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1.4.9.17 : Décomposeurs et recycleurs - Biologie

1.4.9.17 : Décomposeurs et recycleurs - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

  • Décrire l'importance des champignons pour l'équilibre de l'environnement

Le réseau trophique serait incomplet sans les organismes qui décomposent la matière organique (figure 1). Certains éléments, tels que l'azote et le phosphore, sont nécessaires en grande quantité par les systèmes biologiques, et pourtant ne sont pas abondants dans l'environnement. L'action des champignons libère ces éléments de la matière en décomposition, les rendant disponibles pour d'autres organismes vivants. Les oligo-éléments présents en faible quantité dans de nombreux habitats sont essentiels à la croissance, et resteraient liés à la matière organique en décomposition si les champignons et les bactéries ne les restituaient pas dans l'environnement via leur activité métabolique.

La capacité des champignons à dégrader de nombreuses molécules volumineuses et insolubles est due à leur mode de nutrition. Comme vu précédemment, la digestion précède l'ingestion. Les champignons produisent une variété d'exoenzymes pour digérer les nutriments. Les enzymes sont soit libérées dans le substrat, soit restent liées à l'extérieur de la paroi cellulaire fongique. Les grosses molécules sont décomposées en petites molécules, qui sont transportées dans la cellule par un système de transporteurs de protéines intégrés dans la membrane cellulaire. Étant donné que le mouvement des petites molécules et des enzymes dépend de la présence d'eau, la croissance active dépend d'un pourcentage relativement élevé d'humidité dans l'environnement.

En tant que saprobes, les champignons aident à maintenir un écosystème durable pour les animaux et les plantes qui partagent le même habitat. En plus de reconstituer l'environnement en nutriments, les champignons interagissent directement avec d'autres organismes de manière bénéfique et parfois dommageable (Figure 2).

Importance des champignons dans la vie humaine

Bien que nous considérions souvent les champignons comme des organismes qui causent des maladies et pourrissent les aliments, les champignons sont importants pour la vie humaine à plusieurs niveaux. Comme nous l'avons vu, ils influencent le bien-être des populations humaines à grande échelle car ils font partie du cycle des nutriments dans les écosystèmes. Ils ont également d'autres rôles écosystémiques. En tant qu'agents pathogènes pour les animaux, les champignons aident à contrôler la population de ravageurs nuisibles. Ces champignons sont très spécifiques aux insectes qu'ils attaquent et n'infectent ni les animaux ni les plantes. Les champignons sont actuellement à l'étude en tant qu'insecticides microbiens potentiels, plusieurs étant déjà sur le marché. Par exemple, le champignon Beauveria bassiana est un pesticide testé comme agent de lutte biologique possible contre la récente propagation de l'agrile du frêne. Il a été relâché dans le Michigan, l'Illinois, l'Indiana, l'Ohio, la Virginie-Occidentale et le Maryland (figure 3).

La relation mycorhizienne entre les champignons et les racines des plantes est essentielle pour la productivité des terres agricoles. Sans le partenaire fongique dans les systèmes racinaires, 80 à 90 pour cent des arbres et des graminées ne survivraient pas. Les inoculants fongiques mycorhiziens sont disponibles en tant qu'amendements du sol dans les magasins de fournitures de jardinage et sont promus par les partisans de l'agriculture biologique.

Nous mangeons aussi certains types de champignons. Les champignons occupent une place prépondérante dans l'alimentation humaine. Les morilles, les champignons shiitake, les girolles et les truffes sont considérés comme des mets délicats (Figure 4). L'humble champignon des prés, Agaricus campestris, apparaît dans de nombreux plats. Moules du genre Pénicillium affiner de nombreux fromages. Ils proviennent de milieux naturels tels que les grottes de Roquefort, en France, où les meules de fromage au lait de brebis sont empilées afin de capturer les moisissures responsables des veines bleues et du goût piquant du fromage.

La fermentation - des grains pour produire de la bière et des fruits pour produire du vin - est un art ancien que les humains dans la plupart des cultures pratiquent depuis des millénaires. Les levures sauvages sont acquises dans l'environnement et utilisées pour fermenter les sucres en CO2 et l'alcool éthylique dans des conditions anaérobies. Il est désormais possible d'acheter des souches isolées de levures sauvages de différentes régions viticoles. Louis Pasteur a joué un rôle déterminant dans le développement d'une souche fiable de levure de bière, Saccharomyces cerevisiae, pour l'industrie brassicole française à la fin des années 1850. Ce fut l'un des premiers exemples de brevets en biotechnologie.

De nombreux métabolites secondaires des champignons ont une grande importance commerciale. Les antibiotiques sont naturellement produits par les champignons pour tuer ou inhiber la croissance des bactéries, limitant ainsi leur compétition dans l'environnement naturel. Des antibiotiques importants, tels que la pénicilline et les céphalosporines, sont isolés des champignons. Les médicaments précieux isolés des champignons comprennent la cyclosporine, un médicament immunosuppresseur (qui réduit le risque de rejet après une greffe d'organe), les précurseurs des hormones stéroïdes et les alcaloïdes de l'ergot de seigle utilisés pour arrêter les saignements. La psilocybine est un composé présent dans les champignons tels que Psilocybe semilanceata et Gymnopilus junonius, qui ont été utilisées pour leurs propriétés hallucinogènes par diverses cultures depuis des milliers d'années.

En tant que simples organismes eucaryotes, les champignons sont d'importants organismes de recherche modèles. De nombreux progrès de la génétique moderne ont été réalisés grâce à l'utilisation de la moisissure du pain rouge Neurospora crassa. De plus, de nombreux gènes importants découverts à l'origine dans S. cerevisiae a servi de point de départ à la découverte de gènes humains analogues. En tant qu'organisme eucaryote, la cellule de levure produit et modifie des protéines d'une manière similaire aux cellules humaines, par opposition à la bactérie Escherichia coli, qui n'a pas les structures membranaires internes et les enzymes pour marquer les protéines pour l'exportation. Cela fait de la levure un organisme bien meilleur à utiliser dans les expériences de technologie de l'ADN recombinant. Comme les bactéries, les levures se développent facilement en culture, ont un temps de génération court et se prêtent à des modifications génétiques.


Aussi connu sous le nom saprotrophes, les saprobiontes sont des microbes qui habitent les détritus. Ils utilisent la digestion extracellulaire, connue sous le nom de nutrition saprobiotique, pour digérer leur nourriture. Les enzymes digestives décomposent les détritus en substances solubles. Ceux-ci sont ensuite décomposés en eau, dioxyde de carbone et ions minéraux.

Détritivores sont de petits invertébrés, comme les cloportes ou les vers de terre. Ils ingèrent les détritus (nutrition holozoïque). Leurs corps absorbent les produits solubles et les déchets insolubles sont évacués. Les détritivores aident les saprobiontes en :

  • ingestion de matières fécales plus accessibles aux saprobiontes que de gros morceaux de tissus végétaux
  • leurs selles contiennent également des minéraux bénéfiques, comme l'urée, qui peuvent être métabolisés par les saprobiontes
  • ils aèrent le sol qui aide les saprobiontes à respirer de manière aérobie

Fonction des décomposeurs

Les décomposeurs jouent un rôle important dans chaque écosystème. Sans décomposeurs, les organismes morts ne seraient pas décomposés et recyclés en d'autres matières vivantes. La raison pour laquelle les décomposeurs se décomposent, cependant, est simplement parce qu'ils ont besoin de survivre. Les décomposeurs sont hétérotrophes, ce qui signifie qu'ils tirent leur énergie de l'ingestion de matière organique. Un organisme mort fournit des nutriments aux décomposeurs comme les bactéries et les champignons à utiliser pour se développer et se reproduire, propageant leur propre espèce. L'effet secondaire de ce besoin fondamental de survivre est que la matière organique et les nutriments sont recyclés dans tout l'écosystème alors que d'autres organismes consomment les bactéries et les champignons.


Rôles des décomposeurs et des détritivores

Chaîne alimentaire

Les organismes à ce niveau de la chaîne alimentaire fournissent des nutriments aux producteurs (plantes) qui à leur tour sont consommés par les consommateurs du niveau suivant, qui sont ensuite consommés par les consommateurs tertiaires. Les champignons libèrent des enzymes qui décomposent la matière organique morte et la libèrent dans le sol tandis que les vers de terre excrètent des déchets riches en nutriments qui ajoutent plus de vitalité au sol. L'action de creusement des tunnels des vers de terre aide également à casser et à aérer le sol.

Les bactéries du sol telles que Bacillus subtilis et Pseudomonas fluorescens sont également largement impliqués au niveau du décomposeur. Ils sont essentiels aux premiers stades de la décomposition avant que les champignons et les vers de terre ne prennent le dessus. Les bactéries se nourrissent non seulement de feuilles mortes et de mauvaises herbes, mais elles fixent également l'azote dans le sol afin qu'il ne se perde pas dans l'air ou l'eau (voir ci-dessous).

Cyclisme des nutriments

Fixation de l'azote

Les bactéries décomposeurs sont responsables de la fixation de l'azote dans le sol, ce qui signifie qu'elles transforment l'azote en une forme qui peut être utilisée par d'autres organismes de la chaîne alimentaire. Concrètement, les bactéries prennent l'azote atmosphérique et le transforment en molécules telles que l'ammoniac, le nitrate et le nitrite qui peuvent être utilisées par les plantes. Dans certaines plantes comme les légumineuses, la bactérie Rizobium vit dans des nodules sur les racines des plantes dans une relation symbiotique. À leur tour pour leur donner un endroit où vivre, les bactéries rendent la pareille en fixant l'azote pour les plantes à utiliser.


L'image ci-dessus montre des nodules fixateurs d'azote sur les racines d'une légumineuse.

Entretien de l'écosystème

Les décomposeurs sont comme les gouvernantes d'un écosystème. Sans eux, les plantes et les animaux morts continueraient à s'accumuler avec les nutriments dont le sol a besoin piégés à l'intérieur. Les décomposeurs nettoient la matière morte en la traitant et en retournant les nutriments au sol pour les producteurs. Si la communauté des décomposeurs est endommagée ou meurt, tout le cycle biogéochimique d'un écosystème est affecté. Si cela se produisait à plus grande échelle, la planète entière serait en péril.


Quel est le rôle des décomposeurs dans le cycle du carbone ?

Les décomposeurs aident à récupérer le carbone des organismes morts et à le remettre dans le cycle du carbone afin que les organismes vivants puissent l'utiliser. Les décomposeurs décomposent les plantes mortes, les animaux et les déchets. Ce processus libère du dioxyde de carbone par la respiration cellulaire.

Les êtres vivants sur Terre sont des formes de vie à base de carbone. Ces êtres vivants ont besoin de carbone pour croître et se reproduire. La quantité de carbone sur Terre n'est pas infinie, mais elle est abondante et prend de nombreuses formes. Les décomposeurs utilisent le dioxyde de carbone dans le corps des organismes morts pour se nourrir ou se nourrir. Ce processus d'alimentation libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère par la respiration cellulaire. Le dioxyde de carbone peut également être libéré dans l'atmosphère lorsque des organismes morts sont brûlés.

Les décomposeurs sont des bactéries, des champignons et des vers. Les bactéries peuvent décomposer la plupart des types de matière organique et sont un décomposeur important. Les champignons sont des décomposeurs primaires dans les forêts où ils décomposent les arbres tombés et d'autres organismes ligneux. Les vers sont des charognards qui accélèrent la décomposition bactérienne en détruisant un organisme afin que les nutriments soient plus disponibles pour les bactéries.

Le cycle du carbone explique comment le carbone est rendu disponible pour les formes de vie. Les principaux processus du cycle du carbone sont la photosynthèse, la respiration, la décomposition, l'altération naturelle des roches et la combustion de combustibles fossiles. Les producteurs primaires utilisent la photosynthèse pour absorber le carbone. Les plantes l'absorbent de l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. Le carbone remonte la chaîne alimentaire lorsque les animaux se nourrissent de plantes et le carbone est transféré. De leur vivant, les animaux rejettent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère par la respiration. Après la mort d'un organisme, le carbone est recyclé par les décomposeurs.


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Dr.samanthi udayangani est titulaire d'un b.sc.

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Les décomposeurs sont les organismes qui mangent, digèrent et décomposent une fois les êtres vivants morts. Un décomposeur est un organisme qui décompose ou décompose des matières organiques telles que les restes d'organismes morts. Dans ces milieux, les champignons jouent un rôle majeur en tant que décomposeurs et recycleurs. Leur rôle est écologiquement essentiel car ils recyclent les nutriments par un processus biologique naturel. Un organisme qui se nourrit et décompose un animal mort ou un tissu végétal, par exemple :

Source : dictionnairebiologie.net

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Source : d20khd7ddkh5ls.cloudfront.net

Dans ces milieux, les champignons jouent un rôle majeur en tant que décomposeurs et recycleurs. Apprenez la définition des décomposeurs en biologie avec des explications pour étudier ce que sont les décomposeurs. Les décomposeurs sont des organismes qui décomposent les organismes morts ou en décomposition et, ce faisant, ils effectuent le processus naturel de décomposition. Un ver mange une plante morte. La nature a son propre système de recyclage :

…as co2 par décomposition, ou décomposeur, des organismes (principalement des bactéries et des champignons) dans une série de transformations microbiennes. Couvre les caractéristiques et les classifications des consommateurs et des décomposeurs. Lorsque vous avez une bouteille vide, la recyclez-vous pour que le plastique ou le verre puisse être réutilisé ? Les décomposeurs sont les organismes qui mangent, digèrent et décomposent une fois les êtres vivants morts. Décomposeur — un organisme qui décompose les matériaux complexes en plus simples.

Source : photos.demandstudios.com

Ils décomposent la matière organique qui, autrement, ne serait pas recyclée.

Ils effectuent la décomposition, un processus possible uniquement par certains règnes, tels que les champignons.

En tant que décomposeurs, agents pathogènes et symbiotes mutualistes avec les plantes et les animaux, les champignons jouent un rôle majeur dans les processus écosystémiques, notamment le cycle des nutriments, les bioconversions et les flux d'énergie.

Source : upload.wikimedia.org

Dr.samanthi udayangani est titulaire d'un b.sc.

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FIGURE 15.9. Le cycle du carbone

Les atomes de carbone circulent dans les écosystèmes. Le dioxyde de carbone (flèches vertes) produit par la respiration est la source du carbone que les plantes incorporent aux molécules organiques lorsqu'elles effectuent la photosynthèse. Ces molécules organiques contenant du carbone - glucides, lipides et protéines - (flèches noires) sont transmises aux animaux lorsqu'ils mangent des plantes et d'autres animaux. Les molécules organiques des déchets ou des organismes morts sont consommées par les décomposeurs. Dans le processus, les décomposeurs décomposent les molécules organiques en molécules inorganiques. Tous les organismes (plantes, animaux et décomposeurs) renvoient des atomes de carbone dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone lorsqu'ils exercent la respiration cellulaire. L'oxygène (flèches bleues) est recyclé en même temps que le carbone. L'oxygène est libéré lors de la photosynthèse et absorbé lors de la respiration cellulaire.

Les mêmes atomes de carbone sont utilisés encore et encore. En fait, vous n'êtes pas exactement la même personne aujourd'hui qu'hier. Certains de vos atomes de carbone sont différents. De plus, ces atomes de carbone ont été impliqués dans de nombreux autres types d'êtres vivants au cours des derniers milliards d'années. Certains d'entre eux étaient des résidents temporaires de dinosaures, d'arbres éteints ou d'insectes, mais à cet instant, ils font partie de vous. D'autres molécules organiques font désormais partie des combustibles fossiles.

Le carbone et l'oxygène se combinent pour former la molécule de dioxyde de carbone (CO2), qui est présent en petites quantités sous forme de gaz dans l'atmosphère et dissous dans l'eau. Au cours de la photosynthèse, le dioxyde de carbone de l'atmosphère est absorbé dans les feuilles des plantes où il est combiné à l'hydrogène des molécules d'eau (H2O), qui sont absorbés du sol par les racines et transportés vers les feuilles. De nombreux types d'organismes aquatiques tels que les algues et certaines bactéries effectuent également la photosynthèse mais absorbent le dioxyde de carbone et les molécules d'eau de l'eau dans laquelle ils vivent. (En fait, environ 50% de l'activité photosynthétique sur Terre a lieu dans les océans en raison de l'activité des algues et des bactéries photosynthétiques.)

L'énergie nécessaire à la photosynthèse est fournie par la lumière du soleil. À la suite de la photosynthèse, des molécules organiques complexes telles que les glucides (sucres) se forment. Les organismes producteurs utilisent ces sucres pour se fournir en énergie et pour fabriquer d'autres types de molécules organiques nécessaires à la croissance et à la reproduction. En même temps que le carbone est incorporé dans les molécules organiques, les molécules d'oxygène (O2) sont libérés dans l'atmosphère ou dans l'eau, car au cours du processus de photosynthèse, les molécules d'eau sont divisées pour fournir les atomes d'hydrogène nécessaires à la fabrication des molécules de glucides.

Les herbivores peuvent utiliser les molécules organiques complexes des producteurs comme nourriture. Lorsqu'un herbivore mange des plantes ou des algues, les molécules organiques complexes de sa nourriture sont décomposées en blocs de construction moléculaires organiques plus simples, tels que les sucres simples, les acides aminés, le glycérol et les acides gras, qui peuvent ensuite être réassemblés en molécules organiques spécifiques qui font partie de la structure chimique de l'herbivore. Ainsi, les atomes dans le corps de l'herbivore peuvent être retracés jusqu'aux plantes qu'il a mangées. Presque tous les organismes poursuivent également le processus de respiration, dans lequel l'oxygène de l'atmosphère est utilisé pour décomposer les molécules organiques en dioxyde de carbone et en eau. Une grande partie de l'énergie de liaison chimique libérée par la respiration est perdue sous forme de chaleur, mais le reste est utilisé par l'herbivore pour le mouvement, la croissance et d'autres activités.

De la même manière, lorsqu'un herbivore est mangé par un carnivore, certaines des molécules contenant du carbone de l'herbivore s'incorporent dans le corps du carnivore. Les molécules organiques restantes sont décomposées au cours du processus de respiration pour obtenir de l'énergie, et du dioxyde de carbone et de l'eau sont libérés.

3. Le rôle des décomposeurs

Les molécules organiques contenues dans les déchets animaux et les organismes morts sont sollicitées par des décomposeurs qui utilisent ces matières organiques comme source de nourriture. Le processus de décomposition des décomposeurs implique la respiration et libère du dioxyde de carbone et de l'eau de sorte que les molécules organiques sont généralement recyclées. (De nombreux composés organiques fabriqués par l'homme – plastiques, produits chimiques industriels et pesticides – ne sont pas facilement décomposés par les décomposeurs.) Comment la science fonctionne 15.1 décrit comment l'altération humaine du cycle du carbone a affecté le climat.

Les molécules d'eau sont les molécules les plus courantes chez les êtres vivants. Parce que toutes les réactions métaboliques qui se produisent dans les organismes ont lieu dans un environnement aqueux, à l'intérieur des cellules ou des parties du corps, l'eau est essentielle à la vie. Au cours de la photosynthèse, les atomes d'hydrogène (H) des molécules d'eau (H2O) sont ajoutés aux atomes de carbone pour fabriquer des glucides et d'autres molécules organiques. Dans le même temps, les atomes d'oxygène dans les molécules d'eau sont libérés sous forme de molécules d'oxygène (O2). Le mouvement des molécules d'eau peut être tracé comme un cycle hydrologique (figure 15.10).

FIGURE 15.10. Le cycle hydrologique

Le cycle de l'eau dans l'environnement suit un schéma simple. L'humidité de l'atmosphère se condense en gouttelettes qui tombent sur la Terre sous forme de pluie ou de neige. Les organismes utilisent une partie de l'eau et une partie s'évapore du sol et des organismes, mais une grande partie s'écoule sur la Terre en tant qu'eau de surface ou à travers le sol en tant qu'eau souterraine. Il retourne finalement dans les océans, où il s'évapore dans l'atmosphère pour recommencer le cycle.

La plupart des forces qui provoquent le cycle de l'eau n'impliquent pas des organismes mais sont plutôt le résultat de processus physiques et géologiques normaux. En raison de l'énergie cinétique que possèdent les molécules d'eau, à des températures terrestres normales, l'eau liquide s'évapore dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau. Cela peut se produire partout où l'eau est présente, elle s'évapore des lacs, des rivières, du sol et des surfaces des organismes. Parce que les océans contiennent la majeure partie de l'eau du monde, une très grande quantité d'eau pénètre dans l'atmosphère à partir des océans.

Les molécules d'eau pénètrent également dans l'atmosphère en raison de la transpiration des plantes. La transpiration est un processus par lequel l'eau est perdue des feuilles par de petites ouvertures appelées stomates. L'eau perdue est absorbée du sol dans les racines et transportée des racines aux feuilles, où elle est utilisée dans la photosynthèse ou s'évapore. Ce mouvement de l'eau transporte les nutriments vers les feuilles, et l'évaporation de l'eau des feuilles aide au mouvement de l'eau vers le haut dans la tige. Ainsi, l'eau transpirée peut être déplacée des couches profondes du sol vers l'atmosphère.

Une fois que les molécules d'eau sont dans l'atmosphère, elles sont déplacées avec d'autres gaz atmosphériques par les vents dominants. Si l'air chaud et humide rencontre des températures plus fraîches, ce qui se produit souvent au-dessus des masses continentales, la vapeur d'eau se condense en gouttelettes et tombe sous forme de pluie ou de neige. Lorsque les précipitations tombent sur le sol, une partie s'écoule de la surface, une partie s'évapore et une partie pénètre dans le sol. L'eau qui s'écoule de la surface se fraie un chemin à travers les ruisseaux et les rivières jusqu'à l'océan. L'eau du sol peut être absorbée par les plantes et rejetée dans l'atmosphère, ou elle peut devenir de l'eau souterraine. Une grande partie des eaux souterraines finit par se frayer un chemin dans les lacs et les cours d'eau et arrive finalement à l'océan, d'où elle est originaire.

Le cycle de l'azote implique le cycle des atomes d'azote entre les composants abiotiques et biotiques et parmi les organismes d'un écosystème. L'azote est essentiel à la formation des acides aminés, nécessaires à la formation des protéines, et à la formation des bases azotées, qui font partie de l'ATP et des acides nucléiques, ADN et ARN. L'azote se trouve sous forme de molécules d'azote gazeux (N2) dans l'atmosphère. Bien que l'azote gazeux (N2) représente environ 80% de l'atmosphère terrestre, il n'est pas facilement disponible pour la plupart des organismes car les deux atomes d'azote sont très étroitement liés l'un à l'autre et très peu d'organismes sont capables d'utiliser l'azote sous cette forme. Étant donné que les plantes et autres producteurs sont à la base de presque toutes les chaînes alimentaires, ils doivent fabriquer de nouvelles molécules contenant de l'azote, telles que des protéines et de l'ADN. Les plantes et autres producteurs sont incapables d'utiliser l'azote de l'atmosphère et doivent l'obtenir sous forme de nitrate (—NO3) ou de l'ammoniac (NH3).

1. Le rôle des bactéries fixatrices d'azote

Parce que l'azote atmosphérique n'est pas utilisable par les plantes, les composés azotés sont souvent rares et la disponibilité de l'azote est souvent un facteur qui limite la croissance des plantes. (La plupart des écosystèmes aquatiques sont limités par la quantité de phosphore plutôt que par la quantité d'azote.) Certains types de bactéries du sol sont la principale source de molécules contenant de l'azote dont les plantes ont besoin pour fabriquer des protéines et de l'ADN.

Certaines bactéries, appelées bactéries fixatrices d'azote, sont capables de convertir l'azote gazeux (N2) qui pénètre dans le sol en ammoniac (NH3) que les plantes peuvent utiliser. Certains types de ces bactéries vivent librement dans le sol et sont appelées bactéries libres fixatrices d'azote. D'autres, appelées bactéries symbiotiques fixatrices d'azote, ont une relation de coopération avec certaines plantes et vivent dans des nodules dans les racines de plantes telles que les légumineuses (pois, haricots et trèfle) et certains arbres tels que les aulnes. Certaines graminées et arbres à feuilles persistantes semblent avoir une relation similaire avec certains champignons racinaires qui semblent améliorer la capacité de fixation d'azote de la plante.

2. Le rôle des producteurs et des consommateurs

Une fois que les plantes et les autres producteurs ont de l'azote disponible sous une forme qu'ils peuvent utiliser, ils peuvent construire des protéines, de l'ADN et d'autres molécules organiques importantes contenant de l'azote. Lorsque les herbivores mangent des plantes, les molécules de protéines végétales sont décomposées en plus petits éléments constitutifs appelés acides aminés. Ces acides aminés sont ensuite réassemblés pour former des protéines typiques de l'herbivore. Les acides nucléiques et autres molécules contenant de l'azote sont traités de la même manière. Au cours de la manipulation et de la transformation par l'animal des acides aminés et de certaines autres molécules, de l'azote est perdu dans les déchets de l'organisme sous forme d'ammoniac, d'urée ou d'acide urique. Ces mêmes processus se produisent lorsque les carnivores mangent des herbivores.

3. Le rôle des décomposeurs et autres bactéries du sol Les bactéries et autres types d'organismes en décomposition sont également impliqués dans le cycle de l'azote. Les organismes morts et leurs déchets contiennent des molécules, telles que les protéines, l'urée et l'acide urique, qui contiennent de l'azote. Les décomposeurs décomposent ces molécules organiques contenant de l'azote, libérant de l'ammoniac (NH3), qui peut être utilisé directement par de nombreux types de plantes. D'autres types de bactéries du sol, appelées bactéries nitrifiantes, sont capables de convertir l'ammoniac en nitrite (-NO2), qui peut être converti par d'autres bactéries en nitrate (—NO3). La production de nitrate est importante car les plantes peuvent utiliser le nitrate comme source d'azote pour la synthèse de molécules organiques azotées.

Enfin, les bactéries dites dénitrifiantes sont, dans des conditions d'absence d'oxygène, capables de convertir le nitrite en azote gazeux (N2), qui est finalement rejeté dans l'atmosphère. L'azote atmosphérique peut réintégrer le cycle à l'aide de bactéries fixatrices d'azote.

4. Caractéristiques uniques du cycle de l'azote

Bien qu'un modèle cyclique soit présent à la fois dans le cycle du carbone et dans le cycle de l'azote, le cycle de l'azote montre deux différences significatives. Premièrement, la plupart des conversions chimiques difficiles sont effectuées par des bactéries et d'autres micro-organismes. Sans les activités des bactéries, peu d'azote serait disponible et le monde serait un endroit très différent. Deuxièmement, bien que l'azote soit mis à la disposition des organismes par le biais de bactéries fixatrices d'azote et retourne dans l'atmosphère par l'action de bactéries dénitrifiantes, il existe une boucle secondaire dans le cycle qui recycle les composés azotés des organismes morts et des déchets directement vers les producteurs. La figure 15.11 résume les rôles de divers organismes dans le cycle de l'azote.

FIGURE 15.11. Le cycle de l'azote

Les atomes d'azote circulent dans les écosystèmes. L'azote atmosphérique est converti par les bactéries fixatrices d'azote en composés azotés, que les plantes peuvent utiliser pour fabriquer des protéines et d'autres composés. Les protéines sont transmises à d'autres organismes lorsqu'un organisme est mangé par un autre. Les organismes morts et leurs déchets sont traités par les organismes en décomposition pour former de l'ammoniac, qui peut être réutilisé par les plantes et converti en d'autres composés azotés par les bactéries nitrifiantes. Les bactéries dénitrifiantes renvoient l'azote sous forme de gaz dans l'atmosphère.

5. Agriculture et cycle de l'azote

Dans les sols naturels, l'azote est souvent un facteur limitant de la croissance des plantes. Pour augmenter les rendements, les agriculteurs fournissent des sources supplémentaires d'azote de plusieurs manières. Les engrais inorganiques sont une méthode principale pour augmenter l'azote disponible. Ces engrais peuvent contenir de l'ammoniac, du nitrate ou les deux.

Étant donné que la fabrication d'engrais azotés nécessite une grande quantité d'énergie et utilise le gaz naturel comme matière première, les engrais sont chers. Par conséquent, les agriculteurs utilisent des méthodes alternatives pour fournir de l'azote et réduire leurs coûts de production. Plusieurs techniques différentes sont efficaces. Les agriculteurs peuvent alterner les cultures productrices d'azote telles que le soja avec des cultures exigeantes en azote telles que le maïs. Étant donné que le soja est une légumineuse qui a des bactéries fixatrices d'azote symbiotiques dans ses racines, si le soja est planté une année, l'excès d'azote laissé dans le sol peut être utilisé par les plants de maïs cultivés l'année suivante. Certains agriculteurs plantent même des bandes alternées de soja et de maïs dans le même champ. Une technique légèrement différente consiste à faire pousser une culture fixatrice d'azote pendant une courte période de temps, puis à enfouir la culture dans le sol et à laisser la matière organique se décomposer. L'ammoniac libéré par la décomposition sert d'engrais à la culture qui suit. C'est ce qu'on appelle souvent l'engrais vert. Les agriculteurs peuvent également ajouter de l'azote au sol en épandant du fumier provenant d'exploitations de production animale ou de fermes laitières sur le terrain et en s'appuyant sur les bactéries du sol pour décomposer la matière organique et libérer l'azote pour les plantes.

COMMENT FONCTIONNE LA SCIENCE 15.1

Les scientifiques accumulent des connaissances sur le changement climatique

L'homme a considérablement modifié le cycle du carbone. À mesure que nous brûlons des combustibles fossiles, la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente continuellement. Le dioxyde de carbone permet à la lumière d'entrer dans l'atmosphère mais ne permet pas à la chaleur de sortir. Parce que cela est similaire à ce qui se passe dans une serre, le dioxyde de carbone et les autres gaz qui ont des effets similaires sont appelés gaz à effet de serre. Therefore, many scientists are concerned that increased carbon dioxide levels are leading to a warming of the planet, which will cause major changes in our weather and climate.

In science, when a new discovery is made or a new issue is raised, it stimulates a large number of observations and experiments that add to the body of knowledge about the topic. Concerns about global climate change and the role that carbon dioxide plays in causing climate change have resulted in scientists studying many aspects of the problem. This has been a worldwide effort and has involved many different branches of science. This effort has resulted in critical examination of several basic assumptions about climate change, the collection of much new information, and new predictions about the consequences of global climate change.

Several significant studies include:

• Examination of gas bubbles trapped in the ice of glaciers has allowed scientists to measure the amount of carbon dioxide in the atmosphere at the time the ice formed. This provides information about carbon dioxide concentrations prior to human-caused carbon dioxide releases and allows scientists to track the rate of change.

• Long-term studies of the atmosphere at various locations throughout the world show that carbon dioxide levels are increasing.

• Measurements show that sea level is rising almost 2 millimeters per year.

• Measurements of the temperature of the Earth's atmosphere have allowed tracking of temperature. According to NASA, 10 of the warmest years on record occurred in the 12-year period between 1998 and 2009.

• Satellite images of the Arctic Ocean show reduced ice cover.

• Observations of bird migration in Europe document that birds that migrate long distances are arriving in Europe earlier in the spring.

• Many studies of the rate at which different ecosystems take up carbon dioxide have been done to determine if assumptions about the carbon dioxide trapping role of natural ecosystems are correct.

• Warming of the Arctic has resulted in less permafrost.

• Increased water temperatures have been linked to increases in the number and extent of blooms of cyanobacteria in lakes and oceans.

• Studies suggest that an increase in the level of carbon dioxide in the atmosphere could result in increased amounts of dissolved carbon dioxide in the ocean. Increased carbon dioxide will lower the pH of the ocean, which could have a negative effect on animals that make shells.

• Warming of the oceans is linked to more intense hurricanes.

• Earlier arrival of spring is linked to increased numbers and intensity of forest fires in the western United States.

The United Nations established the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)—a panel of scientists, political leaders, and economists—to analyze the large amount of information generated on the topic of climate changes. The IPCC has issued several reports about the nature, causes, and the impacts of climate change on ecosystems and culture.

Phosphorus is another atom common in the structure of living things. It is present in many important biological molecules, such as DNA, and in the membrane structure of cells. In addition, animal bones and teeth contain significant quantities of phosphorus. Most of the processes involved in the phosphorus cycle are the geologic processes of erosion and deposition. The ultimate source of phosphorus atoms is rock. In nature, new phosphorus compounds are released by the erosion of rock and are dissolved in water. Plants use the dissolved phosphorus compounds to construct the molecules they need. Animals obtain phosphorus when they consume plants or other animals. When an organism dies or excretes waste products, decomposer organisms recycle the phosphorus compounds back into the soil, where they can be reused. Phosphorus compounds that are dissolved in water are ultimately precipitated as mineral deposits. This has occurred in the geologic past and typically has involved deposits in the oceans. Geologic processes elevate these deposits and expose them to erosion, thus making phosphorus available to organisms. Animal wastes often have significant amounts of phosphorus. In places where large numbers of seabirds or bats have congregated for hundreds of years, their droppings (called guano) can be a significant source of phosphorus for fertilizer (figure 15.12).

In many soils, phosphorus is in short supply and must be provided to crop plants in fertilizer to get maximum yields. Phosphorus is also in short supply in aquatic ecosystems.

FIGURE 15.12. The Phosphorus Cycle

The primary source of phosphorus is phosphorus-containing rock. The erosion of rock and the dissolving of phosphorus compounds in water makes phosphorus available to the roots of plants. Animals obtain phosphorus in their food. Decomposers recycle phosphorus compounds back into the soil.

Nutrient Cycles and Geologic Time

The nutrient cycles we have just discussed act on a short-term basis in which elements are continually being reused among organisms and on a long-term basis in which certain elements are tied up for long time periods and are not part of the active nutrient cycle. In our discussion of the phosphorus cycle it was mentioned that the source of phosphorus is rock. While phosphorus moves rapidly through organisms in food chains, phosphorus ions are not very soluble in water and tend to precipitate in the oceans to form sediments that eventually become rock on the ocean floor. Once this has occurred, it takes the process of geologic uplift followed by erosion to make phosphorus ions available to terrestrial ecosystems. Thus, we can think of the ocean as a place where phosphorus is removed from the active nutrient cycle (this situation is known as a sink).

There are also long-term aspects to the carbon cycle. Organic matter in soil and sediments are the remains of once-living organisms. Thus, these compounds constitute a sink for carbon, particularly in ecosystems in which decomposition is slow (tundra, northern forests, grasslands, swamps, marine sediments). These materials can tie up carbon for hundreds to thousands of years. Fossil fuels (coal, petroleum, and natural gas), which were also formed from the remains or organisms, are a longer-term sink that involves hundreds of millions of years. The carbon atoms in fossil fuels at one time were part of the active carbon cycle but were removed from the active cycle when the organisms accumulated without decomposing. The organisms that formed petroleum and natural gas are thought to be the remains of marine organisms that got covered by sediments. Coal was formed from the remains of plants that were buried by sediments. Once the organisms were buried, their decomposition would be slowed, and heat from the Earth and pressure from the sediments helped to transform the remains of living things into fossil fuels. The carbon atoms in fossil fuels have been locked up for hundreds of millions of years. Thus, the formation of fossil fuels was a sink for carbon atoms.

Oceans are a major carbon sink. Carbon dioxide is highly soluble in water. Many kinds of carbonate sedimentary rock are formed from the precipitation of carbonates from solution in oceans. In addition, many marine organisms form skeletons or shells of calcium carbonate. These materials accumulate on the ocean floor as sediments that over time can be converted to limestone. Limestone typically contains large numbers of fossils. The huge amount of carbonate rock is an indication that there must have been higher amounts of carbon dioxide in the Earth’s atmosphere in the past.

Since fossil fuels are the remains of once-living things and living things have nitrogen as a part of protein, nitrogen that was once part of the active nitrogen cycle was removed when the fossil fuels were formed. In ecosystems in which large amounts of nonliving organic matter accumulates (swamps, humus in forests, and marine sediments), nitrogen can be tied up for relatively long time periods. In addition, some nitrogen may be tied up in sedimentary rock and, in some cases, is released with weathering. However, it appears that the major sink for nitrogen is as nitrogen in the atmosphere. Nitrogen compounds are very soluble in water, so when sedimentary rock is exposed to water, these materials are dissolved and reenter the active nitrogen cycle.

10. Trace the flow of carbon atoms through a community that contains plants, herbivores, decomposers, and parasites.

11. Describe four roles that bacteria play in the nitrogen cycle.

12. Describe the flow of water through the hydrologic cycle.

13. List three ways the carbon and nitrogen cycles are similar and three ways they differ.

14. Describe the major processes that make phosphorus available to plants.


Habitats

Although fungi are primarily associated with humid and cool environments that provide a supply of organic matter, they colonize a surprising diversity of habitats, from seawater to human skin and mucous membranes. Chytrids are found primarily in aquatic environments. Other fungi, such as Coccidioides immitis, which causes pneumonia when its spores are inhaled, thrive in the dry and sandy soil of the southwestern United States. Fungi that parasitize coral reefs live in the ocean. However, most members of the Kingdom Fungi grow on the forest floor, where the dark and damp environment is rich in decaying debris from plants and animals. In these environments, fungi play a major role as decomposers and recyclers, making it possible for members of the other kingdoms to be supplied with nutrients and live.


Bugs 101: Insect-Human Interactions

Of all the animals on earth, which are the strongest for their size? What about the fastest? Who were the first animals to evolve flight? Insects take all of these titles and more! As the most abundant animals on the planet, insects and other arthropods affect our lives in so many ways. From beneficial interactions like pollination and biological pest control, to the transmission of life threatening diseases this course will teach you about the big ways that these little arthropods impact our lives. In Bugs 101: Insect-Human Interactions, you will be plunged into the diverse (and sometimes alien) world of arthropods to learn how they work, what they do, and how insects and humans interact every day. After completing this course, you will be able to: Describe the evolutionary relationships between insects and their arthropod relatives Inventory major groups of insects and their diversity Demonstrate evolutionary adaptations that make insects successful Discuss insect biology and human-insect interactions Evaluate positive and negative interactions between insects and humans Propose practical and symbolic roles insects play in human societies

Получаемые навыки

Biology, Entomology, Science, Ecology

Рецензии

An absolutely fantastic course with logically set-out modules and enthusiastic, inspiring and engaging presenters. Very useful for anyone involved in Science outreach and/or widening participation.

Best instructor and teaching assistants. they start from very based and and slowly increase the difficulty of topics. i used to love buys ,after doing this course now i love bugs more the before.

Without decomposers, dead trees and leaves would pile up in forests, and we would be walking knee deep in dung and animal carcasses. Insect decomposers help to recycle these materials and many others back into the earth, recycling the nutrients to be used by other organisms again. This module unearths the importance of these decomposers to our ecosystem, and even discusses some ways these insects can be used to help solve crimes.

Преподаватели

Dr. Maya Evenden

Текст видео

Insects provide important ecosystem services that significantly impact our way of life. A good example of this is nutrient cycling. Many insects and other arthropods are decomposers that help recycle essential nutrients within an ecosystem. In this module, we will break down the concept of nutrient cycling and introduce some of the insects that facilitate this green process. Later in this module, we discuss how environmental conditions, especially temperature and moisture influence insect development rates, which in turn will have an effect on the rates of decomposition. We will also use this opportunity to re-introduce metamorphosis and moulting, two important concepts in the field of forensic entomology. Thanks to movies and television, you may already be familiar with some aspects of forensic entomology. In this module, we will show you how forensic entomologists apply information about insect development in criminal investigations. Stick with us as we dig into the intriguing field that combines entomology with criminology. Before we begin, we would like to warn you that some of the images and footage in the upcoming videos may be disturbing to some learners, though fascinating at the same time.


The Role of Decomposers in an Ecosystem

A decomposer is an organism that breaks down dead plant or animal matter. This may arouse the yuk response in many readers, but the fact is that ecosystems could not function without decomposers. This is because ecosystems depend on recycling in order to function. Humans are used to throwing away things they don’t want, but in nature, all materials are recycled endlessly.

Dead bodies contain many useful substances that are often in short supply in ecosystems: carbon tied up in large carbohydrate molecules, calcium and other minerals, organic nitrogen bound up in proteins. Without the help of decomposers, these elements would be removed from the food chain and gradually become so rare that the ecosystem would cease to function.

Carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and the other necessary elements of life are all recycled. The oxygen we breathe in today was once breathed in by dinosaurs. The carbon dioxide that we breathe out is used by plants to create sugars in the process of photosynthesis. When animals eat plants, those simple sugars and carbohydrates are broken down and used as the building blocks for animal fats, carbohydrates and proteins.

When plants and animals die, those large complex compounds cannot be directly used again. Instead the decomposers break them down and make them available. So what are these decomposers? Bacteria and fungi do the majority of decomposition work. Worms and maggots also help. Fungi work mainly on plant materials, breaking down even cellulose and lignin, the largest of the complex carbohydrates. Bacteria work on everything from animal proteins to plant carbohydrates. Once these are broken down into smaller molecules, they can be ingested by small animals such as insects or taken up by plant roots and thus made part of the food chain again.

Nitrogen is an interesting element. It is present in the air we breathe as N2 but this is not a form that animals can use directly. Yet we need nitrogen to make proteins, the building blocks of our bodies. So where can we get it from? We can recycle organic nitrogen by eating meat but only nitrogen fixing bacteria can provide new sources of nitrogen from the air. Without bacteria to break down the proteins in dead bodies and fixing the nitrogen in the air, animals could not get enough nitrogen to make the proteins necessary for them to grow and function.

So next time you walk through a forest, think of the tiny but necessary organisms beneath your feet. Without their constant work to recycle the dead, the living ecosystem around you could not function or continue to exist. All life depends on the decomposers just as they depend on us.


Voir la vidéo: Sciences - Les producteurs et les décomposeurs (Juillet 2022).


Commentaires:

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