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Biome arctico-alpin - Coggle Diagram
Biome arctico-alpin
Exemple d'opposition de versants
Les réponses des plantes
Croissance lente -> limitation des pertes, conservation des nutri, retour sur invest étalé ds le temps
Croissance rapide -> opti des gains, retour rapide sur invest
Adaptations
Morphologie (coussins, rosettes caulescentes…)/physiologie (pigments, antioxydants…)
Strat (évitement/tolérance)
Vie végé/repro
Les contraintes
Intensité des stress : t° -, limitation des ressources (N², H²O), vent…
Brièveté de la saison de végétation
Les conditions de vie :
Résistance au froid
Aux fortes lumières (dont UV)
Vie sur sols pauvres
Agressions physiques : vent, neige
Stress hydrique (vent, rochers)
Neige et opposition creux/crête
date de déneigement : crête déneigée le 15/05, et creux le 20/07 -> forte variation
Adaptations au froid
Plantes en coussins : Adaptation au froid
Facilitation thermique : abondance, richesse spécifique,
micro milieu : conserve parties mortes de la plante, meilleure mycorization
Vie très longue
Compétition entre coussins possible
Diversité morphologique
Hémisphériques, compactes ou non
Aplaties, compactes ou non
Rampants
Succulents
Facilitation chez les coussins
Altitude élevée
D'autres plantes poussent dedans, permettant de survivre aux contraintes
Compétition chez les coussins
Altitude faible
Conditions de vie meilleures, milieux riches
Plantes peuvent agir chimiquement en ralentissant les autres
Indice de compétition relative :
entre 0 et 1
Compétition, effet négatif sur les voisins
entre -1 et 0
Facilitation, effet positif sur les voisins
Allélopathie :
phénomène biologique où un organisme produit une ou + substance biochimique qui influencent germination, croissance, survie d’autres organismes. « Empoisonnement chimique » d’une plante à l’autre.
Plantes à rosette caulescente
formation arborescente qui permet d’isoler la plante du sol et donc de la protéger du froid, car situé au bout de la tige. Isolation + tampon
Feuilles mortes
Manchon isolant, protège du gel
bourgeon apical très protégé, tenu hors gel
Sécrétion d'un gel protecteur (mucilage au dessus de l'épiderme
Equateur, gel degel en cycle journalier, absence de saison
Radiation adaptative, spéciation très rapide, peut aller jusqu'a réversion adaptative parfois
Adaptations à milieux différents
Pollinisation
par le vent, couplée avec la distribution altitudinale
Gradient hydrique
Autres adaptations au froid
Pilosité
Stabilisation d'une couche d'air, permet une protection thermique, hydrique et photique
Enfouissement des parties vitales dans le sol (méristèmes)
Evitement du gel et surfusion
Permet aux plantes d'avoir de l'eau liquide à une température très basse (jusqu'à -40°C)
Dépend de
Capacités à éliminer les nucléateurs de glaces extrinsèques ou intrinsèques
Capacités à accumuler des cryoprotecteurs (molécules se liant à l’eau la rendant indisponible à la congélation)
Si on ajoute des polyphénols -> augmentation de la capacité de résistance au gel (abaissement du pt de fusion) (jusqu'a une certaine limite
Ex des conifères
2 exothermes, à des températures de -5 et -15
Quand froid vient trop vite, pas le temps d'adaptation (dessiccation des cellules)
Sinon, résistance jusqu'à -25
Aquaporines moins ouvertes, permet résister au froid
Tolérance au gel extracellulaire
•Contrôle de la congélation extracellulaire (contrôle de la progression de la cristallisation)
•Accumuler des cryoprotecteurs (molécules se liant à l’eau et la rendant indisponibles à la congélation dans le cytoplasme)
•Supporter la déshydratation (cytosol, membranes)
Tolérance acquise durant l’automne (endurcissement)
EX : l’érable sycomore
augmentation de la concentration en sucres
pour diminuer la t° de congélation.
Changement de la synthèse des lipides membranaires
: cela correspond à un pt de congélation très bas, pour permettre d’avoir des membranes qui restent fluides même à basse température -> changement à chaque saison.
Controlé par
acide abscissique (ABA)
. -> pic hormonal qui enclenche tous ces phéno de résistance et d’endurcissement au froid et au stress hydrique.
Gènes et protéines impliqués dans l'acclimatation
Gènes COR(Cold Responsive/Cold Regulated)
•Protéines antigel AFP(Antifreeze Proteins)
favorise la précipitation/nucléation de l’eau à l’extérieur des cell (classe de molécules anti-pathogènes
contrôlent la croissance des cristaux de glace et interviennent ds la défense contre les nématodes (vers)
•Autres gènes : désaturase des lipides, synthèse de proline
Caractéristiques
Situé entre steppes (déficit hydrique, <250mm/an) et tundras (climat froid)
Lié a l'altitude et la latitude
Étages
Alpin
pelouses : formations herbacées climaciques et landes
Sub-Alpin
Forets denses et clairsemées
Zone de combat : Arbres et arbustes prostrés
Treeline : causes
Stress trop important
Port en drapeau et zone de combat
Perturbations trop importantes
Port en drapeau et zone de combat
Temps de maturation trop long
Reproduction trop longue
Balance de carbone insuffisante
Gain de photosynthèse nette diminue en fonction de l'altitude : port arborescent handicapant
Limitation de la croissance
Croissance ralentie, peu de mitose
Résistances croisées : froid/sécheresse
Coût de la résistance au froid :
taille des plantes de plus en plus petites en fonction de l’endurcissement qu’elles doivent subir avec l’altitude et l’exposition au froid.
Adaptations à l’excès de lumière
Photo-inhibition :
capacité à faire de la photosynthèse en période hivernale (gel, neige, etc)
Parfois, il y a une irréversibilité de la capacité à la photo-inhibition de la plante. (destruction protéine D1)
notamment avec l'énergie en excès qui est utilisée pour fabriquer des molécules toxiques et une destruction de smolécules clés de la photosynthèse
Cas des UVs
Ce qui est nocif : UVA, B et C
Plantes en montagnes : 30% d’UV en plus
Première barrière des plantes : l’épiderme.
Couvert de poils blancs : réfléchit la lumière
Ou accumulation de composés phénoliques, antioxydants, qui filtrent les UV. Ex : flavinoïdes
La lumière est un facteur limitant, et il y a un seuil de saturation.
Plantes héliophiles, seuil de saturation élevé, point de compensation aussi
Plantes sciaphiles, seuil de saturation très bas, point de compensation très proche
Stratégies d'évitement
Cuticules réfléchissantes (cires)
Poils épidermiques réfléchissants
Orientation des feuilles/chloroplastes
Orientation des chloroplastes à la [verticale]
pour capter le moins de lumière possible si forte exposition. Ex : chez Kobresia muosuroides
Accumulation d’antioxydants
: pr capter l’excédent de lumière grâce à des molécules qui les accumulent et s’oxydent à la place des PSI et des PSII (ex : vitamine C, vitamine E, glutathion). Dans plantes alpines, forte accumulation de ces antioxydants.
Dissociation des antennes connectrices
(pigments qui captent la lumière) du centre réactionnel (sur du court terme, pr répondre à un stress important et violent).
Problème des hautes t° :
adaptation : régulation grâce à la transpiration
Effets des changements globaux
Sous l’effet de changement climatique, les niches climatiques des espèces vont bouger géographiquement
Migration des espèces
Extinctions locales
Plasticité / Adaptation
Pas d’élévation de la limite sup des arbres
Augmentation de la taille des arbres et des densités
Reproduction des plantes alpines
Une reproduction sexuée aléatoire
•très peu de plantes annuelles, beaucoup vivaces
•optimisation de la reproduction sexuée
Allongement de la période de floraison
Allongement de la durée de floraison
couleurs intenses? (cas des montagnes de
Nouvelle-Zélande), pour attirer des rares pollinisateurs
•préformation des bourgeons floraux
Jusqu’à 2-3 ans avant, -> si bourgeons déjà prêts, la floraiosn peut être rapide et survenir au bon moment
•recours fréquent à la reproduction clonale
Avec stolons, ou fleurs, ou les deux (cf. repro Geum reptans)
Expansion en cercle, autour de la touffe originelle
Gel et neige à tous les mois de l’année potentiellement