Soutenance mémoire
La décomposition de la matière organique
Définition et déroulement du processus de décomposition
La décomposition de la matière organique appelé aussi putréfaction, est le processus par lequel des corps organiques appelé aussi détritus dès l’instant où ils sont privés de vie, dégénèrent sous l’action de facteurs biologiques modifiant complètement leurs aspect et leur composition. Il s’agit de dégradation de molécules organiques sous l’action de micro-organismes. La décomposition est à la base de la formation d’humus. (Hubert, et al., 2016) .
Le processus de décomposition de la matière organique végétale suit les étapes suivants :
− La fragmentation : les détritus, qui peuvent être initialement de grande taille sont fragmentés progressivement par des effets mécaniques (piétinement) et par l’action de différents organismes constituant le pédofaune (Invertébrés décomposeurs, animaux fouisseurs etc.). Ces organismes se nourrissent en ingérant ces matières organiques qu’ils découpent avec leurs pièces buccales. Ces matières végétales fragmentées sont appelées «matières organiques particulaires».
− L’incorporation : certains ingénieurs du sol tel que les vers de terre, les fourmis et termites ont un impact majeur sur l’incorporation de matières organiques particulaires.
− Catabolisme enzymatique : les micro-organismes produisent enfin des enzymes extracellulaires pour transformer ces matières organiques particulaires en molécules inorganiques (CO2, phosphates, ammonium etc.).
Les agents qui contribuent au processus de décomposition
De nombreux agents contribuent au processus de décomposition des matières organiques de la litière qui peuvent être catégorisé par ordre de grandeur ainsi : les microfaunes (protozoaires et nématodes), les microflore (champignons, algues), les mésofaune (collemboles, acariens, annélides) et les macrofaunes (taupe, lombric, araignée etc.). Tous ont leurs rôles respectifs en tant que population appartenant à la pédofaune et peuvent aussi être classifié d’après leurs rôles.
Comprendre le réchauffement climatique dans l’optique de la respiration hétérotrophe
Dans les sols, la respiration hétérotrophe est le processus qui permet la décomposition de la litière (résidus de culture en terre agricole) et de la matière organique sous l’action des micro-organismes qui y vivent. En présence d’oxygène, l’assimilation et la dégradation du substrat par les micro-organismes s’accompagnent d’une production de C02. Elle constitue avec la respiration autotrophe du sol (racinaire et mycorhizienne) une des deux sources majeur de CO2 en provenance du sol. La respiration totale du sol est la somme de ces deux composantes. (Perrin, 2005).
Ainsi, lors de la respiration hétérotrophe, il y a émission de CO2 dans l’atmosphère. Or, cette respiration hétérotrophe est liée à plusieurs variables dont la température est la variable directrice la plus importante (Kirschbaum, 1995 et 2006). Kirschbaum a même suggéré que l’assimilation de carbone était moins sensible à la température que la respiration hétérotrophe. La plupart des études montrent que la respiration augmente exponentiellement avec la température dans une plage de valeur usuelle. Cependant, il existe une valeur optimale de température au-delà de laquelle la respiration commence à diminuer. Cette température optimale varie selon le type d’écosystème. Par exemple, dans une expérimentation menée au laboratoire sur les sols forestiers et agricoles de Suède, (Pietikäinen, et al., 2005) estiment qu’il peut varier entre 25 et 30 °C. Au-delà de cet optimum, le taux de la respiration commence à diminuer. A partir de 45-50 °C, température auxquelles la majorité des enzymes commence à être dénaturées, la respiration chute brusquement.
Ainsi, d’une part, avec le réchauffement climatique la respiration hétérotrophe du sol est en hausse avec une plus importante émission de CO2 mais d’autre part, cette importante émission de CO2 contribuera certainement aussi au réchauffement climatique à tel point que cela créerait un cercle vicieux jusqu’à ce que la température tellurique dépasse la température optimale pour la respiration hétérotrophe.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
I. GENERALITES ET MILIEUX D’ETUDE
1. Généralités
1.1. Le changement climatique
1.1.1. Présentation du changement climatique
1.1.1. L’effet de serre et son impact sur le réchauffement climatique
1.1.2. Madagascar face au changement climatique mondial
1.2. La décomposition de la matière organique
1.2.1. Définition et déroulement du processus de décomposition
1.2.2. Les agents qui contribuent au processus de décomposition
1.3. Comprendre le réchauffement climatique dans l’optique de la respiration hétérotrophe
2. Milieux d’étude
2.1. Description de la commune urbaine de Ranomafana et du Parc National Ranomafana (RNP)
2.1.1. Milieu physique
2.1.2. Climat
2.1.3. Milieu biotique
2.2. Le centre ValBio (Centre de Valorisation de la Biodiversité)
2.3. Localisation des sites d’étude
2.4. Description des sites d’étude
2.4.1. Mangevo
2.4.2. Vatoharanana
2.4.3. Valohoaka
Conclusion partielle
II. MATERIELS ET METHODES
1. Matériels biologiques
1.1. Support d’expérimentation
1.2. Substitut de la litière végétale du sol
1.2.1. Description du modèle de litière végétale
1.2.2. Composition chimiques du modèle de litière végétale d’après analyses chimiques
2. Matériels de mesure
2.1. Matériels de mesure de la température et de l’humidité
2.2. Localisateur GPS
2.3. Densiomètre
2.4. Matériels de conservation des Invertébrés à identifier
3. Montage du dispositif expérimental
4. Méthode de collecte de données sur terrain
4.1. Méthode d’installation des dispositifs d’expérimentation
4.2. Méthode de collecte de données climatiques (température et humidité relative)
4.3. Méthodes de collecte des données sur la décomposition
5. Travaux au laboratoire
5.1. Méthode de conservation des Invertébrés et de séchage des modèles de litière végétales
5.2. Identification des Invertébrés
6. Méthodes d’analyses de données
6.1. Estimation du taux décomposition
6.1.1. Le « Tea Bag Index » (TBI)
6.1.2. Calcul du taux de décomposition
6.2. Test ANOVA (Analyse de la variance à un facteur)
6.3. Régression linéaire simple
Conclusion partielle
III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS
1. Résultats concernant les variations de la température et de l’humidité
1.1. Variation altitudinale de la température
1.2. Variation de la température suivant les micro-habitats
1.2.1. Variation de température entre canopée et air libre
1.2.2. Différence de température entre canopée- fougère nid d’oiseau et CanopéeLitière du sol
1.3. Variation de la température au sein des mêmes micro-habitats sous l’effet de serre
1.4. Variation de l’humidité relative en fonction de la variation de la température
2. Conséquences de la variation de la température sur le taux de décomposition
2.1. Conséquences de la variation de l’altitude sur la variation du taux de décomposition
2.2. Résultats sur la variation du taux de décomposition suivant la variation de micro-habitat
2.3. Résultats concernant la variation du taux de décomposition sous les conditions naturelles et sous l’effet de serre
3. Richesse et abondance des Invertébrés décomposeurs
3.1. Richesse et abondance des Invertébrés décomposeurs selon les micro-habitats
Conclusion partielle
IV. DISCUSSIONS
1. Discussions sur les méthodes et résultats obtenus
1.1. Collecte de données sur la décomposition
1.2. Comparaison de la pédofaune et des Invertébrés trouvées à l’intérieur des modèles de matières végétales
1.3. Vérification des hypothèses de départ
2. Intérêts scientifiques et pédagogiques de la recherche
2.1. Contribution à l’étude du changement climatique
2.2. Contribution à la découverte de nouvelles méthodes d’enseignement en écologie e classe de seconde
2.2.1. Présentation du cours d’écologie en classe de seconde d’après le curriculum
2.2.2. Fiche de préparation de travaux pratiques
2.2.3. Clé d’indentification
3. Recommandations
CONCLUSION GENERALE
Bibliographie
Annexes
