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1.4.10 : Module 6- Diversité végétale - Biologie


1.4.10 : Module 6- Diversité végétale

Gène végétal

Gène végétal s'efforce d'être une revue végétale diversifiée et des sujets dans plusieurs domaines seront pris en compte pour la publication. Bien qu'ils ne soient pas limités aux éléments suivants, certains sujets généraux incluent :

  • Découverte et caractérisation de gènes
  • Régulation des gènes en réponse à un stress environnemental (par exemple, salinité, sécheresse, etc.)
  • Effets génétiques des éléments transposables
  • Contrôle génétique des voies métaboliques secondaires et des enzymes métaboliques.
  • Phytothérapie - régulation et propriétés médicinales des produits végétaux.
  • Signalisation hormonale des plantes.
  • Génétique évolutive des plantes, évolution moléculaire, génétique des populations et phylogénétique.
  • Profilage de l'expression des gènes végétaux et de la variation génétique
  • Interactions plantes-microbes (par exemple, influence des endophytes sur l'expression des gènes études de transfert horizontal de gènes, etc.)
  • Génétique agricole - biotechnologie et amélioration des cultures

Plant Gene encourage la soumission de nouveaux manuscrits qui présentent un niveau raisonnable d'analyse, de pertinence fonctionnelle et/ou de perspicacité mécaniste. Gène végétal accueille également les articles qui ont principalement une composante descriptive mais améliorent la base de connaissances essentielle pour les études fonctionnelles ultérieures, ou fournissent une confirmation importante des découvertes récemment publiées.

Les auteurs sont également invités à soumettre aux autres revues qui composent la Gene Family : Gène, Gène : X, Rapports sur les gènes, Métagène, Gène animal .


La petite superfamille GTPase dans les plantes : un module de régulation conservé avec de nouvelles fonctions

Les petites protéines de liaison au GTP représentent un module de signalisation hautement conservé chez les eucaryotes qui régule divers processus cellulaires tels que la transduction du signal, l'organisation du cytosquelette et la polarité cellulaire, la prolifération et la différenciation cellulaires, le trafic membranaire intracellulaire et la formation de vésicules de transport et le transport nucléocytoplasmique. Ces protéines fonctionnent comme des commutateurs moléculaires qui alternent entre les états actif et inactif, et ce cycle est lié à la liaison et à l'hydrolyse du GTP. Dans cette revue, les rôles du complément végétal des petites protéines de liaison au GTP dans ces processus cellulaires sont décrits, ainsi que les protéines accessoires qui contrôlent leur activité, et la compréhension actuelle des fonctions des membres individuels de ces familles dans les plantes, avec un se concentrer sur l'organisme modèle Arabidopsis-est présenté. Certains nouveaux rôles potentiels de ces GTPases dans les plantes, par rapport à leurs rôles établis dans les levures et/ou les systèmes animaux, sont également discutés.


MSc en taxonomie végétale et fongique, diversité et conservation

Ce MSc est un partenariat entre l'Université Queen Mary de Londres et les jardins botaniques royaux de Kew et est conçu pour les diplômés en biologie ou les diplômés d'autres diplômes pertinents en sciences naturelles.

Nous considérerons également les candidats ayant une expérience professionnelle pertinente dans le domaine scientifique.

Ce cours d'un an à temps plein fournira une compréhension approfondie de la taxonomie et de la diversité des plantes et des champignons, ainsi qu'une formation approfondie en systématique moléculaire, en biologie évolutive et en politique, théorie et pratique de conservation.

Les diplômés de cette maîtrise développent les connaissances et les compétences nécessaires pour mener une formation doctorale dans n'importe quel domaine de la taxonomie, de la systématique moléculaire, de l'écologie, de l'évolution ou de travaux de conservation plus appliqués.

Les compétences interdisciplinaires acquises au cours du cours ouvrent également des opportunités de carrière dans les universités, le gouvernement, l'industrie, le conseil, l'engagement public et les organisations non gouvernementales.

Structure du cours

Le cours est dispensé par des scientifiques de RBG Kew et de l'Université Queen Mary de Londres (QMUL), et est un mélange de modules enseignés et d'un projet de recherche de six mois.

Trois des modules enseignés sont dispensés à Kew, dans l'ouest de Londres et deux à QMUL au Mile End Campus, à l'est de Londres. Le dernier module enseigné se déroule dans les forêts tropicales humides de Madagascar.

Les étudiants peuvent décider où terminer leur projet de recherche de six mois. De plus, les étudiants auront accès aux vastes collections de Kew, notamment l'Herbier et le Fungarium, ainsi qu'à l'expertise en recherche de Kew. Plus de 80 pour cent du temps d'un étudiant est généralement passé à Kew.

La structure du cours comprend : cinq modules enseignés et un module d'étude sur le terrain, qui forment ensemble 50 % de la note finale. Un projet de recherche individuel constitue les 50 % restants de la note finale. Vous serez évalué sur les cours tout au long de l'année et sur votre projet de dernière année.

Les cinq modules sont enseignés en blocs de deux semaines avec une pause d'étude la semaine suivante pour un apprentissage indépendant. Ils suivent une progression logique à travers les matières.

Taxonomie et diversité végétales

Les sujets vont des principes et méthodologies taxonomiques, à la systématique des plantes et à la biologie comparée (y compris la morphologie, la chimie et la génomique), la phylogénétique, la biogéographie et l'évolution. Enseigné à Kew.

Taxonomie fongique et diversité

Un aperçu de la systématique et de la taxonomie des principaux groupes fongiques, avec une perspective évolutive. Il couvrira également les concepts de base en mycologie, la collecte et la culture sur le terrain et les techniques de fungarium. L'écologie fongique, la biogéographie et la génomique évolutive seront explorées. Enseigné à Kew.

Statistiques et bioinformatique

Formation essentielle en conception expérimentale, manipulation et analyse de données dans un contexte approprié à la biologie environnementale et évolutive. Le module se concentre sur la manière de sélectionner la méthode d'analyse appropriée, d'analyser les données à l'aide du langage de programmation statistique R et d'interpréter le résultat de cette analyse. Enseigné à QMUL.

Frontières de la recherche en biologie évolutive

Les sujets incluent : arbres de gènes contre arbres d'espèces, phylogénomique, forces neutres contre sélectives, convergence moléculaire, origine des angiospermes, évolution de la socialité, signification de la duplication et de l'hybridation du génome entier.

Vous apprendrez à poser des questions pertinentes et à concevoir des approches pour rechercher des réponses à ces questions. Enseigné à QMUL.

Conservation et science des écosystèmes

Le rôle et l'application de la science des plantes et des champignons dans la conservation et la gestion intégrées de la biodiversité, la fourniture de services écosystémiques et de moyens de subsistance et le développement de mécanismes pour leur entretien et leur restauration dans le contexte d'une planète en évolution.

Une introduction à : l'élaboration de politiques, la priorisation des espèces et des habitats, la gestion des aires protégées, la génétique de la conservation, la recherche sur les services écosystémiques, les banques de semences et la propagation. Enseigné à Kew.

Compétences d'étude de terrain dans un hotspot de biodiversité

Les étudiants passeront deux semaines dans une forêt tropicale humide pour acquérir des compétences clés sur le terrain. La formation est assurée par les experts de terrain de Kew ainsi que par des scientifiques du Kew Madagascar Conservation Center (KMCC).

En travaillant en groupe, les étudiants apprennent à mener des enquêtes botaniques et mycologiques complètes et à explorer les défis locaux de conservation. En travaillant avec des guides et des botanistes locaux, les étudiants acquièrent une expérience concrète de la recherche dans l'un des biomes les plus diversifiés et uniques au monde.

Les candidats au programme de l'extérieur du Royaume-Uni doivent s'assurer qu'il n'y a aucune restriction de résidence ou de voyage qui les empêcherait d'assister à cette partie du cours.

Les étudiants doivent s'attendre à entreprendre des travaux sur le terrain physiquement exigeants dans des endroits éloignés. Nous nous réservons le droit de modifier l'emplacement du module de terrain dans des circonstances exceptionnelles.

Projet de recherche individuel

Cela permet aux étudiants de se concentrer sur un domaine qui les intéresse, avec les vastes collections scientifiques du Kew disponibles pour la recherche d'investigation.

Les projets peuvent être basés à Kew, à l'Université Queen Mary de Londres ou à Wakehurst dans le Sussex (qui abrite la Millennium Seed Bank de Kew), avec la possibilité de travailler sur le terrain au Royaume-Uni et ailleurs.

Des installations de laboratoire sont disponibles sur chacun des sites, y compris les ressources informatiques et de calcul intensif de Queen Mary. La plupart des étudiants choisissent de terminer leur projet de recherche à Kew.

Comme la majorité du cours est dispensée à Kew, il est plus approprié pour les étudiants de vivre autour de Kew Gardens dans l'ouest de Londres.

Deux codirecteurs sont responsables de la structure et du contenu du cours : Andrew Leitch de QMUL et Richard Gianfrancesco de RBG Kew. Si vous avez des questions sur le contenu ou la structure du MSc, veuillez les contacter.

Comment s'inscrire

Le diplôme est décerné par QMUL et toutes les candidatures sont traitées par QMUL.

Pour plus d'informations sur le cours et comment postuler, visitez le site Web de QMUL

Vous pouvez également contacter le Bureau des admissions postdoctorales, École des sciences biologiques et chimiques, Université Queen Mary de Londres

Tél : +44 (0)20 7882 3328
E-mail: [email protected]


Réseaux de microbiome

La capacité fonctionnelle du microbiome végétal n'est pas égale à la somme de ses composants individuels, car les espèces microbiennes interagissent fortement et fréquemment les unes avec les autres et forment un réseau complexe. Une gamme d'outils a été développée pour analyser de tels réseaux, et ceux-ci sont largement utilisés par les biologistes, les mathématiciens, les spécialistes des sciences sociales et les informaticiens pour explorer l'interaction entre les entités, que ces individus soient des étudiants dans une école, des espèces dans un réseau trophique, des nœuds sur un réseau informatique, ou des protéines dans les voies métaboliques [10,11]. Les réseaux microbiens sont souvent constitués de milliers de constituants interdépendants qui interagissent de manière mutualiste, synergique, commensaliste, ammensaliste ou parasitaire. Ces interactions ont le potentiel d'influencer la valeur adaptative de chaque constituant, avec des conséquences directes sur la fertilité du sol et la santé des plantes. La compréhension de ces interactions microbe-microbe est cruciale pour prédire les conséquences holistiques de ces interactions sur la physiologie et les performances des plantes.

Une approche utile pour mieux comprendre les interactions potentielles au sein du réseau microbien consiste à construire des réseaux de co-occurrence. Ces réseaux de cooccurrence sont généralement établis en calculant des corrélations entre l'abondance des entités individuelles (par exemple, les taxons microbiens). Les taxons microbiens qui coexistent fréquemment avec d'autres taxons dans les réseaux de cooccurrence microbienne jouent potentiellement un rôle clé au sein du microbiome, car ils pourraient interagir avec de nombreux autres taxons microbiens. De telles espèces clés ont potentiellement un effet régulateur important sur leur environnement et d'autres membres du microbiome (Fig. 1). En revanche, les taxons microbiens dont l'abondance n'est pas corrélée avec d'autres microbes, que nous appelons espèces périphériques, ne sont probablement pas affectés par les autres microbes du réseau et ont des taux d'interactions microbe-microbe plus faibles. Une question clé pour les recherches futures est de savoir si le fonctionnement du microbiome dépend de l'organisation, de la complexité et de l'interconnectivité du réseau microbien.

(A) Un réseau microbien compartimenté composé de deux centres de taxons microbiens qui interagissent fréquemment et/ou répondent de la même manière aux signaux environnementaux. (B) Un réseau microbien avec deux hubs mais sans modularité, car la compartimentation ne doit pas nécessairement être observée dans les réseaux avec hubs. (C) Un réseau microbien fortement connecté sans hub, où tous les taxons présentent des degrés d'interactions similaires.

Agler et al. [9] ont utilisé le terme « hubs microbiens » pour désigner la présence d'espèces fortement interconnectées dans le réseau microbien des plantes. Leurs résultats indiquent que ces espèces hautement interconnectées sont importantes pour la santé des plantes, car elles servent de médiateur entre la plante et le microbiome. En d'autres termes, la plante agit sur le hub microbien, qui transmet ensuite l'information au réseau microbien plus large, et probablement vice versa. Dans cette optique, les hubs microbiens pourraient recruter des organismes bénéfiques ou empêcher l'invasion d'agents pathogènes afin d'améliorer leur propre condition physique, au profit de l'ensemble du système. Alternativement, si certaines des espèces centrales agissent comme des agents pathogènes, comme dans l'étude d'Agler et al., ces espèces pourraient initier la colonisation par des microbes qui, autrement, ne coloniseraient pas la surface des feuilles de la plante, entraînant un état alternatif du microbiome. Il est important de considérer que les réseaux de cooccurrence rendent compte des corrélations, pas nécessairement des interactions entre les taxons. Il est possible qu'une espèce microbienne hub (par exemple, un agent pathogène ou un mutualiste) influence indirectement de nombreux autres taxons en modifiant la qualité ou les performances de l'hôte sans interagir directement avec d'autres microbes.

Le cadre des hubs microbiens donne lieu à de nouvelles idées pour une gestion durable des sols et des cultures, car la présence de hubs microbiens, ou la perte de hubs microbiens sous certaines perturbations environnementales, pourrait être critique pour la fertilité des sols et la santé des plantes. Les centres microbiens pourraient être responsables du maintien des sols suppresseurs de maladies, de l'amélioration de l'absorption des nutriments ou de l'efficacité des agents de lutte biologique et de la médiation des signaux de défense entre les plantes. Alternativement, les centres microbiens dans les racines des plantes pourraient faciliter le développement de la maladie de la même manière, car les microbiomes des souris ou des humains obèses facilitent le développement de l'obésité [2]. Il a déjà été démontré que les espèces microbiennes clés (par exemple, les champignons mycorhiziens) peuvent fonctionner comme des systèmes de communication de plante à plante en transférant des informations sur la résistance aux maladies des plantes infectées par des agents pathogènes aux plantes voisines saines [12], ou que les plantes recrutent certaines espèces clés. pour parer aux attaques de pathogènes [13]. Comprendre l'identité, l'écologie et la physiologie de ces espèces microbiennes clés et leurs interactions au sein du réseau microbien pourrait être crucial à la fois pour le maintien de la santé des plantes et de la fertilité des sols et pourrait constituer une cible potentielle pour de nouvelles stratégies de gestion agricole.

Il a été récemment montré que les communautés microbiennes des champs conventionnels et gérés biologiquement varient considérablement [14], même si ces champs ont la même histoire et partagent exactement le même type de sol et le même climat. Cela démontre que différentes pratiques de gestion agricole sélectionnent différentes espèces et communautés microbiennes [14]. Les réseaux de cooccurrence microbienne des deux systèmes de gestion agricole produisent des modèles de connectivité microbe–microbe très différents (Fig 2), ce qui suggère que différents centres microbiens pourraient être importants dans les systèmes biologiques et conventionnels. Les deux systèmes agricoles comportent plusieurs hubs hautement connectés, mais d'identités différentes (Fig 2). Plusieurs des taxons fortement connectés dans ce réseau de cooccurrence ont été suggérés comme étant des micro-organismes associés aux plantes, ce qui indique que ces taxons pourraient en effet fonctionner comme des plaques tournantes au sein du microbiome végétal. Fait intéressant, il n'y a pas de corrélation entre l'abondance des taxons et la connectivité, ce qui suggère également que les taxons à faible abondance peuvent être fortement interconnectés et potentiellement fonctionner comme des centres microbiens, ou que les taxons très abondants sont mal connectés (S1 Fig).

Les nœuds représentent plus de 3 000 taxons bactériens et fongiques, tandis que les bords représentent des corrélations positives significatives entre les paires de taxons. La taille des nœuds correspond au nombre de connexions, et les taxons avec de nombreuses corrélations sont situés dans les zones densément connectées du réseau. Les nœuds verts sont des taxons microbiens significativement plus abondants dans les parcelles en gestion biologique, tandis que les nœuds rouges sont significativement plus abondants dans les parcelles en gestion conventionnelle. Les taxons qui ont montré la connectivité la plus élevée dans les deux systèmes, et qui pourraient être attribués au niveau du genre, sont indiqués sous forme de tableaux dans les coins gauche (organique) et droit (conventionnel) du graphique (voir le texte S1 pour plus de détails).


1.4.10 : Module 6- Diversité végétale - Biologie

Résumer les valeurs pour décrire la biodiversité

Qu'est-ce que la biodiversité ?

La biodiversité est essentiellement la variété au sein et entre les formes de vie sur un site, un écosystème ou un paysage. La biodiversité est définie et mesurée comme un attribut qui a deux composantes richesse et uniformité .

Richesse = Le nombre de groupes d'individus génétiquement ou fonctionnellement apparentés. Dans la plupart des relevés de végétation, la richesse est exprimée en nombre d'espèces et est généralement appelée richesse en espèces.

Uniformité = Proportions d'espèces ou de groupes fonctionnels présents sur un site. Plus les espèces sont égales les unes par rapport aux autres, plus la planéité du site est grande. Un site à faible planéité indique que quelques espèces dominent le site.

La diversité peut être utilisé pour décrire la variation sous plusieurs formes :

  • Génétique (espèces, variétés, etc.)
  • Forme de vie (herbes, plantes herbacées, arbres, mousses, etc.)
  • Groupe fonctionnel (enracinement profond, fixateur d'azote, croûte du sol, persistant, etc.)

Pourquoi la biodiversité est-elle mesurée ?

La biodiversité est une mesure qui combine la richesse et l'homogénéité entre les espèces. Elle est souvent mesurée parce qu'une biodiversité élevée est perçue comme synonyme de santé des écosystèmes. En général, on pense que les communautés diverses ont une stabilité accrue, une productivité accrue et une résistance à l'invasion et à d'autres perturbations.

Des habitats variés avec une variété de plantes peuvent avoir des avantages tels que :

  • Fournir du fourrage pour une variété d'espèces d'insectes et de vertébrés.
  • Stabilité résultant des plantes de la communauté capables de survivre à la sécheresse, aux invasions d'insectes et/ou aux épidémies de sorte que le site ait une certaine protection du sol/fourrage/etc. dans ces années-là.
  • Plantes contenant une variété de matériel génétique qui peut être utile à la survie à long terme et à la stabilité de la communauté.
  • La communauté bénéficie d'un mélange de plantes :
    les sols s'améliorent avec les fixateurs d'azote, les plantes à racines profondes apportent les nutriments des couches du sol sous les racines des autres plantes.
    certaines espèces travaillent ensemble pour que les deux puissent survivre (appelé commensalisme) et, par conséquent, diverses communautés peuvent être plus stables.
  • Les communautés végétales saines et diversifiées ont généralement toutes les niches remplies et sont théoriquement moins susceptibles d'être envahies par des espèces introduites nuisibles ou opportunistes.

Bien que rarement reconnu, il y a aussi des inconvénients à une biodiversité élevée :

  • Des communautés diverses sont souvent le signe de sites fragmentés ou quelque peu dégradés où une grande partie de la richesse spécifique est apportée par des espèces perturbatrices.
  • Les communautés végétales avec une grande diversité peuvent être plus difficiles à gérer pour le pâturage parce que différentes espèces de plantes ont des tolérances de pâturage différentes et des taux de développement phénologique différents.
  • De nombreuses communautés végétales sont très stables avec peu d'espèces bien adaptées à l'environnement.

La biodiversité peut s'exprimer à plusieurs échelles

La biodiversité peut être mesurée et suivie à plusieurs échelles spatiales.

Alpha Diversité = richesse et régularité des individus au sein d'une unité d'habitat. Par exemple dans la figure ci-dessous, La diversité alpha du site A = 7 espèces, site B = 5 espèces, site C = 7 espèces.

Bêta Diversité = expression de la diversité entre les habitats. Dans l'exemple ci-dessous, le plus grand Diversité bêta est observée entre les sites A et C avec 10 espèces qui diffèrent entre elles et seulement 2 espèces en commun.

Gamma Diversité = diversité du paysage ou diversité des habitats au sein d'un paysage ou d'une région. Dans cet exemple, la diversité gamma est de 3 habitats avec une diversité totale de 12 espèces.


Biodiversité et structure communautaire

Dans les communautés végétales naturelles, on trouve de nombreux exemples d'interactions à la fois compétitives et facilitantes. L'effet d'une espèce UNE sur une autre espèce B est dit compétitif (facilitateur) si une augmentation de UNEla taille de la population réduit (augmente) le taux de croissance de la population de B. Une compétition peut survenir si deux espèces vivent dans le même habitat et occupent donc des sites aux dépens des autres. À son tour, la facilitation pourrait se produire, par exemple, parce qu'une espèce végétale modifie la chimie du sol autour d'elle d'une manière qui la rend particulièrement bénéfique pour les membres d'une autre espèce. La prévalence des interactions compétitives et facilitatrices est-elle simplement une statistique associée aux communautés, ou révèle-t-elle d'autres propriétés intéressantes ? Par exemple, est-il favorable à la biodiversité d'avoir soit de très nombreuses interactions compétitives, soit de très nombreuses interactions facilitatrices au sein d'une communauté ? Dans une étude récente du PNAS, Losapio et al. (1) soutiennent que les deux sont nécessaires de concert. Une surprévalence de certaines combinaisons d'interactions compétitives et facilitantes conduit de manière prévisible à plus d'espèces végétales au sein d'une communauté.

Chaque espèce interagit potentiellement avec de nombreuses autres. Les communautés peuvent donc être vues comme des réseaux d'interaction (Fig. 1) dans lesquels chaque espèce est intégrée (2). Cela doit être pris en compte lors de l'examen des effets potentiels de la concurrence et de la facilitation à l'échelle de la communauté. Naïvement, la compétition peut être considérée comme une force destructrice, entravant la coexistence des espèces. Les choses ne sont pas si simples, cependant, à cause du principe que « l'ennemi de l'ennemi est un ami ». Si deux espèces sont en compétition et que la seconde est une concurrente supérieure, cela pourrait entraîner l'extinction de la première, à moins qu'il n'y ait une troisième espèce qui soit également en compétition avec la seconde, en la gardant suffisamment en échec pour qu'elles persistent toutes les trois. . De même, la logique naïve selon laquelle les interactions facilitantes doivent être bénéfiques pour la coexistence est remise en question une fois que nous réalisons qu'un groupe de facilitateurs mutuels pourrait créer des conditions si avantageuses les uns pour les autres qu'elles épuisent toutes les ressources, entraînant l'extinction de toutes les autres espèces. Sans considérer le réseau plus large d'interactions, par conséquent, notre capacité à tirer des conclusions sur leurs effets sur la communauté dans son ensemble est limitée. Cet état de fait a signifié que les écologistes ont investi des efforts considérables pour acquérir une compréhension générale de la façon dont la structure du réseau influence la persistance et la stabilité de la communauté (3, 4).

Interactions dans une communauté végétale hypothétique de six espèces (graphique encerclé). Les espèces (nœuds codés par des lettres) exercent une influence compétitive (bleu) ou facilitatrice (rouge) sur d'autres espèces (flèches sortantes) et sont, à leur tour, affectées par elles (flèches entrantes). Dans cette toile d'interaction, tout sous-réseau à trois espèces forme un module de réseau. Trois d'entre eux sont particulièrement mis en évidence (sous-réseaux en dehors du cercle), correspondant aux modules clés d'amélioration de la diversité de Losapio et al. (1) qui impliquent à la fois des interactions compétitives et facilitatrices.

Dans leur étude PNAS, Losapio et al. (1) analyser les données de 166 communautés végétales alpines, où ils déduire l'effet d'une espèce UNE sur une autre espèce B selon que les populations de B ont été observés covariant avec ceux de UNE dans leur proche voisinage. Une association positive a été considérée comme la preuve d'une interaction positive (facilitation), tandis qu'une association négative (augmentation de UNE impliquant la diminution de B) a été retenu comme preuve de concurrence. Bien que cette procédure puisse certainement soulever certaines questions (une association positive pourrait-elle survenir entre des espèces concurrentes préférant des microhabitats similaires ?), la mesure directe des interactions par des expériences de manipulation est notoirement difficile. Par conséquent, de telles manières détournées d'inférer les forces d'interaction, combinées à un certain bon sens dans l'interprétation des résultats, peuvent être les meilleures que l'on puisse faire. Les auteurs ont ensuite vérifié si la prévalence des interactions positives ou négatives était liée à une biodiversité plus élevée – est-il vrai que les communautés avec des interactions plus compétitives ou plus facilitantes abritent globalement plus d'espèces ? La réponse simple est non. Seuls, la prévalence de ces deux types d'interactions n'est pas corrélée avec le nombre d'espèces observé.

C'est là que les auteurs (1) ont tourné leur attention vers des propriétés de réseau plus compliquées que les simples relations par paires de compétition et de facilitation. En particulier, ils se sont concentrés sur des modules d'interaction à trois espèces. Ceux-ci sont obtenus en isolant toutes les combinaisons possibles de trois espèces d'une communauté et en examinant la structure de leurs interactions directes par paires (Fig. 1). Il existe de nombreuses manières différentes d'organiser trois espèces dans un mini-réseau et, bien que les auteurs n'aient pas examiné toutes les configurations logiquement possibles, ils ont considéré un sous-ensemble de 13 possibilités. Parmi celles-ci, trois s'avèrent plus importantes que les autres (Fig. 1) : un type de compétition induite par la facilitation (dans laquelle une espèce en facilite deux autres qui se concurrencent mutuellement) et deux types de facilitation induite par la compétition (deux facilitateurs affectant de manière compétitive ou étant affectés de manière compétitive par une troisième espèce). En examinant la prévalence de ces trois petits modules d'interaction au sein de chaque communauté alpine, les auteurs constatent que leur fréquence est en corrélation avec le nombre total d'espèces. La biodiversité est apparemment liée à ces arrangements simples à trois espèces, dont chacun contient une combinaison d'interactions compétitives et facilitatrices. À leur tour, les auteurs ne trouvent pas la même relation positive entre la diversité des espèces et la prévalence des autres modules à trois espèces qu'ils ont examinés.

Il est important de noter qu'il existe de nombreux modules différents à trois espèces avec un mélange d'interactions à la fois compétitives et facilitantes, mais seuls ceux de la figure 1 sont en corrélation avec la diversité. Ainsi, il ne suffit pas d'avoir n'importe quel mélange d'interactions positives et négatives. Au lieu de cela, leur arrangement particulier est important. Ceci est cohérent avec la conclusion précédente des auteurs (1) selon laquelle la prévalence brute de ces types d'interaction n'a aucun effet sur le nombre d'espèces. Il fournit également des preuves convaincantes que les propriétés structurelles non triviales (bien que toujours simples) des réseaux écologiques sous-tendent l'effet d'amélioration de la diversité. De telles propriétés ont déjà fait l'objet d'une attention en écologie (5), mais leur utilisation reste sporadique. L'étude renforce la nécessité de rechercher des propriétés de réseau plus impliquées, en montrant que les modules à trois espèces peuvent nous dire quelque chose que de simples interactions par paires ne peuvent pas.

De plus, Losapio et al. (1) mettre en lumière l'utilité de renoncer à des informations détaillées sur la force réelle de chaque interaction et de ne considérer que leur type (concurrentiel ou facilitateur). Les chercheurs extérieurs au domaine peuvent trouver étrange que les écologistes tentent fréquemment de donner un sens aux réseaux écologiques sur la base d'informations aussi limitées. Après tout, une communauté où toutes les interactions concurrentielles sont faibles mais où toutes les interactions facilitantes sont fortes est vraisemblablement très différente de la même communauté où c'est l'inverse. En effet, il existe un débat au sein de l'écologie sur l'utilité de cette approche dite topologique, qui ignore les grandeurs des interactions et ne regarde que leur signe (6). Le fait que les auteurs parviennent à obtenir leurs résultats sans utiliser explicitement les forces d'interaction estimées indique qu'il y a de la méthode à la folie.

Ainsi, l'étude (1) fait un excellent travail pour identifier et attirer l'attention sur les propriétés de réseau structurel non triviales qui sont liées à l'augmentation de la biodiversité dans les communautés végétales alpines examinées. Jusqu'à présent, cependant, il ne s'agit que d'une corrélation observée empiriquement entre les deux. Y a-t-il des preuves d'un mécanisme causal à portée de main, c'est-à-dire que la prévalence des trois modules clés (Fig. 1) est la raison de l'augmentation de la richesse en espèces (par opposition, par exemple, le premier étant un artefact statistique du dernier , ou les deux résultant d'une cause commune) ? Pour soutenir qu'il existe effectivement un tel mécanisme, Losapio et al. mettre en place des simulations de modèles théoriques dans lesquelles trois espèces à la fois ont été organisées de l'une des quatre manières. Trois d'entre eux correspondaient aux modules surreprésentés dans des systèmes très diversifiés. La quatrième correspond à ce que l'on appelle la compétition intransitive (7), dans laquelle la première espèce affecte compétitivement une seconde qui affecte une troisième qui, à son tour, affecte la première (formée par l'espèce F−A−B sur la figure 1). Compte tenu de cette topologie de réseau de base, ils ont ensuite paramétré un modèle d'équation différentielle simple et couramment utilisé des interactions entre espèces, les ont intégrés numériquement dans le temps et ont enregistré combien d'espèces persistaient encore après des temps d'attente suffisamment longs. Ce qu'ils trouvent, c'est que le module de compétition intransitive (celui qui n'était pas lié à la diversité des espèces dans les données empiriques) fait que moins des trois espèces survivent, en moyenne, que dans les autres modules.

Cependant, cet exercice de modélisation soutenant l'idée que les trois modules clés de la figure 1 contribuent directement à une plus grande biodiversité est, à mon avis, un maillon faible de l'argument. La persistance théorique dans les trois modules clés n'a été testée que par rapport à un autre module, la concurrence intransitive, probablement parce que la concurrence intransitive a attiré l'attention dans le passé en tant que mécanisme potentiel de promotion de la coexistence (7, 8). Cette focalisation indue sur le module de concurrence intransitive se fait au détriment des autres. En effet, la persistance théorique peut s'être avérée plus élevée dans ceux-ci que dans n'importe lequel des quatre testés. Mais, même si les trois modules clés produisaient une plus grande persistance que tous les autres, on ne sait pas ce que cela prouverait. Après tout, la question n'est pas de savoir si les modules à trois espèces sont meilleurs pour persister isolément, c'est s'ils sont capables de promouvoir la coexistence lorsqu'ils sont intégrés dans un réseau plus vaste. Les deux ne sont pas nécessairement liés (9). Pour reprendre notre exemple précédent, imaginez un module dans lequel chaque espèce facilite l'autre. Isolée, une telle formation peut s'avérer solide comme un roc. Cependant, si la facilitation mutuelle fait que les espèces du module réussissent si bien qu'elles entraînent l'extinction de tous les autres, alors la stabilité isolée ne se traduira pas par la promotion de la diversité dans un cadre de réseau. En fin de compte, la comparaison de modèles des auteurs (1) est trop déconnectée de ce qui peut se passer dans les réseaux réels pour soutenir un lien de causalité entre la prévalence des modules et la diversité des espèces.

Dans l'ensemble, Losapio et al. (1) fournir des preuves convaincantes que la biodiversité et la prévalence de certains modules de réseau impliquant à la fois la concurrence et la facilitation sont corrélées. De plus, leurs travaux attirent l'attention sur l'importance d'examiner les propriétés structurelles supérieures des réseaux pour comprendre les communautés écologiques. Cependant, le lien de causalité entre la fréquence des modules et la diversité des espèces reste faible. Mais cela signifie simplement que les écologistes ne risquent pas encore de manquer de travail. Il existe des opportunités d'affiner les modèles théoriques pour argumenter rigoureusement en faveur de l'effet d'amélioration de la diversité de ces modules, ainsi que des opportunités d'examiner si les mêmes modèles structurels existent dans d'autres communautés en dehors des assemblages de plantes alpines que les auteurs ont analysés.


Les références

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Stockinger, EJ, Gilmour, SJ & Thomashow, MF Arabidopsis thaliana CBF1 code pour un activateur transcriptionnel contenant le domaine AP2 qui se lie au C-repeat/DRE, un élément régulateur de l'ADN agissant en cis qui stimule la transcription en réponse à une basse température et un déficit en eau . Proc. Natl Acad. Sci. Etats-Unis 94, 1035–1040 (1997).

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Biodiversity: Concept, Types and Other Details (With Diagram)

Biodiversity, besides its ecological significance provides a socio-economic and monetary asset to the nation.

Human society depends on biological resources, their diversity and the ecosystems that sustain them to provide essential goods and services.

Concept of Biodiversity:

It has been estimated that more than 50 million species of plants, animals and micro-organisms are existing in the world. Out of these, about 1.4 million species have been identified so far. Each species is adapted to live in specific environment, from mountain peaks to the depth of seas, from polar ice caps to tropical rain forests and deserts. All this diversity of life is confined to only about one kilometer thick layer of lithosphere hydrosphere and atmosphere which form biosphere.

Though the study of environment and ecology is quite old, the term biodiversity has been introduced by Walter Rosen in 1986. Biological diversity or Biodiversity is defined as the variety and variability among the living organisms and the ecological complexes in which they occur.

It refers to the variability’s among species of plants, animals and microorganisms ecosystems ecosystem including terrestrial, aerial, marine and other aquatic system and ecological complexes of which they are part. In simpler terms, biodiversity is the assemblage of different life forms (Fig. 19.1).

If reflects the number of different organisms and their relative frequencies in an ecological system. It includes the organisation of organisms at many levels ranging from complete ecosystems to the chemical components that form the molecular basis of heredity. Thus, biodiversity is sum of all the genes, varieties, species, populations in different ecosystems and their relative abundance.

Scientists are aware of the immense potentials of various life-forms existing on the earth. Our planet’s requirements and services depend mainly on the biological resources. Biological resources not only provide us nourishment, clothing, housing, fuel and medicine but also meet our several other requirements. Therefore the knowledge of biodiversity is of immense utility in planning sustainable livelihood and conserving the natural resources.

Significance of Biodiversity:

Biodiversity, besides its ecological significance provides a socio-economic and monetary asset to the nation. Human society depends on biological resources, their diversity and the ecosystems that sustain them to provide essential goods and services.

Values related to biodiversity can be grouped into three categories as below:

This is assigned to the products that are commercially harvested for exchange in formal markets and is, therefore, the only value of biological resources that is concerned in national income. Biodiversity provides us many products, such as fuel, timber, fish, fodder, skin, fruits, cereals and medicines. In 1994-95 the income from agriculture, forestry and fisheries in India was nearly 30 per cent or 736.88 billion rupees.

Consumption value is related to natural products that are consumed directly, i.e., the goods which do not come under normal circulation of trade. For example, a significant number of such non-timber forest products as soft broom grass and cane come under this category.

Indirect use of biodiversity is of much significance because this value is related primarily with functions of ecosystem and is concerned with national accounting systems. They may provide us indirect benefits as non-consumptive values. Maintenance of ecological balance, conservation of natural resources and prevention of soil erosion may be considered as the examples of indirect use of biodiversity.

Types de biodiversité:

Biodiversity is of three types:

1. Species Diversity:

According to Biological Species Concepts (BSC), species is a basic unit of classification and is defined as a group of similar organisms that interbreed with one another and produce offspring’s and share a common lineage. Species diversity refers to biodiversity at the most basic level and is the ‘variety and abundance of different types of individuals of a species in a given area’. It includes all the species on Earth, ranging from plants such as bacteria, viruses, fungi, algae, bryophytes, pteridophytes, gymnosperms, angiosperms and all the species of animals including unicellular protozoans to mammals.

Certain regions support a more diverse populations than others. Regions that are rich in nutrients and have well balanced climatic factors, such as moderate temperature, proper light and adequate rainfall, show high degree of diversity in their life forms. The tropical areas support more diverse plant and animal communities than the desert and polar areas, as for examples, tropical forest has a higher species diversity as compared to a timber plantation. The regions that are rich in species diversity are called hotspots of biodiversity.

2. Genetic Diversity:

‘Genetic diversity pertains to the range of diversity in the genetic resources of the organisms’. Every individual member of a plant or animal species differs from other individuals in its genetic constitution. Each individual has specific characters, which is due to the genetic makeup or code. The genes present in the organisms can form infinite number of combinations that causes genetic variability.

Thus, we find that each human, who is representative of the same species, i.e. Homo sapiens, is distinct from another. Similarly, there are many varieties within the same species such as rice, wheat, apples, mangoes, etc. that differ from one another in shape, size, colour of flowers and taste of fruits and seeds due to the variations at the genetic level.

The term ‘gene pool’ has been used to indicate the genetic diversity in the different species (Fig. 19.2). This also includes the diversity in the wild species, which through intermixing in nature over millions of years have given rise to newer varieties. The domesticated varieties of agricultural crops and animals have also evolved from the wild gene pool.

The genetic variability is essential for healthy breeding population, the reduction in genetic variability among breeding individuals leads to inbreeding which in turns can lead to extinction of species. In the recent decades, a new science named ‘biotechnology’ has emerged. It manipulates the genetic materials of different species through various genetic re-combinations to evolve better varieties of crops and domestic animals.

3. Ecological/Ecosystem Diversity:

Each ecosystem consists of organisms from many different species, living together in a region connected by the flow of energy and nutrients. The Sun is the ultimate source of energy for all the ecosystems. The Sun’s radiant energy is converted to chemical energy by plants. This energy flows through the different systems when animals eat the plants and then are eaten, in turn, by other animals. Fungi and bacteria derive energy from the decomposing dead organisms, releasing nutrients back into the soil as they do so.

An ecosystem, therefore, is a collection of living components, like microbes, plants, animals, fungi, etc. and non-living components, like climate, matter and energy that are connected by energy flow. Ecological diversity refers to the ‘variability among the species of plants and animals living together and connected by flow of energy and cycling of nutrients in different ecosystems or ecological complexes’. It also includes variability within the same species and variability among the different species of plants, animals and microorganisms of an ecosystem. Thus, it pertains to the richness of flora, fauna and microorganisms with in an ecosystem or biotic community.

The richness of the biosphere in terms of varied life forms is due to the variations in the ecosystems. The earth has a number of ecosystems like grasslands, forests, semi arid deserts, marine, freshwater, wetland, swamp, marshlands (Fig. 19.3) etc. each one having its distinct floral, faunal and microbial assemblages. Ecological diversity represents an intricate network of different species present in local ecosystems and the dynamic interaction among them. The ecological diversity is of great significance that has developed and evolved over millions of years through interactions among the various species within an ecosystem.

Mesurer la biodiversité:

There are various mathematical ways of measuring biodiversity, which calculate the number of species diversity in different regions. The measure of diversity of species is also known as species richness.

Alpha diversity:

This is the diversity in species, i.e. the number of species within a community. This depends on the interaction between the biotic and abiotic factors and also takes into account immigration from other locations.

This is the change in the composition of the species with reference to the changes in the environment.

Gamma diversity:

This refers to the overall diversity and is applied to larger areas in which both alpha and beta diversity are measured.

Value of Biodiversity:

Biodiversity is the most precious gift of nature the mankind is blessed with. The uniqueness of our planet Earth is due to the presence of life manifested through the diversity in flora and fauna. As all the organisms in an ecosystem are interlinked and interdependent, the value of biodiversity in the life of all the organisms including humans is enormous. Besides its ecological and environmental value, biodiversity has significant socio-economic values as well.

The value of biodiversity can be grouped under the following heads:

Environmental Value:

The diverse group of organisms found in a particular environment together with the physical and biological factors that affect them, constitute an ecosystem. Healthy ecosystems are vital to life. The natural environment is responsible for the production of oxygen, maintenance of water-cycle and other biogeochemical cycles.

The more a region is rich in terms of biodiversity, the better are the different cycles regulated. For example, forests regulate the amount of carbon dioxide in the air by releasing oxygen as a by-product during photosynthesis, and control rainfall and soil erosion. As you are well aware, deforestation would further increase carbon dioxide in the earth’s atmosphere leading to greenhouse effect and global warming.

This will cause irreparable damage to all organisms including mankind. Ecosystems depend on the health and vitality of the individual organisms that compose them. As all the organisms in an ecosystem are interdependent, removing just one species can prevent the ecosystem from operating normally.

Consumptive Value:

This is related to natural products that are used directly for food, fodder, timber, fuel wood, etc. Humans use at least 40,000 species of plants and animals on a daily basis. Many people around the world still depend on wild species for most of their needs like food, shelter and clothing (Fig. 19.4 and Table 19.1). The tribal people are completely dependent on the forests for their daily needs. Similarly, fishermen in the coastal areas are dependent on the marine resources. The wood derived from the forests has been used from the birth of civilization as fuel.

Productive Use Value:

This is assigned to products that are commercially harvested and marketed. Almost all the present day agricultural crops have originated from wild varieties. The biotechnologists continuously use the wild species of plants for developing new, better yielding and disease resistant varieties. Biodiversity represents the original stock from which new varieties are being developed. Similarly, all our domesticated animals came from wild-living ancestral species.

Through scientific breeding techniques animals giving better yield of milk, meat, etc. are being developed. The commonly used animal products used by the modem society come from the advances made in the fields of poultry farming, pisciculture, silviculture, dairy farming, etc. Even the fossil fuels like coal and petroleum are the products of biodiversity from the geological past. Most of the drugs and medicines used in the present times are extracted from different plant parts. The commonly used drugs derived from plants are given in Table 19.2 and Fig. 19.5.

The lifestyle of the ancient people was closely interwoven with their surroundings. The life of the indigenous people in many parts of the world still revolves around the forests and environment, even in the modem times. Many of them still live in the forests and meet their daily requirements from their surroundings. Due to modernisation, their habitats are being encroached upon and their very survival is at stake. It is ironic that the societies, whose whole life is intricately associated with the forests, are now not able to use the natural resources for their sustenance.

The biodiversity in different parts of the world has been largely preserved by the traditional societies. Since the indigenous people always protect the forests for their own benefit, the Government should formulate plans to involve such people for environmental protection.

In ancient times, especially in India, the environment in totality i.e. flora, fauna, etc. were held in high esteem. Trees like Peepal, Banyan and Tulsi are still worshipped. Ladies offering water to Tulsi daily is considered good and there are festivals when ladies tie sacred threads around Peepal and Banyan trees and pray for the welfare of their families. Similarly, certain animals and birds were represented as vehicles of Gods and were duly respected. Thus, the different facets of biodiversity were closely linked to the social values in many regions.

Ethical and Moral Values:

It is based on the principle of ‘live and let others live’. Morality and ethics teach us to preserve all forms of life and not to harm any organism unnecessarily. Some people take pleasure in the hunting of animals. People also sometimes degrade and pollute the environment by their unethical actions.

Through proper education and awareness, the people’s conscience against such practices must be raised. We may not be deriving direct benefits from many plants and animals, but should they be harmed because of this? Each species has its own utility in the world of biodiversity and has every right to live.

Aesthetic Value:

The beauty of our planet is because of biodiversity, which otherwise would have resembled other barren planets dotted around the universe. Biological diversity adds to the quality of life and provides some of the most beautiful aspects of our existence. Biodiversity is responsible for the beauty of a landscape. Humans are also attracted towards the biologically rich regions and nobody likes to live or visit a barren place. People go to far off places to enjoy the natural surroundings and wildlife.

This type of tourism is referred to as eco-tourism, which has now become a major source of income in many countries (Fig. 19.6). Eco-tourism includes visiting wildlife sanctuaries, national parks, coral reefs, exotic islands, safaris and trekking in the mountainous and forested areas. In some countries like Nepal, Bhutan, Kenya, Rwanda, eco-tourism has now become the major source of foreign currency income.

In many societies, the diversity of flora and fauna has become a part of the traditions and culture of the region and has added to the aesthetic values of the place. For example, in India, the richness of flora and fauna are depicted in many paintings animals are represented as vehicles of Gods the dances and festivals are intricately associated with nature.

This refers to the value of biodiversity that is yet unknown, but needs to be explored for future possibilities and use. Scientists have discovered and named about 1.75 million species, which is of utmost importance. We should preserve all the world’s biodiversity that can be used by the future generations.


Hui‐Ting Chan, Yuhong Xiao, William C. Weldon, Steven M. Oberste, Konstantin Chumakov, Henry Daniell

Susana Sánchez‐León, Javier Gil‐Humanes, Carmen V. Ozuna, María J. Giménez, Carolina Sousa, Daniel F. Voytas, Francisco Barro

Jean‐Yves Paul, Harjeet Khanna, Jennifer Kleidon, Phuong Hoang, Jason Geijskes, Jeff Daniells, Ella Zaplin, Yvonne Rosenberg, Anthony James, Bulukani Mlalazi, Pradeep Deo, Geofrey Arinaitwe, Priver Namanya, Douglas Becker, James Tindamanyire, Wilberforce Tushemereirwe, Robert Harding, James Dale

Marc Ghislain, Arinaitwe Abel Byarugaba, Eric Magembe, Anne Njoroge, Cristina Rivera, María Lupe Román, José Carlos Tovar, Soledad Gamboa, Gregory A. Forbes, Jan F. Kreuze, Alex Barekye, Andrew Kiggundu


Voir la vidéo: BTS1 BTC - Chapitre 10: Biologie végétale Partie 1 (Janvier 2022).