Modèles et modélisation en SVT

Biodiversité et productivité primaire
d'un agrosystème

Lexique

Dans les définitions, les termes en caractères gras sont eux-mêmes l'objet d'une définition.

Agrosystème

Un agrosystème (ou agroécosystème) est un écosystème artificiel, créé et contrôle par l'homme pour l'exploitation agricole d'espèces végétales ou animales (culture, élevage).

Il est caractérisé par la recherche d'une productivité maximale.

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Biodiversité(s)

La biodiversité représente la diversité de toutes les formes du vivant, c'est-à-dire la totalité des gènes, des espèces et des écosystèmes. Elle se caractérise donc à trois niveaux :

  • La diversité génétique recouvre la diversité des gènes de tous les organismes vivants.(...)
  • La diversité spécifique, c’est-à-dire la diversité des espèces exprimées par :
    • le nombre d’espèces vivantes
    • la position des espèces dans la classification du vivant
    • la répartition en nombre d’ espèces par unité de surface et les effectifs de chaque espèce.
  • La diversité écosystémique, c’est-à-dire la diversité des écosystèmes.(...)

Source : Dossier scientifique Sagascience (CNRS)

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Biomasse

La biomasse est la masse d'une population. Elle s'exprime en masse fraîche (avec l'eau) ou sèche (déshydratée) par unité de surface ou de volume. Exemple : 350 t de chênes / ha.

Dans la banque de données Cedar Creek, toutes les biomasses sont exprimées en masse sèche.

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C-3

Groupe fonctionnel de végétaux. Lors de la photosynthèse, le premier glucide fabriqué par ces plantes chlorophylliennes contient 3 atomes de carbone (d'où le nom C-3).

Les plantes en C3 ont un génotype déterminant une structure foliaire et un équipement enzymatique moins performants que pour les plantes en C-4 : leur production primaire est donc moins importante.

La majorité des plantes sont en C3. Leurs ancêtres sont apparus il y a près de 3 milliards d'années.

Dans les tableaux de données téléchargés, le groupe fonctionnel C3 ne concerne que les "cool-season (C3) grasses", c'est-à-dire les espèces herbacées en C3.

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C-4

Groupe fonctionnel de végétaux. Lors de la photosynthèse, le premier glucide fabriqué par ces plantes chlorophylliennes contient 4 atomes de carbone (d'où le nom C-4).

Les plantes en C4 ont un génotype déterminant une structure foliaire et un équipement enzymatique plus performants que pour les plantes en C3 : leur production primaire est donc plus importante.

Les plantes en C4 se trouvent surtout en milieux chauds et arides. Leurs ancêtres ne sont apparus qu'il y a environ 30 millions d'années. On estime que 3% des végétaux chlorophylliens vasculaires sont en C4, mais qu'ils réalisent 25 % de la photosynthèse sur la Terre.

Dans les tableaux de données téléchargés, le groupe fonctionnel C4 ne concerne que les "warm-season (C4) grasses", c'est-à-dire les espèces herbacées en C4.

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Classification des espèces

La classification traditionnelle des êtres vivants découle des travaux de Linné (XVIIIe siècle).

(vivant) règne embranchement classe ordre famille genre espèce

Encore largement utilisée, cette classification est remise en question par les progrès récents de la phylogénétique (voir activités TP sur Phylogène).

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csv

Un fichier csv est un fichier texte contenant les différentes valeurs d'un tableau. Si on ouvre un fichier csv avec un éditeur de texte, on peut voir :

Valeur 1a ; Valeur 2a ; Valeur 3a ; ...
Valeur 1b ; Valeur 2b ; Valeur 3b ; ...
Valeur 1c ; Valeur 2c ; Valeur 3c ; ...

Chaque ligne du fichier correspond à une ligne du tableau, et les valeurs (texte ou nombre) des différentes cellules d'une ligne du tableau sont séparées par un point-virgule (" ; "). Du moins en France, car dans les pays anglo-saxons elles sont séparées par une virgule ("Comma-separated values" = csv).

Avantage des fichiers csv : ils peuvent être ouverts dans n'importe quel tableur (Libre Office Calc, Open Office Calc, Microsoft Excel, ...), à condition de préciser le séparateur utilisé.

Inconvénients : Un fichier csv ne contient qu'une feuille, pas de mise en page (couleurs, polices, ...).

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Dicotylédones

Les dicotylédones sont des plantes à fleurs (= Angiospermes) dont la graine comporte deux organes de réserve appelés cotylédons.
Exemples : graines de Haricot, de Pois, de Lentille... qui permettent de voir aisément les deux cotylédons.

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Ecosystème

Un écosystème est un ensemble des êtres vivants (= biocénose) qui interagissent entre eux et avec leur environnement physico-chimique (= biotope).

Ecosystème = Biocénose (êtres vivants) + biotope (air, eau, lumière, sous-sol...)

Un écosystème peut se définir à des échelles très diverses : océan, lac, mare...

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Espèce

Carl von Linné (XVIIIe siècle) a établi des règles de nomenclature des espèces vivantes ou fossiles : Nom de l'espèce (en latin) composé du nom de genre (avec une majuscule), du nom d'espèce, complété par le nom du premier descripteur de l'espèce et de l'année.
Exemple : Homo sapiens Linné 1758

Pour Ernst Mayr (1942), une espèce est composée d'individus pouvant se reproduire entre eux et avoir une descendance féconde. Cette définition a l'avantage d'être claire, mais n'est pas très satisfaisante (exemples : fossiles, hybridation des végétaux...).
La plupart des espèces ont été décrites sur des critères morphologiques (mais leur description est subjective...).
Le séquençage de l'ADN peut aussi être utilisé (mais il est délicat de définir quelles différences distinguent deux espèces de celles qui distinguent deux individus...).

Peu de scientifiques (systématiciens et taxinomistes) sont - aujourd'hui - spécialisés sur ce problème qui n'est pas simple. Or pour décrire un écosystème et sa biodiversité spécifique, il est indispensable de (bien) nommer les espèces. Pour contourner le problème, de nombreuses études de biodiversité ne s'intéressent qu'à quelques espèces, qualifiées de "déterminantes", car considérées - subjectivement - comme représentatives de l'écosystème (Cétacés marins, Ours des Pyrénées, Panda chinois...).

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Forb

(anglais) Groupe fonctionnel de dicotylédones herbacées.

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Genre

Voir Classification et Espèce

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Legume

(anglais) Groupe fonctionnel appelé "Légumineuses" en français.

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Monocotylédones

Les monotylédones sont des plantes à fleurs (= Angiospermes) dont la graine comporte un seul cotylédon.
Exemples : graines de céréales (Blé, Avoine, Orge, Maïs...).

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Peuplement

Ensemble des populations vivant dans un même milieu au même moment.

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Population

Ensemble d'individus de la même espèce vivant dans un même milieu au même moment.

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Production primaire

Biomasse de matières organiques fabriquée, grâce à l'énergie lumineuse par les végétaux chlorophylliens.

Qualifiée de "primaire" car c'est la première production dans une chaîne alimentaire. Elle sera consommée par des animaux végétariens qui l'utiliseront comme source d'énergie et de production "secondaire".

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Productivité primaire

La productivité est la production par unité de temps.

Unité de productivité = masse / unité de surface (ou de volume) / unité de temps.

Pour les végétaux annuels de notre banque, la productivité primaire sera la masse (sèche) fabriquée au cours de l'année sur 1 m2.

Exemple : En 2001, la productivité primaire de Achillea millefolium a été de 24,533 g / m2 / an sur la parcelle n°138.

Pour les plantes vivaces comme les chênes (Groupe fonctionnel "Woody" de notre banque), il est très difficile de savoir quelle est la biomasse fabriquée au cours de l'année. C'est pourquoi les espèces "Woody" ne sont pas utilisées dans la banque Productivité primaire si leur biomasse est supérieure à 50% de la biomasse totale des espèces présentes (c'est-à-dire si elles ne sont pas de l'année).

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Requête

Une requête est une demande. Le terme de requête est très utilisé en droit (ex : Le juge répond à la requête d'un avocat)
En informatique, une requête est une formule permettant de sélectionner des données dans les tables d'une banque de données.

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Systématique
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Taxon
Taxonomie
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Woody

(anglais) Groupe fonctionnel des espèces ligneuses (arbres et arbustes).

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