Effets sur les populations, les communautés, les écosystèmes Flashcards

1
Q

Exemple : diversité spécifique

A
  • Tendance de diminution de la diversité spécifique dans un gradient de pollution croissante
  • augmentation transitoire de la diversité due à la diminution de dominance des espèces les plus abondantes.
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1
Q

Indice de diversité spécifique : indice de Shannon-Weiner

A
  • S= nombre total d’espèces
  • pi = est la proportion d’individus appartenant à la ième espèce
  • HMAX : quand toutes les espèces sont également abondantes
  • HMIN : quand une espèce est abondante et les autres sont rares
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2
Q

Limites des indices simples

A
  • Il est possible de dériver les mêmes valeurs pour la diversité et régularité spécifique avec des compositions d’espèces différentes
  • Remplacement d’espèces sensibles par des espèces tolérantes
  • L’utilisation des indices simples peut être problématique car on réduit la complexité des communautés et des écosystèmes à un seul chiffre
  • Besoin d’utiliser les indices plus complets/complexes!
  • Impact non-linéaire des pertes d’espèces: Hypothèse des pertes de rivets d’avion: chaque espèce est un rivet d’avion. Chaque perte de rivet est trivial pour le fonctionnement de l’ensemble, jusqu’à l’atteinte d’un seuil catastrophique.
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3
Q

Définition communauté

A
  • Une communauté est un regroupement de populations d’espèces différentes qui partagent le même habitat et interagissent entre elles
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4
Q

Espèce clé de voûte

A
  • espèce qui a un effet disproportionné sur son environnement naturel par rapport à son abondance
  • l’élimination d’une espèce « clé de voûte », tels que le ver de terre, pourrait affecter grandement la structure et les fonctions de la communauté même quand « 95% des espèces de la communauté sont protégées »
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5
Q

Effet indirect : interactions entre espèces

A
  • Effondrement catastrophique des vautours sur le sous- continent indien
  • Diminution jusqu’à seulement 1% de la population initiale
  • Effet toxique sur les reins d’un anti-inflammatoire non stéroïdien: diclofenac
  • Interaction: vautours se nourrissaient des carcasses des bovins traités avec diclofenac
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6
Q

Interactions d’espèces et contaminants

A
  • prédation et broutage
  • compétition
  • cascade trophique
  • effet du stress environnemental
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7
Q

Interactions d’espèces et contaminants : exemple prédation

A
  • Nourrit la crevette avec des oligochètes pris sur le terrain et riches en cadmium (Hudson River)
  • Perte d’efficacité de prédation
  • Hausse correspondante de Cd dans la fraction « enzymatique » (HDP) lors du fractionnement subcellulaire
  • Importance de l’étude: des concentrations environnementales modifient les relations prédateurs-proies
  • Non détectable par tests de toxicité usuels
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8
Q

Interactions d’espèces et contaminants : exemple broutage

A
  • Signaux chimiques des prédateurs (Daphnia) peuvent induire la formation des colonies multicellulaires chez les algues proies (Scenedesmus)
  • Exposition à FFD-6 (surfactant) a causé le même effet, une diminution significative de l’état unicellulaire
  • Cet effet mesuré sur la prédation/broutage est 3 ordres de grandeur moins grand que le NOEC pour l’inhibition de la croissance
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9
Q

Interactions d’espèces et contaminants : exemple compétition

A
  • effet de lindane est plis importante en présence de compétiteur
  • prend plus pour manger sans compétition
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10
Q

Cascade trophique

A
  • Les cascades trophiques sont les interactions prédateur-proie (contrôle « top-down ») qui affectent l’abondance, la biomasse et la productivité en cascade sur plusieurs niveaux d’un réseau trophique
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11
Q

Cascade trophique : création d’un espace sans ennemis

A
  • Intensification des dommages par la larve de papillon Eriocrania sur les bouleaux de montagne proche des fonderies de nickel/cuivre
  • Pas d’effet des métaux sur les bouleaux et papillons: parasitoïdes des papillons étaient perturbés par le pollution
  • Sites pollués = plus de papillons
  • Bouleaux contrôlés par parasitoïdes
  • Sensibles à la contamination
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12
Q

Écosystème en santé

A
  • peu ou pas de perturbations
    humaines
  • diversité spécifique et génétique
  • diversité de processus écologiques
  • flux des nutriments
  • naissance et mortalité
  • compétition
  • mutualisme
  • etc.
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13
Q

Santé écologique d’une rivière (naturelle vs modifiée)

A
  • source d’énergie : feuilles et branches / effluents
  • variables chimiques : naturelle / excès de toxines
  • régime hydrologique : naturelle / extrême
  • structure de l’habitat : bassins et cascades / uniforme
  • facteurs biotiques : espèces endogènes / envahissantes
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14
Q

Index of Biological Integrity (IBI)

A
  • ndice d’intégrité biologique pour écosystèmes aquatiques
  • 12 qualités des assemblages de poissons qui permettent d’évaluer la santé écologique des rivières et d’autres cours d’eau
  • Un indice d’intégrité biologique a permis une meilleure évalua/on de la santé écosystémique des bassins versants au Japon
  • Une simple mesure de la demande biochimique en oxygène (BOD) ne tient pas compte des changements de communautés de ces sites
  • Puissant outil de surveillance
  • Ensemble d’indicateurs
    biologiques complémentaires
  • Chaque indicateur possède une courbe dose-réponse par rapport aux activités humaines (foresterie, agriculture, villes)
  • Adaptable selon le lieu et différents taxons
  • À la base de programmes de suivis dans 65 pays
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15
Q

Bioindicateurs-biomoniteurs

A
  • ÉCOLOGIE: Organismes caractéristiques d’un type d’habitat ou de conditions environnementales (bioindicateurs: présence- absence, abondance).
    Conditions: acidification, eutrophisation, eaux courantes, lacs.
    • Très utiles en reconstruction paléolimnologique de l’évolution des lacs et pour la surveillance écologique de l’état des lacs.
  • ÉCOTOXICOLOGIE: Organismes sentinelles reflétant les niveaux de pollution ambiants (biomoniteurs) et permettant de surveiller et mesurer la bioaccumulation des polluants dans les communautés vivantes.
    • Très utiles pour le biomonitoring de la contamination et des effets des polluants dans les milieux récepteurs.
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16
Q

Caractéristiques d’un bio moniteur de pollution chimique

A
  • Espèce tolérante à la contamination (présence ou absence)
  • Espèce sédentaire (pas de poissons)
  • Bonne taille et abondance (pour les analyses chimiques) (poissons bons mais plus difficiles pour invertébrés
  • Espèce répandue géographiquement
  • Espèce avec une longévité assez grande (faut temps pour bioaccumuler)
  • Espèce représentative d’autres espèces dans le milieu
  • Bioaccumulation reflète les concentrations dans le milieu
17
Q

Études sur les écosystèmes

A
  • Manipulation d’écosystèmes entiers au site « Experimental Lakes Area (ELA) » au nord d’Ontario
  • Lac 226 séparé en deux à l’aide d’une rideau et les nutriments différents sont ajouté aux deux bassins
  • Croissance massive d’algues due à l’ajout de phosphore (P)
  • Expériences à ELA ont fourni des preuves irréfutables du rôle du P dans les effloraisons algales
  • Résultats (et la photo) ont eu un impact important sur les politiques environnementales au Canada et aux États-Unis
  • Lieu de recherche clé sur les effets des polluants sur les écosystèmes entiers!
18
Q

Effets de l’acidification sur l’écosystème : fonctionnelle

A
  • flux d’énergie
    • diminution de la respiration hivernale du lac entier
    • augmentation du rapport production et respiration
    • métabolisme générale (production primaire, respiration) peu affectée
  • cycles des éléments nutritifs
    • perturbation mineures des cycles du carbone et de l’azote (inhibition de la nitrification)
19
Q

Effets de l’acidification sur l’écosystème : structurelle

A
  • diminution de la longévité des espèces
  • réduction de la diversité spécifique suite à l’élimination d’espèces sensibles
    • réduction du nombre d’espèces de phytoplancton et zoo plancton
    • arrêt de la reproduction chez les poissons tolérants
    • arrêt de la reproduction chez certaines espèces quand un pH est atteint
  • raccourcissement des chaine trophiques suite à l’élimination d’espèces sensibles
20
Q

Avantages et limites de l’étude des écosystèmes

A
  • Avantages
    • Fournir des réponses claires et définitives sur l’impact d’agressions particulières sur l’écosystème étudié
  • Désavantages
    • Coûts élevés
    • Faible effectif statistiques
    • Difficulté de généraliser en raison de la variabilité des systèmes naturels
    • Nécessite une bonne connaissance préalable de la variabilité des réponses écosystémiques mesurées
    • METAALICUS: 20 équipes d’experts mondiaux
21
Q

Approche émergent : paléoécotoxicologie

A
  • Utilisation d’archives (glaciers, sols, sédiments)
  • Idéal: stabilité du contaminant, bas oxygène, basses
    températures (BPC, métaux)
  • Datation isotopique (210Pb, 137Cs)
  • Exposition: mesure du profil de concentrations
  • Réponse: suivi de l’abondance des espèces * Palynologie (études des spores et graines)
  • Diatomées (restes silicieux)
  • Exosquelette de zooplancton
  • ADN environnemental (à venir)
22
Q

Exemple paléoécotoxicologie : échec de reproduction du touladi du Lac Ontario

A
  • Chute des stocks de 1930 à 1950 attribuée à
  • Surpêche
  • Prédation par la lamproie (espèce envahissante)
  • Malgré les mesures contre la surpêche et la prédation, pas de succès de reproduction
  • Étude de carottes de sédiments: profil des concentrations en équivalent toxiques des différentes dioxines
  • Focus sur les dioxines, reconnues pour leur toxicité envers les œufs
  • Prédiction de la concentration dans les œufs à partir des sédiments
  • Facteur d’accumulation sédiments-biote (BSAF)
  • Prédiction du % de mortalité maximale et minimale des œufs
  • Confirmation des prédictions avec des œufs collectés dans les touladis (triangles jaunes)
23
Q

Approche émergente : écotoxicologie de la résurrection

A
  • Changement de sensibilité des espèces face à une pression évolu\ve (contamina\on) dans le temps
24
Q

Eutrophisation

A
  • L’eutrophisation est un processus naturel et très lent, par lequel les plans d’eau reçoivent une grande quantité d’éléments nutritifs (notamment du phosphore et de l’azote), ce qui stimule la croissance des algues et des plantes aquatiques.
  • Ce processus, se déroule normalement sur une période allant de plusieurs milliers à quelques dizaines de milliers d’années.
  • Cependant, les activités humaines l’ont accéléré dans de nombreux lacs en augmentant la quantité d’éléments nutritifs qui leur parviennent, provoquant des changements dans l’équilibre de ces écosystèmes aquatiques.
25
Q

Effets de l’eutrophisation

A
  • accumulation de P au lac
  • augmentation des algues et plantes aquatiques
  • diminution de la transparence
  • augmentation de la quantité de matière organique à décomposer
  • diminution de l’oxygène dissous en profondeur
  • changement dans la biodiversité
26
Q

Oligotrophie

A
  • aible nutriments et productivité, eaux claires et oxygénées, pas de prolifération d’algues
    • peut devenir eutrophie
27
Q

Eutrophie

A
  • nutriments et productivité élevés, eaux turbides, prolifération d’algues causant niveaux bas d’oxygène
28
Q

Hypoxie dans l’estuaire du Saint-Laurent

A
  • Changements dans les grands courants
  • Baisse de l’oxygène en profondeur
    Hausse des températures en profondeur
  • Avenir : anoxie, libération des métaux, baisse de biodiversité
  • Nutriments du fleuve
29
Q

Zones mortes atoxiques de l’océan

A

Les zones mortes anoxiques de l’océan s’accroissent de façon exponentielle depuis les années 1960
- Les zones mortes ont été signalées dans plus que 400 systèmes, touchant plus que 245,000 km2
- Facteur de stress important sur les écosystème marins mondiaux
- phénomène du aux changements climatiques

30
Q

Effets sur l’écosystème : changement du flux d’énergie

A
  • La perte de habitat et de la faune en raison de l’hypoxie affectent grandement le flux d’énergie entre le benthos et les prédateurs dans les écosystèmes marins
  • Le flux d’énergie est dans les voies microbiennes au détriment des niveaux trophiques supérieurs (organismes meurent et sont décomposés par les microbes)
31
Q

Pluies acides

A
  • Le phénomène des pluies acides ou, plus correctement, des dépôts acides, résulte de l’augmentation anthropique des émissions atmosphériques de dioxyde de soufre (SO2) et d’oxydes d’azote (NOx).
  • Ces gaz sont des précurseurs d’acides minéraux forts (H2SO4 et HNO3) formés dans l’atmosphère ou sur les surfaces humides; ils proviennent surtout de l’utilisation des combustibles fossiles (charbon, pétrole).
  • La pluie n’est pas le seul vecteur des dépôts acides.
  • Ces derniers peuvent prendre la forme de neige, brouillards, dépôts secs (gazeux et particulaires).
32
Q

Dépôts atmosphériques acides

A
  • l’utilisation du charbon et le traitement des minéraux (fonderies) sont les principales sources de SO2 atmosphérique.
  • les émissions des NOx provient de la combustion de carburants des véhicules motorisés.
33
Q

Sources d’émission des dépôts atmosphériques acides

A
  • hydroélectricité
  • nucléaire
  • charbon
  • pétrole
  • gaz
34
Q

pH de l’eau de pluie acide

A
  • Le pH de l’eau de pluie naturelle varie normalement entre 5.3 et 5.6 dans les régions éloignées de toute source anthropique de pollution
  • pH de la pluie est de l’ordre de 4.1 à 4.5 dans les régions industrialisées
35
Q

Sensibilité à l’acidification

A
  • Zones de sensibilité élevée: Bouclier canadien (nord du St-Laurent) et Région du Côte-Nord
  • Zones moins sensibles: Rive sud du St-Laurent, Périphérique du Lac St-Jean, Régions du nord-ouest
  • La sensibilité d’une région aux dépôts acides dépend de sa capacité à neutraliser l’excès d’acidité qui est déterminée par les caractéristiques des sols et de la roche mère:
  • Les sols développés sur une roche mère carbonatée (e.g. calcaires) ont une plus grande capacité à neutraliser rapidement l’excès d’acidité
  • Les roches graniKques peu altérables sont caractérisés par une faible réserve de caKons échangeables
36
Q

Impacts sur les organismes aquatiques

A
  • directs :
    • stress physiologique (régulation Ca, Na, balance acide/base sanguine)
  • indirects
    • augmentation des métaux traces toxiques
    • réduction de la décomposition de la MO
    • changements dans la prédation et compétition
    • changements des réseaux trophiques
37
Q

Solubilisation de l’Al (Al3+)

A
  • L’aluminium est un élément abondant dans la nature qui forme des composés insolubles à pH > 6
  • Mais en milieu acide: Al(OH)3 +3 H+ devient Al3+ + 3 H2O
38
Q

Pluies acides : réversibles?

A
  • L’acidification est réversible sur le plan physico-chimique (apports acides réduits) mais le potentiel de récupération biologique est moins grand
  • On voit souvent la mise en place d’une communauté biologique différente de l’originale
  • Donc, la réversibilité biologique est plus lente que la réversibilité physico-chimique!
39
Q

Appauvrissements des sols

A
  • Sols acidifiés perdent leurs cations basiques (Ca2+, Mg2+ et K+) et ne parviennent plus à compenser la perte
  • Perte de cations réduit la productivité forestière et augmentent la sensibilité des eaux de surface
  • Perte de Ca2+ dans les eaux de surface; niveaux en bas des niveaux avant l’acidification
40
Q

Jellifaction des lacs tempérés

A
  • Concentrations de Ca ont diminué dans les lacs en réponse aux dépôts atmosphériques acides
  • Diminution de Ca mène à une augmentation de Holopedium (zooplancton ont énorme mucillenage, adaptation contre la prédation)
  • Flux d’énergie et nutriments moins efficaces (peu mangeable)
  • Problèmes de filtrations d’eau municipale (bouche systèmes)
41
Q

Résumé : pluies acides

A
  • Problème à grande échelle de longue date retrouvé en régions industrialisées (sables bitumineux, la Chine)
  • Histoire de réussite: grandes réductions (35 à 45%) des émissions de SO2 en Amérique du Nord grâce aux contrôles de pollution de l’air
  • Dans certaines régions, les sols ont été appauvris menant à une jellification des lacs