelques Siphonophores et
quelques Mollusques.
– Necton :
 Micronecton (se mesure en cm)
 Mésonecton (se mesure en décimètre)
 Macronecton (se mesure en mètre)
1) Généralités et définitions
concernant le pelagos
Hz : Plancton néritique et plancton océanique
2) Caractéristiques de l’écosystème
pélagique
 La production primaire pélagique
Zone euphotique :
0 à environ 100 m
Profondeur de
compensation :
compensation entre
photosynthèse et
respiration
– Energie
– Sels nutritifs
– Carbone inorganique
– Eau
 L’énergie auxiliaire
– Indispensable au fonctionnement de
l’écosystème
– Mise en mouvement des fluides
Caractéristiques de la Baie de Villefranche-sur-Mer
Les différentes sources d’énergie
dans la biosphère
Photosynthèse : radiations solaires
 Energies nécessaires à la synthèse de la biomasse
CO2 + 2H2A ------------>
------------> (CH2O) + H2O + 2A
H2A représente le composée oxydable (un donneur d’hydrogène)
 Energie lumineuse (radiations solaires)
– Photosynthèse : H2A = H20 ; Végétaux
 Energie chimique (oxydation de substances minérales)
– Chimiosynthèse : ex : H2A = H2S (hydrogène sulfureux) ; Bactéries
 Energies nécessaires au maintient des conditions de vie
(Température/mise en mouvement des fluides)
– Energie lumineuse (radiations solaires)
– Energie gravitationnelle
– Energie géothermique
Composition en longueur d’onde du rayonnement solaire
Entre 10-4 micrométres (rayons cosmiques) et plusieurs kilométres (ondes radio)
99 % de l’ énergie entre 200 et 4000 nm
42 % de l’ énergie dans la partie visible du spectre (VIBVJOR)
2
Devenir de l’énergie incidente
 Dans l’atmosphère, l’énergie radiative est :
– Diffusée (renvoyée dans toutes les directions) par les molécules de
l’air, les poussières et les aérosols
– Absorbée par l’air ou au niveau des surfaces (eau, sol, plantes)
 Sans nébulosité,
nébulosité l’épaisseur entière de l’atmosphère absorbe
environ 50 % de l’énergie incidente
 Rayonnement par les surfaces et les particules qui ont
absorbée cette énergie.
– Réfléchie (albédo) dans une proportion qui varie suivant l’objet
 40 à 85 % de réflexion sur la neige
 31 % pour un sol désertique
 6 à 20 % pour une forêt
 5 à 10 % pour la surface de la mer
Réflexion sur eau plate
Lumière directionnelle
Angle>30°
Faible réflexion
Pénétration de la lumière dans l’eau
La pénétration de la lumière dans l’eau
dépend :
- de la réflexion à la surface de l’eau
- de l’absorption
l absorption dans l’épaisseur
l épaisseur de
l’eau, par l’eau et par les particules
(organiques ou inorganiques) en
suspension
- de la diffusion par les molécules d’eau
et surtout les particules en suspension
Pénétration de la lumière dans l’eau
 L’absorption/la diffusion de la lumière
– Par l’eau pure, les particules en suspension
– Extinction beaucoup plus rapide que dans l’atmosp
l’atmosphère
hère
– Extinction très variable en fonction de la longueur
d’onde
– Cette absorption transforme l’énergie lumineuse du
rayonnement en chaleur : les couches superficielles, qui
absorbent la majeure
majeure partie du rayonnement,
s’échauffent.
Angle<30°
Très forte réflexion
Seston = tripton + plancton
Extinction de la lumière dans l’eau
Décroissance de l’intensité lumineuse I exponentielle : à chaque
profondeur z, pour un même enfoncement dz, c’est la même
proportion dI/I de lumière déjà parvenue qui est transmise
dI/I = -k.dz
 Iz/Io= e-k.z
K : coefficient d’extinction
Particules vivantes en suspension
dans l’eau de mer (par ml)
10 millions de virus,
1 million de bactéries,
1000 protozoaires
Absorption de la lumière dans l’eau
Les différents types d’eaux naturelles
Absorption plus importante si :
-Substances dissoutes, dont
certaines sont colorées (Ac. fulvique
provenant du lessivage des sols)
- Particules en suspension
3
Zone de production primaire:
une partie de la couche euphotique
Pompe biologique et pompe
physique des océans
Zone e
euphotique
photiq e :
0 à environ 100 m
Profondeur de
compensation :
compensation entre
photosynthèse et
respiration
Ecosystème marin
Ecosystème terrestre
Effet du vent sur la stratification
Variations saisonnières de facteurs physiques,
chimiques et biologiques
(mer tempérée)
Pour production : lumière + sels nutritifs
+ température
Réponse rapide du zooplancton :
Adaptation au niveau de la reproduction
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3) Adaptation morphologiques,
anatomiques, physiologiques et
éthologiques à la vie planctonique
A) Généralités et convergences (animaux et
végétaux)
B) Les métazoaires (Mollusques, quelques
autres exemples)
A) Généralités et convergences
(animaux et végétaux)
1) Résister à l’enfoncement (lutter contre la
sédimentation) : rester dans la couche
euphotique
2) Dé
Développer
l
d
des moyens efficaces
ffi
pour
21) Capturer la nourriture
22) Echapper aux prédateurs
C) Les migratons verticales
Vitesse de sédimentation
 La vitesse de sédimentation (V) d’un organisme
aquatique est fonction :
–
–
–
–
–
De la densité de
des
s organisme
organismes
s
De la taille des organismes
Des
D fforces de
d ffrottement
tt
t
De la mobilité des organismes
De la viscosité de l’eau de mer
 Inversement proportionnelle
proportionnelle à la température
 V augmente de 4 % /°
/° C
 V double si la température passe de 0 à 27°
27° C
Remarque :
Rapport S/V des homéothermes
http://www.photos-galapagos.com/galerie/
theme.asp?pre=55&Rubrique=70&suiv=72
http://ile.kerguelen.free.fr/faunemax6.htm
5
Les Mollusques






Triplobastiques coelomates
Fondamentalement à symétrie bilatérale
Protostomiens (larve trocophore puis véligère)
S
Système
circulatoire ouvert
Concentration des viscères (masse viscérale)
Présence d’un manteau : formation externe calcaire
(spicules, plaques, coquille)
 Souvent un pied musculeux très développé (sole
pédieuse)
 Présence d’une radula
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Divisions taxonomiques majeures dans
le phylum des Mollusques (d’après Lalli & Gilmer,
1989)
TAXONS
Nombre approximatif
espèces (a)
Habitat de
l’adulte
benthique
250
+++
Classe Aplacophora
Classe Monoplacophora
10
+++
Classe Polyplacophora
650
+++
Classe Gastropoda
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Sous--Classe Pulmonata
Sous
Habitat de
l’adulte
pélagique
67 000
Classe Bivalvia
3 000 (b)
++
++
+++
15 000 (31 000, c)
+++
350
+++
1 000
+
Classe Scaphopoda
Classe Cephalopoda
TOTAL
+
+
++
Classe Gastropoda
 Tête bien développée,
portant des yeux et
des tentacules
 Pied bien développé
 Avec ou sans coquille
(symétrie bilatérale ou
spirale)
 Torsion (et asymétrie)
souvent visible.
87 000 (130 000)
Références a : Solem, 1974 ; Thompson, 1976 ; Russell-Hunter, 1983.
Classe Gastropoda
Classe Gastropoda
Sous-Classe Prosobranchia
Ordre Mesogastropoda
Sous-Ordre Heteropoda (28-29)
Famille Atlantidae
FamilleCarinariidae
Famille Pterotracheidae
Sous-Ordre Ptenoglossa
Famille Janthinidae (6-16)
Sous-Classe Opisthobranchia
O d Thecosomata
Ordre
Th
t (48-58)
(48 58)
Sous-Ordre Euthecosomata
Famille Limacinidae
Famille Cavoliniidae
Sous-Ordre Pseudothecosomata
Famille Peraclidae
Famille Cymbuliidae
Famille Desmopteridae
Ordre Gymnosomata (46-51)
Famille Pneumodermatidae
Famille Clionidae
Ordre Nudibranchia (>6)
Sous-Ordre Dendronotoidae
Famille Tethyidae
Famille Phylliroidae
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
3 Ordres :
Archaeogastropoda
Ex : genre Haliotis
Mesogastropoda
Ex : genre Viviparus
Classe Gastropoda
Sous--Classe
Sous
Prosobranchia
- Coquille externe
- Torsion bien visible
- Cavité palléale présente
- Branchies dans la partie
antérieure
- Sexes généralement
séparés
Sous--Classe
Sous
Opistobranchia
- Coquille externe, interne, réduite ou
absente
- Détorsion
- Cavité palléale réduite ou absente
- Branchies dans la partie
postérieure
- Presque tous hermaphrodites
Classe Gastropoda
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
Ordre Mesogastropoda
Représentants
pélagiques
Cf photo Carinaria
diapo suivante
Pterotrachea sp.
Neogastropoda
Ex : genre Buccinum
Photo : David Luquet
7
Classe Gastropoda
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
Ordre Mesogastropoda
Classe Gastropoda
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
Ordre Mesogastropoda
Sous-ordre Ptenoglossa
Famille Janthinidae
Coquille de Carinaria mediterranea
Carinaria sp.
http://www.thais.it/conchiglie/mediterraneo/schede/sc_00199.htm
Classe Gastropoda
Sous--Classe Prosobranchia
Sous
Ordre Mesogastropoda
Classe Gastropoda
Sous--Classe
Sous
Prosobranchia
- Coquille externe
- Torsion bien visible
- Cavité palléale présente
Sous-Ordre Heteropoda
Sous--Classe
Sous
Opistobranchia
- Coquille externe, interne, réduite ou
absente
- Détorsion
- Cavité palléale réduite ou absente
Free-swimming veliger larve of heteropods (from Thiriot-Quiévreux, 1973):
- Branchies dans la partie postérieure
- Branchies dans la partie
antérieure
- Sexes généralement séparés - Presque tous hermaphrodites
A, Atlanta lesueuri;
B, A. inflata ;
C, Carinaria lamarcki ;
D., Firoloida desmaresti ;
E, Pterotrachea sp.
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Thecosomata
Ordre Saccoglossa
- Coquille réduite ou absente
- Avec ou sans parapodes
- Avec ou sans appendices dorsaux
- 1 seule paire d’appendices
céphaliques (rhinophores)
- Généralement, nutrition par
aspiration
Représentants
pélagiques
- Famille Oxynoacea
(coquille)
- Famille Elysiacea (absence
de coquille)
Oxynoe viridis
> Kleptoplastie, défense chimique
8
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Thecosomata
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Thecosomata
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Thecosomata
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Thecosomata
Sous-Ordre
Sous
Ordre Pseudothecosomata
Famille Desmopteridae
Sous-Ordre Euthecosomata
Cavolinia uncinata (AP : Pseudo-Faeces ;
CA : Expansions du manteau ; S : coquille)
Sous-Ordre Pseudothecosomata (à droite
et en bas)
Peraclis reticulata (à droite)
Gleba cordata (en bas)
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Gymnosomata
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Gymnosomata
9
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Gymnosomata
Classe Gastropoda
Sous--Classe Opistobranchia
Sous
Ordre Nudibranchia
Sous Ordre : Dendronotoidae
Famille : Phylliroidae
Phylliroe bucephala
Classe Cephalopoda
Classe Cephalopoda
 Coquille généralement réduite ou absente. Si
présente, plusieurs chambres
 Tête avec de gros yeux évolués, entourée de
tentacules
 Grande cavité palléale ventrale.
 Présence d’un siphon
 Radula ou bec
 Sous
Sous--Classe Nautiloidea (Tetrabranchiata)






2 paires de branchies
Coquille externe, avec des chambres
80 à 90 tentacules
Radula de 13 éléments
p
ou de sac à encre
Pas de chromatophores
1 seul genre : Nautilus
 Sous
Sous--Classe Coleoidea (Dibranchiata)





Sous-Classe Nautiloidea
Sous(Tetrabranchiata)
1 paire de branchies
Coquille réduite, interne ou absente
8 à 10 tentacules
Radula de 7 éléments. Présence d’un bec
Chromatophores et sac à encre
Sous-Classe Coleoidea
Sous(Dibranchiata)

Deux ordres principaux :
Decapoda/Octopoda
Decapoda :
Migrations de plus de 800 m
Corps allongé, tubulaire.
Coquille interne, réduite,
cartilagineuse.
8 bras en 2 grands tentacules
Brusca & Brusca, 1990
http://w.cvm.qc.ca/sldrapea/shell2/nautile.html
10
Sous-Classe Coleoidea
Sous(Dibranchiata)

Argonauta argo Linné. Argonaute.
Deux ordres
principaux :
Decapoda/Octopoda
Octopoda :
Corps court, rond.
Coquille interne vestigiale
ou absente.
8 bras similaires
Ex : Octopus, Argonauta
http://perso.wanadoo.fr/cnv.plongee/Photos/photo_22.htm
Classification phylogénétique
des Mollusques
Eumollusques
Sole pédieuse
Manteau et cavité palléale
Plaques ou coquille
Conchifères
Coquille
Ganglioneures
Réduction de nombre de muscles
rétracteurs du pied (de 8 p à 1 ou 2)
Viscéroconques
Tête distincte développée
Diasomes
La tête disparaît
Système nerveux
secondairement décentralisé
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