Écophysiologie Quelles études et applications chez les animaux et légumes

La Écophysiologie C'est la branche de l'écologie qui étudie la réponse fonctionnelle des organismes dans leur adaptation aux changements environnementaux. Chaque être vivant doit s'adapter à son environnement pour survivre et cette adaptation est à la fois structurelle et fonctionnelle.

Cette discipline est également connue sous le nom d'écologie physiologique ou de physiologie environnementale et génère à la fois des connaissances de base et appliquées. Ainsi, il est possible de connaître la relation entre la physiologie d'un organisme et des altérations environnementales.

Expériences écophysiologiques. Source: Rasbak [CC BY-SA 3.0 (http: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0 /]]

De même, l'écophysiologie fournit des informations dans le domaine de la production végétale et animale pour générer des aliments. Par exemple, les études de l'écophisiologie des plantes tolérantes aux conditions environnementales extrêmes ont été utiles dans l'amélioration génétique.

De même, les études écophysiologiques permettent d'établir quelles sont les conditions environnementales les plus appropriées pour atteindre une plus grande productivité animale. Ainsi, les plages de variation des facteurs environnementaux peuvent être établis pour offrir un réconfort aux animaux dans les unités de production.

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Ce qui étudie l'écophysiologie?

L'écophysiologie est une discipline où la physiologie et l'écologie convergent. Physiologie La science qui étudie le fonctionnement des êtres vivants et de l'écologie aborde les relations entre les êtres vivants et leur environnement.

En ce sens, l'écophysiologie étudie la relation dynamique entre l'environnement changeant et les adaptations du métabolisme végétal ou animal avant ces changements.

- Expérimentation écologique

Pour atteindre son objectif, l'écophysiologie applique à la fois la recherche descriptive et la méthode expérimentale. Pour cela, identifiez les facteurs physiques qui agissent sur l'environnement et déterminez son effet sur le corps.

Ces facteurs peuvent être des ressources utilisées par l'organisme pour la survie ou les conditions qui affectent son opération. Par la suite, la réponse physiologique de l'organisme vivant est établie avant les variations dudit facteur.

Systèmes métaboliques impliqués

Il est nécessaire d'identifier les systèmes organiques et fonctionnels impliqués dans la réponse adaptative de l'organisme au changement d'un certain facteur. Par exemple, lorsqu'il y a des changements de température, il y a une réponse du système de thermorégulation de l'individu.

Conception expérimentale

L'écophysiologie recoure la conception d'expériences pour établir la réponse physiologique de l'organisme aux changements d'un facteur. Un exemple de cela peut être soumis à des individus, d'une espèce végétale à différentes concentrations de sel dans le substrat.

- Types de changements environnementaux

Une fois les facteurs à étudier, il est nécessaire d'identifier les changements qui se produisent dans l'environnement et leur caractère temporel, définissant trois types:

Changements cycliques

Ces changements sont récurrents périodiquement, comme l'alternance des stations climatiques ou de jour et de nuit. Avant ceux-ci, l'être vivant a également développé un fonctionnement cyclique après le rythme du changement environnemental.

Cycle de jour et de nuit. Source: Caliver [CC0]

Par exemple, la chute des feuilles pendant la saison sèche pour réduire la transpiration avant le déficit hydrique. Dans le cas des animaux, il existe également des adaptations à ces changements cycliques; Par exemple le changement de plumage de certains oiseaux.

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Le Nival Perdiz (Lagopus Muta) de la toundra a une homochromie de saison et présente un plumage blanc hivernal tandis qu'au printemps, il se transforme en tons sombres et variés. Ainsi, son camouflage est adapté à l'uniforme Blanche-Neige puis aux tons sombres de l'environnement pendant le reste de l'année.

Une autre adaptation animale aux changements cycliques est l'hibernation des ours et d'autres espèces dans les temps d'hiver. Cela implique des changements dans le rythme métabolique qui incluent la réduction des fonctions corporelles, telles que la température et la fréquence cardiaque.

Changements aléatoires

Ces types de changements se produisent au hasard, sans régularité établie. Par exemple, le glissement de terrain d'une pente montagneuse, d'une marée noire ou de l'arrivée d'un nouveau prédateur ou d'un pathogène.

Ces types de changements représentent un plus grand risque d'espèces, car ils se produisent considérablement dans ces cas, la réponse des organismes dépend de la plasticité dans les fonctions existantes.

Changements directionnels

Ce sont des changements dans l'environnement causés intentionnellement par l'être humain à certaines fins. Un cas de ceci est la déforestation d'une forêt pour établir un pâturage ou l'intervention d'une zone humide pour cultiver du riz.

- Postulats généraux

Partant de l'accumulation de preuves expérimentales et observationnelles dans le domaine naturel, l'écophysiologie essaie de définir des postulats généraux. Ce sont des principes généraux qui émergent de la régularité de certaines réponses physiologiques aux changements environnementaux.

Loi minimum liebig

Sprengel (1828) a postulé que le facteur déterminant dans la croissance d'un organisme est le plus rare de l'environnement. Par la suite, ce principe a été popularisé par Liebig (1840) et est connu comme la loi du minimum ou de la loi de Liebig.

Bartholomew (1958) a appliqué ce principe à la distribution des espèces, soulignant qu'il est déterminé par le facteur environnemental le plus limitatif.

Loi sur la tolérance de Shelford

En 1913, Víctor Shelford a déclaré qu'une certaines espèces existe dans une amplitude de variation définie pour chaque facteur environnemental et ses interactions. C'est ce que l'on appelle des limites de tolérance, à l'extérieur desquelles l'espèce ne survit pas.

Droit de tolérance de Shelford. Source: http: // écologie environnementale.Wikispaces.com / [cc by-sa 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Ce principe définit que dans l'amplitude de la variation d'un certain facteur environnemental, il y a trois états possibles pour le corps. Ces états sont un stress et une intolérance physiologiques optimaux.

En ce sens, dans la bande optimale du facteur, les populations de l'espèce seront abondantes. Lorsque vous s'éloignez de l'optimale, une zone de stress est entrée où les populations diminuent et en dehors de la limite de tolérance, l'espèce disparaît.

- Technologie numérique et écophysiologie

Comme en science, les études écophysiologiques ont été renforcées par le développement de nouvelles technologies. En raison de sa nature expérimentale, cette discipline particulière a été favorisée par le développement de la technologie numérique.

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De nos jours, il existe une diversité d'appareils électroniques portables qui permettent de mesurer les facteurs environnementaux sur le terrain. Parmi ceux-ci figurent des rayons solaires, la température, l'humidité relative, la zone foliaire, entre autres.

Exemples d'applications chez les animaux

- Effet de la température sur les animaux reproducteurs

Un domaine très pertinent est l'écophysiologie appliquée à la production animale qui cherche à comprendre la réponse des animaux reproducteurs à la variation des facteurs environnementaux. L'un de ces facteurs est la température, en tenant compte de la tendance actuelle à augmenter la température moyenne globale.

Homeothermie

Les animaux reproducteurs sont principalement des homeothermes, c'est-à-dire qu'ils maintiennent leur température interne stable malgré les variations environnementales. Ceci est réalisé grâce à l'investissement en énergie chimique pour compenser l'augmentation ou la diminution de la température extérieure.

Ce processus de compensation de température externe est obtenu par la thermorégulation, qui implique l'hypothalamus, le système respiratoire et la peau.

Pose de poulets

Il a été déterminé que l'heure de la journée qu'elle se nourrit d'un poulet à la productivité est importante pour la productivité. Dans ce cas, cela a à voir avec la capacité d'assimiler les aliments en fonction de la contrainte thermique.

Pose de poulets. Source: Pely (Allan H.M.) [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Si la nourriture est fournie aux heures les plus chaudes de la journée, le poulet assimile moins et sa production diminue. Par conséquent, l'augmentation de la température ambiante implique une diminution de la productivité des poulets de corral.

Bétail

L'augmentation de la température oblige les animaux à activer les mécanismes physiologiques de la thermorégulation. Cela implique un investissement énergétique volé à la prise de poids ou à la production de lait.

D'un autre côté, en augmentant la température, les animaux varient leurs priorités alimentaires. Dans ces cas, l'apport en eau augmente et diminue la consommation de matière sèche, avec la perte de poids qui en résulte.

- Pollution et grenouilles

Les études écophysiologiques permettent à la physiologie des espèces animales de se rapporter à leur environnement et d'établir les effets négatifs possibles de la pollution. Un exemple de ceci est l'état actuel de menace à laquelle les grenouilles et les crapauds sont soumis.

Pollution de la grenouille (Atelopus zeteki). Source: Brian Gratwicke [CC par 2.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 2.0)]

Environ la moitié des 6.500 espèces connues d'amphibiens sont menacées d'extinction. Ces animaux sont très sensibles aux changements de la température, de l'humidité ou des polluants environnementaux.

La respiration et la circulation des amphibiens

La physiologie de la respiration des amphibiens est très particulière, car ils respirent à la fois par les poumons et à travers la peau. Quand ils sont hors de l'eau, ils utilisent les poumons et dans l'eau, ils respirent à travers leur peau qui est perméable à O2, au CO2 et à l'eau.

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Impact

La forme de respiration rend ces animaux sensibles à l'absorption des éléments polluants de l'air et de l'eau. D'un autre côté, étant donné la faible concentration d'oxygène dans l'eau, ils s'affaiblissent parce qu'ils ne l'absorgent pas correctement.

Dans ces conditions, ils peuvent mourir ou s'affaiblir et être sensibles à l'attaque des champignons et des bactéries pathogènes. L'une des plus grandes menaces est le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis, qui inhibe le flux d'électrolytes dans la peau.

Exemples d'applications dans les plantes

- Écofisiologie des plantes de zones arides

Le réchauffement climatique entraînera certaines zones pour produire certaines cultures en raison de la loi de la tolérance. C'est-à-dire que des facteurs tels que la disponibilité de l'eau seront hors de la plage de tolérance aux espèces.

Xérophytes. Source: Tomas Castelazo [CC BY-SA 2.5 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5)]

Cependant, les espèces de zones arides ont développé des stratégies pour s'adapter au déficit hydrique. En ce sens, la recherche en écophysiologie des plantes dans les zones arides fournit des moyens possibles d'amélioration génétique des plantes.

Osmolites

L'une de ces stratégies est la modification de l'expression génétique pour produire des protéines qui aident à tolérer le déficit hydrique. Parmi ces protéines figurent les osmolites qui contribuent aux cellules qui maintiennent leur turgidité même avec peu d'eau.

La connaissance de ces protéines et de leur métabolisme peut être utilisée par le génie génétique pour améliorer les cultures.

- Plantes halophiles écophisiologie

L'un des problèmes auxquels l'agriculture est confrontée est la salinité des sols en raison de la concentration de sels qui ajoutent des eaux d'irrigation. Dans la mesure où plus de sols sont salinés, l'extension des terres agricoles disponibles pour la production alimentaire est plus faible.

Halophiles

Cependant, il existe des espèces de plantes adaptées pour survivre dans des conditions de forte concentration de sels dans le sol. Ce sont les plantes halophytes si appelées (Halos= sel; Phyto= plante).

Ces espèces ont développé une série d'adaptations morphologiques et physiologiques comme mécanismes pour éviter l'absorption du sel, l'immobiliser ou l'excréter.

Plantes halophytes comme la nourriture

La connaissance de l'écophysiologie de ces plantes sert de base au développement de systèmes agricoles et à les utiliser comme sources alimentaires. De cette façon, les espèces halophytes cultivées dans des sols agricoles salinés peuvent être utilisés comme aliment pour les bovins

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