Exposé sur le zooplancton
- 1. Faculté des Sciences de Tunis – Département de Biologie 2014/2015 Section LFSNA3 – TD Ecosystème marin Ben Cherifa Bilel Laabidi Maryem Chamem Marwa Guizani Asma Ghediri Amyra
- 2. A- Introduction générale sur le Zooplancton B- Le Micro zooplancton C- Le Méso zooplancton D- Le Macro zooplancton E- Les gélatineux macro planctoniques F- Conclusion
- 3. • Qu'est-ce que le plancton ? Le mot Plancton vient du grec « Plankton » qui signifie « errer »: organismes errants dans la colonne d’eau. Le plancton est l’ensemble des végétaux et animaux aquatiques qui dérivent au gré des courants. Généralement microscopiques ou de petite taille, ils sont capables de mouvements limités, mais incapables de se déplacer à contre- courant. Contrairement au plancton, le necton regroupe les animaux pouvant lutter activement contre le courant grâce à leur nage puissante, comme les calmars, les poissons pélagiques (harengs, sardines, thon…), les mammifères marins (baleines, dauphins…) et les crustacés. Le plancton se divise en deux grands règnes : le plancton végétal, phytoplancton, constitué d’algues presque toutes unicellulaires, appelées de ce fait microalgues ou microphytes. Leur taille varie de quelques micromètres à plusieurs centimètres, jusqu'à plus d'un mètre pour les grandes méduses qui sont les plus grands représentants du plancton.
- 4. • le plancton animal, zooplancton: regroupe des organismes unicellulaires ou pluricellulaires qui, comme tous les animaux, consomment de la matière organique déjà constituée. Les organismes qui le composent ont une densité légèrement supérieure a l’eau, ils sont donc confrontés à un problème: ne pas couler. Il remonte la nuit vers la surface pour se nourrir de phytoplancton et redescend pendant la journée vers les eaux plus profondes. Il échappe ainsi aux prédateurs et économise de l’énergie car la température est moins élevée. • composé de deux groupes : - le zooplancton permanent (Holoplancton) : organismes unicellulaires ou pluricellulaires qui passent toute leur vie sous forme planctonique. - le zooplancton temporaire (Méroplancton) : regroupe un ensemble d’organismes vivant sous forme planctonique pendant la phase larvaire de leur développement, pour ensuite devenir benthiques (ex : crustacés, mollusques). • Le plancton constitue la quasi-totalité du poids des habitants de la mer, poissons, crustacés et baleines compris ! • Le plancton est la base de l’alimentation de tous les individus marins.
- 5. •Le plancton est souvent classé selon sa taille, liée au type de filtre utilisé pour le recueillir. Nous distinguerons donc : Megaplancton (ex : grosses méduses, colonies de salpes), Macroplancton, Mesoplancton (encore visible à l'œil nu) Microplancton (filtre en toile), Nanoplancton (filtre à café), Picoplancton (bactéries et eucaryotes), Femtoplanctonm (essentiellement des virus) B- Le Micro zooplancton Le microplancton a une taille comprise entre 20 et 200 μm. On y trouve en particulier les organismes unicellulaires et des larves de plancton.
- 6. 1-Les foraminifères Les foraminifères sont des protozoaires unicellulaires apparus au Cambrien inférieur (540 Ma), qui se sont surtout développés à partir du Trias. Leur cellule est entourée d'une coquille calcaire (test) perforée de minuscules orifices (Foramen). Leur cytoplasme émet des pseudopodes qu’ils utilisent essentiellement pour leur déplacements et nutrition. Petits par la taille, ils présentent un grand intérêt en géologie. Ils prennent une part importante dans la Stratigraphie, la formation des roches calcaires, dans la Paléoécologie et la Paléogéographie. Nutrition Leur régime alimentaire est constitué de bactéries, d'algues, de larves (de mollusques, d'échinodermes ou de crustacés), et de déchets variés . Reproduction et croissance Les foraminifères ont un cycle de reproduction complexe haplodiplobiontique : alternance d’une génération haploïde et d’une génération diploïde. La phase sexuée est cependant absente chez certaines espèces. Chaque foraminifère commence sa vie dans une loge simple qui va se complexifier ou se multiplier avec la croissance. Chaque nouvelle loge ajoutée est plus grande que la précédente, et certaines espèces peuvent ainsi mesurer plusieurs centimètres à partir d'un certain âge, tout en demeurant unicellulaires.
- 7. Cycle de vie d'un foraminifère
- 8. Il existe deux groupes de foraminifères : - Les foraminifères benthiques : Ils vivent, soit dans la partie supérieure du sédiment, soit fixés ou adhérents principalement sur divers macrophytes (algues ou phanérogrames). Ils sont connus depuis environ 600 millions d'années. Ammonia beccarii buccella frigida Trochammina Bulimina
- 9. - Les foraminifères planctoniques : Ils sont connus depuis le Jurassique moyen- supérieur (plus de 150 m.a) et sont toujours présents dans le plancton des océans actuels. Certains d'entre eux abritent, dans leur cytoplasme, des algues vertes unicellulaires symbiotes et colonisent préférentiellement les zones superficielles les mieux éclairées des océans (épiplancton). Globigerina Globorotalia Globotruncana
- 10. Critères de description •Test de nature variable: Agglutiné : accumulation de particules détritiques (Famille des Orbitolinidae); ubiquistes et sont les seules qui subsistent au-dessous de 4 000 à 5 000 m. Calcaire microgranuleux: test constitué de microgranules de calcite alignées en fibre (test pseudofibreux) : Famille des Fusulinidae
- 11. Calcaire hyalin : test transparents et perforés d’aspect vitreux (Ex. les Superfamilles importantes des Globotruncanacea, Globorotaliacea, et Globigerinacea qui sont à Hyalin fibroradié ) et la Famille des Nummulitidae à hyalin granulaire. Sont répandues partout sauf aux très grandes profondeurs. Calcaire porcelané : test formé de petits cristaux de calcite, le test apparaît très blanc et évoque la porcelaine (F. Alveolinidae, Miliolidae) ; vivent surtout dans les eaux superficielles.
- 12. 2-Les Radiolaires •Ces organismes dont la taille est comprise entre 50 et 300 µm sont des eucaryotes monocellulaires (protistes) hétérotrophes (protozoaires) appartenant au clade des Rhizaires. Ils possèdent un squelette à base de dioxyde de silicium SiO2 (on parle de plancton siliceux) autour duquel rayonnent de fins pseudopodes. •Ils vivent en principe à l’état isolé, mais il existe quelques formes coloniales dans lesquelles chaque individu garde son identité fonctionnelle propre. •Ils vivent dans les grandes profondeurs et ont existé à toutes les époques géologiques du Cambrien à l’actuel. •Leur cytoplasme contient fréquemment des symbiontes photosynthétiques (zooxanthelles). Ils sont donc abondants dans la partie superficielle de la colonne d’eau, mais leur test s’y dissout facilement s’il n’est pas transporté vers les profondeurs. Classification Les Radiolaires appartiennent au grand taxon des Cercozoaires, comme, en particulier, les Foraminifères. L’ensemble des Radiolaires comprend lui-même trois groupes:
- 13. les Polycystines (Polycystina), au squelette solide en opale, les Acanthaires (Acantharea) et les Phéodaires (Phaeodarea), dont les éléments squelettiques vacuolaires, de composition siliceuse plus complexe, se dissolvent plus rapidement dans l’eau de mer. Le registre fossile étudié par les paléontologues des Radiolaires est donc quasi-exclusivement constitué de Polycystines. Ceux-ci se divisent encore en deux ensembles de morphologies différentes, les Nassellaires et les Spumellaires. Les Polycystines Nassellaires se caractérisent par un test grillagé, issu d’un spicule fondamental en fer à cheval, sur lequel viennent s’ajouter des arches, formant une cloche (cephalis) réticulée à symétrie axiale. Lamprocyclas maritalis
- 14. Les Polycystines Spumellaires présentent une symétrie radiale, dérivée d’une coque sphérique. Diacanastrum sp. Croissance squelette Spumellaire
- 15. •Intérêts scientifiques •Les Radiolaires figurent parmi les organismes lithogènes : Ils représentent la composante principale des boues siliceuses des grands fonds. Leurs tests, accumulés et cimentés fournit des radiolarites ou des jaspes. •Ils sont de bons outils biostratigraphiques. •Les radiolaires ont passionné les scientifiques du XIXe siècles par la variété et la géométrie de leurs formes. Le scientifique, peintre et naturaliste Ernst Haeckel en fut notamment un grand admirateur, et en décrivit par dessin de très nombreuses espèces, dont les plus beaux exemplaires furent réunis dans son chef- d'oeuvre : Formes artistiques de la Nature qui est un livre de lithographies illustratives de sciences naturelles.
- 16. 3-Les acanthaires Constituent l'un des trois groupes d'Actinopodes. Dans la classification phylogénétique, ils sont regroupés avec les Radiolaires et les Héliozoaires . Leur test est essentiellement constitué de Célestine (matière organique et sulfate de strontium ). C'est un organisme unicellulaire, émet des pseudopodes porteurs d'algues symbiotiques (les zooxanthelles ) Les acanthaires ressemblent aux radiolaires, mais leurs piquants sont très ordonnés (un peu comme les méridiens et latitudes terrestres) : on parle alors de spicules polaires, équatoriales ou encore tropicales. Amphilonche elongata Acanthochiasma fusiforme
- 17. .
- 18. •Sont des Eucaryotes unicellulaires caractérisés par la présence de cils vibratiles à leur surface à au moins un instant de leur cycle. •Ils constituent un embranchement des Alvéolites •Ils consomment généralement du phytoplancton ou des bactéries. Leur taille est généralement comprise entre 20 µm et 200 µm. Les ciliés représentent un groupe important et relativement homogène. •Les ciliés possèdent deux noyaux. Le plus volumineux (macronucleus) gère la vie végétative de la cellule. Le plus petit (micronucleus) intervient dans la reproduction de la cellule. •Les ciliés se nourrissent par phagocytose. On distingue une zone d'ingestion (cytopharynx) et une zone d‘égestion (cytoprocte).
- 19. •La reproduction asexuée des ciliés se produit par étranglement transversal, alors que la reproduction sexuée est caractérisée par une conjugaison entre deux cellules, sans production de gamètes. •Les ciliés fréquentent surtout les lieux humides et sont le plus souvent carnivores et prédateurs, bactériophages, voire végétivores. Quelques-uns sont symbiotes, d'autres parasites. •La classification des ciliés est assez complexe. On distingue généralement quatre lignées: •Les prostomata sont primitifs et ont une ciliature buccale peu différenciée Didinium (prédateur) Entodinium (symbiote)
- 20. Balantidium coli (parasite) •Les karyorelicta sont aussi primitifs, marins pour la plupart. •Les polyhymenophora On en distingue deux classes. Les hétérotriches sont des ciliés d'eau douce et saumâtre Spirostomum Stentor
- 21. Les spirotriches ont souvent des cils agglutinés (cirres) sur lesquels ils " marchent " Stylonychia •Les hypostomata sont caractérisés par la position ventrale de leur cytopharynx.
- 22. C- Le Méso zooplancton
- 23. LES COPEPODES
- 24. • Les copépodes sont un groupe de petits crustacés, libres et parasites , vivant dans l'eau de mer et dans presque tous les habitats d'eau douce. Ils n'ont ni branchies ni carapace, et ne présentent qu'un seul œil, médian, dit « œil nauplien ». Ils nagent par petits sauts, à l'aide d'antennes natatoires. Les femelles sont reconnaissables à leurs deux sacs ovigènes latéraux. Certaines espèces de copépodes sont parasites de cnidaires, mollusques, crustacés, ascidies, poissons . La morphologie des espèces parasites est très différente de celle des espèces de copépodes libres. Là où ils sont nombreux, ils peuvent constituer jusqu'à 60 % de la biomasse du zooplancton océanique.
- 25. corps en deux parties (région antérieure ovoïde regroupant le céphalosome et le thorax, région postérieure, courte et cylindrique, correspondant à l'abdomen terminée par un organe en forme de furca. Céphalosome constitué par la fusion des 5 segments céphaliques avec le 1er segment thoracique. Antennules ; ces fausses antennes sont longues et dures. Elles portent de nombreuses soies sensorielles et semblent servir de balanciers lors de la nage. Antennes : plus courtes et biramées. pièces buccales constituées de mandibules biramées avec à leur base une expansion chitineuse denticulée et durcie sur leur couronne par de la silice. Abdomen composé de 4 ou 5 segments avec sur l'élément terminal l'anus (dorsal) au-dessus de deux rames caudales articulées et garnies de soies (furca) Thorax en 5 segments libres, chacun garni d'une paire de pattes natatoires biramées garnies de soies.
- 26. Alimentation Les copépodes herbivores du plancton sont presque toujours des filtreurs. Ils utilisent leurs appendices buccaux pour créer des courants qui convergent vers un système de soies formant un tamis qui concentre la nourriture avant que celle-ci ne soit conduite vers la bouche et ingérée. Les copépodes herbivores se nourrissent principalement de plancton végétal (diatomées, mais aussi dinoflagellés, chrysophycées, ou cryptophycées).
- 27. Les copépodes carnivores du plancton ne filtrent pas l'eau mais capturent directement leurs proies après avoir détecté leur mouvement ou leurs effluves chimiques. Ces proies peuvent être des protozoaires comme les radiolaires, de très petits organismes pluricellulaires tels que les rotifères, des larves d'autres crustacés du plancton ou encore d'autres copépodes. Ces proies sont généralement plus grandes que celles capturées par les copépodes filtreurs mais ne dépassent que très rarement la taille du copépode lui-même.
- 28. Les copépodes omnivores alternent entre des comportements filtreur et prédateur en fonction des conditions environnementales. Leur régime alimentaire peut inclure des détritus organiques lorsque ceux-ci sont abondants dans le milieu. Ces détritus sont souvent colonisés par de nombreuses bactéries qui améliorent leur valeur nutritionnelle.
- 29. Reproduction Chez les copépodes les sexes sont toujours séparés. La reproduction nécessite un accouplement car les gamètes ne sont pas émises directement dans le milieu. La reproduction à lieu toute l'année ou saisonnière selon les espèces. L'adoption de l'un ou l'autre de ces comportements dépend souvent du rythme et de l'abondance des ressources nutritives ainsi que de la température.
- 30. • le mâle mature est attiré par l'émission de phéromones par la femelle. • Ces phéromones possèdent un champ d'action assez large comparé à la taille des copépodes, un mâle pouvant repérer une femelle à plus de 10 cm soit plus de 100 fois sa propre taille. • Une fois la femelle repérée, le mâle s'en approche et la saisie au niveau de l'abdomen à l'aide de sa cinquième paire de pattes modifiée en crochets et en s'aidant parfois de ses antennes préhensiles. • Il peut alors déposer une sorte de sac allongé contenant le liquide séminal, le spermatophore, à proximité de l'orifice génital de la femelle. • Le mâle relâche ensuite la femelle assez rapidement.
- 31. • le contenu du spermatophore est transféré vers une spermathèque où il est conservé par la femelle. • Le spermatophore ou la spermathèque délivrera les spermatozoïdes nécessaire à la fécondation des œufs au fur et à mesure que ces derniers seront produit par la femelle. • Les œufs fécondés sont ensuite conservés dans un ou deux sacs ovigères jusqu'à l' éclosion • Puis relâchés directement dans le milieu selon l'espèce considérée.
- 33. Développement Le développement des copépodes compte 12 stades distincts répartis en 6 stades naupliens (N1 à N6) et 6 stades copépodites (C1 à C6), le dernier de ces stades correspondant à l'état adulte. Comme chez tous les arthropodes, le passage d'un stade à l'autre n'est pas progressif mais il est marqué par une mue au cours de laquelle l'animal quitte son ancienne enveloppe (cuticule) et en met à jour une nouvelle. Une fois le stade adulte atteint et contrairement à d'autres crustacés, la croissance des copépodes s'arrête et il n'y a plus de mues.
- 34. Les 3 premiers stades naupliens, de forme globalement ovoïde, ne possèdent que 3 paires d'appendices : les antennules, les antennes et les mandibules. Aucune segmentation n'est encore visible. Au cours des stades 4 à 6, les prémices d'une segmentation ainsi que l'ébauche d'appendices supplémentaires apparaissent mais l'animal est encore très différent de son aspect adulte.
- 35. Au cours du passage du dernier stade nauplien au premier stade copépodite, les changements sont plus importants. Le premier stade copépodite présente en effet l'aspect du futur adulte. La segmentation apparaît clairement et les deux premières paires de pattes sont présentes. Les passages successifs du premier au dernier stade copépodite se traduisent par une augmentation du nombre de segments ainsi que par une augmentation du nombre de paires de pattes jusqu'à 4, 5 ou 6 paires selon l'espèce et le sexe considéré. C'est au passage au stade adulte (C6) que s'achève la différentiation du segment génital et de la dernière paire de patte.
- 36. Les copépodes étant des organismes poïkilothermes. La durée de leur développement est fortement influencée par la température. Elle dépend également, mais dans une moindre mesure, de l'abondance et de la qualité des ressources nutritives. Chez les petites espèces des zones tempérées, le passage de l'œuf à l'adulte prend généralement quelques semaines alors que chez de grandes espèces des zones arctiques ou antarctiques il peut prendre plusieurs mois.
- 37. Ecologie Les copépodes jouent un rôle très important dans l'équilibre écologique de la plupart des écosystèmes. Ils constituent un lien entre le monde microbien au sein duquel ils puisent leur nourriture et les nombreuses espèces de poissons, de crevettes ou de méduses qui s'en nourrissent. Sans ce lien, une grande partie de la production primaire ne parviendrai pas et de nombreuses espèces aquatiques ne pourraient donc pas se développer. De plus, par la prédation qu'ils exercent sur les populations algales et microbiennes, les copépodes évitent parfois le développement excessif de ces populations qui pourrait conduire à l'asphyxie de certains milieux. Ils participent par divers mécanismes au recyclage de la matière organique et permettent le transport ou la rétention d'éléments fondamentaux comme le carbone ou l'azote.
- 38. LES CLADOCERES Les cladocères (Cladocera) ou puces d'eau sont de petits crustacés aquatiques. leur nombre de segments est très réduit, avec un thorax et abdomen fusionnés. Une carapace simple repliée de part et d'autre de la ligne dorsale les recouvre. Leurs déplacements natatoires, saccadés, sont permis par les mouvements des antennes très développées. Quelques espèces sont marines et beaucoup sont benthiques.
- 40. Nutrition
- 41. Ecologie Les grands cladocères contribuent aux équilibres écologiques de plusieurs manières : comme source de nourriture (particulièrement riche en protéine) pour de nombreuses espèces . en filtrant l'eau pour se nourrir et en assurant ainsi un contrôle des populations phytoplanctoniques et de diverses ciliés (paramécies) et bactéries, de l'eau. Ces organismes entretiennent la clarté des mares, permettant une meilleure pénétration de la lumière dans les couches profondes de la colonne d'eau. Daphnia magna peut par exemple filtrer et manger plusieurs milliers de petites algues vertes par heure en filtrant jusqu'à 80 ml par 24 heures, soit une capacité de filtration pour 20 individus de 1 litre d'eau en 24 heures.
- 42. en permettant - grâce à cette limpidité de l'eau une désinfection accrue par les rayons UV solaires. en mélangeant les couches thermiques et salines des eaux stagnantes, ce qui évite les "eaux mortes" ou appauvries parce que trop chaudes en surface ou trop minéralisées en limitant les pullulations d'algues filamenteuses de surface (tant que les nitrates et phosphates ne sont pas surabondants).
- 43. LES OSTRACODES Les Ostracodes (Ostracoda) sont une classe de crustacés microscopiques. Certaines espèces sont utilisées comme indicateurs de leur environnement actuel ou passé (paléo environnement). Ils ont été testés comme bio- indicateurs de certaines pollutions, dont en France en Baie de la Slack par exemple. Environ 7 000 espèces actuelles ont été décrites et beaucoup d'autres ont existé et disparu avant elles, ces espèces fossiles étant encore d'excellents indicateurs stratigraphiques.
- 44. Le corps des ostracodes est entièrement enfermé dans une carapace constituée de deux valves, le plus souvent calcaires, articulées dorsalement. Leur taille varie de 0,3 mm à environ 5 cm (0,5–3 mm pour la plupart des espèces). Seules les extrémités de quelques appendices sortent ventralement de cette carapace quand les animaux se déplacent sur le substrat ou quand ils nagent dans la colonne d'eau.
- 46. Les ostracodes occupent tous les milieux marins et d'eau douce. On les trouve des sources aux sédiments profonds. Leur répartition stratigraphique va de l'Ordovicien supérieur à nos jours. Il n'y a pas de consensus pour les formes du Cambrien (en phosphate). Certains ostracodes ont un organe bioluminescent qu'ils utilisent comme défense contre la prédation et, dans quelques cas seulement présent dans les caraïbes, pour l'accouplement.
- 47. Les Chétognathes
- 48. Ce sont de petits Invertébrés (6-80) mm) dont la structure est simple. Le corps allongé et terminé par une nageoire La tête porte deux yeux. Très voraces La bouche est entourée de crochets et de soies très mobiles servant à capturer les proies.
- 49. Ces animaux sont présents dans toutes les mers. Certaines espèces vivent dans les eaux superficielles tandis que d'autres vivent entre 200 et 1000 mètres, voire jusqu'à 5000 mètres. Les Chétognathes effectuent des migrations verticales pour se rapprocher de la surface pendant la nuit.
- 50. sont de petits crustacé d'une taille généralement de l’ordre du centimètre. Très abondants dans le milieu marin notamment dans la zone de balancement des marées, ils colonisent également les eaux saumâtres et les eaux douces.
- 51. Le corps des amphipodes, comme celui de l’ensemble des eu malacostracés est constitué de 19 segments (somites) 5 pour le céphalon (« tête »), 8 pour le péréion (« thorax ») 6 pour le pléon (« abdomen »).
- 54. Le Bathynome géant est un isopode marin qui fait partie de la famille des crustacés. Son corps, de couleur brun à gris violacé, est de forme allongée et son exosquelette est composé de 14 segments articulés, tête et abdomen compris, disposant chacun d’une paire de pattes. Le large abdomen est arrondi et équipé de 12 à 14 pointes terminales. La tête est surmontée de deux paires d’antennes et ses mâchoires sont équipées de quatre paires de mandibule, Il a deux larges yeux sous formes de triangles de 18 mm et espacés de 25 mm.
- 55. Milieu de vie : C’est un cas de gigantisme abyssal et il se trouve dans tout le golfe du Mexique, des Antilles, du golfe du Bengale, la mer Rouge et l’océan Indien. On pense qu’il a une préférence pour les sols boueux ou argileux. On le trouve aussi dans des profondeurs allant de -170 à - 2 140 mètres, là où la température des eaux est en 4 et 9°C. Aux Antilles, on le trouve dans des profondeurs allant de – 500 à – 1000 mètres.
- 57. Ces sont des crustacés plus complexes , les Euphausiacés évoquent eux aussi de petites crevettes (10 à 40 mm) pourvues d'organes lumineux.
- 58. Les Euphausiacés: chez lesquels les huit paires de pattes thoraciques se ressemblent toutes, sont bifurquées et portent de petites branchies à leur base, ce qui en fait des pattes locomotrices et respiratoires. Leur corps a l'allure générale de celui des Crevettes.
- 59. Milieu de vie: vivent généralement dans la profondeur des mers, et sont remarquables par les organes phosphorescents qu'elles possèdent sur diverses parties du corps.
- 73. CONCLUSION Le réchauffement est une des menaces possibles, la plus souvent citée, avant l'acidification ou la pollution. Il agit de plusieurs manières : la « stratification » des eaux qu’il engendre, implique une moindre remontée de sels nutritifs pour le zooplancton. La partie mobile du zooplancton contribuant elle-même indirectement à la formation des nuages, et au mélange des couches thermiques et de densité différente, ce cycle pourrait s’auto-entretenir, d’autant que les poissons, qui contribuent aussi au mélange des couches de surface sont également de moins en moins nombreux, alors que les zones marines mortes sont en augmentation. • Des régressions importantes du zooplancton semblent être déjà survenues, notamment il y a environ 55 millions d'années, à une période justement caractérisée par une augmentation des taux de gaz à effet de serre.