Les principaux embranchements de la vie sous-marine

1. Les principaux embranchements de la vie sous-marine Emmanuel Bernier

2. La photosynthèse • Un besoin vital : l’échange de matière et d’énergie (= alimentation ou trophisme) • Molécules organiques « CHONP » • Photosynthèse chlorophyllienne : • = synthèse de matière organique endogène • = autotrophie pour le carbone • = production primaire • = végétal • 6 CO2 + 6 H2O + Elumineuse C6H12O6 + 6 O2 • Écologie : lumière, profondeur, calcaire

3. unicellulaires Phytoplancton : diatomées, dinoflagellés Symbiotiques : zooxanthelles, zoochlorelles -900 Ma unicellulaires (selon les pigments utilisés pour la photosynthèse) rouges : algue à crochets, coralline, lithophyllum brunes : rissoella, padine, cystoseire (rouge !) vertes : acétabulaire, codium, caulerpe, halimède algues -800 Ma tissus non différenciés à un corps (thalle) pigmenté, siège de la photosynthèse plantes posidonies, cymodocées, zostères -55 Ma tissus différenciés à feuilles, tige, vaisseaux, racines Les végétaux marins

4. Les thallophytes (algues) • Principal producteur primaire de la planète (110 GTC/an versus 60 pour les végétaux terrestres) rôle fondamental dans l’absorption du CO2 • Premier maillon de la chaîne alimentaire marine (phytoplancton) • Le thalle est l’appareil végétatif (réactions physiologiques) • flotteurs (sargasses, laminaires, kelp) • calcification • La base sert à la fixation (haptères), pas à l’alimentation • Reproduction sexuée (gamètes) ou asexuée (émission de spores, bouturage) fronde stipe base (crampons, haptères)

5. Utilisation des algues • Alimentation • humaine : consommation directe, gélifiants, stabilisants • animale : farines • Agriculture : amendement les sols acides (maërl), engrais • Pharmacie : anticoagulants, vitamines, oligo-éléments • Cosmétique : gélifiants, émulsifiants

6. Les algues et la lumière Photophiles / Sciaphiles : • Algues vertes : généralement près de la surface • Algues brunes : succession d’espèces en fonction de la profondeur • Algues rouges : utilisation des radiations vertes de la lumière solaire  plus profondes

7. Codium fragile Codium bursa Acetabularia acetabulum Halimeda tuna Algues vertes

8. Dictyota dichotoma Cystoseira sp. Padina pavonica Rissoella verruculosa Algues brunes

9. Peyssonnelia sp. Corallina elongata Asparagopsis armata Sphaerococcus coronopifolius Algues rouges

10. Le coralligène • Mécanisme comparable aux récifs coralliens • Bio-construction végétale (algues calcaires : halimède, udotée, peyssonnelia, mésophyllum, pseudolithophylum,…) et animale (madrépores, bryozoaires) • Destructeurs : cliones, lithophages, vers Anfractuosités, habitats et micro-habitats pour une faune abondante

11. Les algues encroûtantes du coralligène Lithophyllum incrustans Pseudolithophyllum expansum Lithophyllum lichenoides

12. Les porifères

13. Les porifères : caractéristiques générales • « porteurs de pores » • « Parazoaires » : pas de véritables tissus, les fonctions sont remplies par des cellules spécialisées • 2 couches de cellules (interne et externe) séparés par un milieu intérieur (mésoglée + cellules spécialisées) parcouru d’un réseau de canaux • Aucune symétrie • Très fort pouvoir de régénération • Exclusivement aquatiques : filtreurs actifs fixés • Des cellules caractéristiques : les coanocytes

14. flagelle collerette Vacuoles digestives Les porifères : schéma d’un choanocyte • Filtrage très fin • Ressource abondante • Peu de concurrence Mais • Risque de colmatage en eau chargée

15. Les porifères : autres cellules • Pinacocytes : constituent la tunique de l’éponge • Spicules : « squelette » de l’éponge • Cellules spécialisées : • Production de gamètes • Métabolisme • Sécrétion des spicules, du collagène (spongine), de substances toxiques

16. Les porifères : types d’organisation os po ascon sycon leucon

17. Les porifères : écologie • Biotopes : • Toutes profondeurs • Filtreurs actifs  pas besoin de courant  grottes,… • Fixés : nécessitent un substrat • Micro-filtreur : eau peu chargée • Défenses : spicules, toxines • Impliqués dans différentes symbioses (zooxanthelles, pagures) • Prédateurs : nudibranches, étoiles de mer

18. Les porifères : reproduction • Essentiellement asexuée : bourgeonnement + scissiparité • Sexuée : • Émission de spermatozoïdes (éponges fumantes) • Inhalation des spermatozoïdes par les ostioles • Fécondation dans « l’éponge maternelle » • Émission des larves par les oscules • Larves pélagiques  fixation & métamorphose

19. Les porifères : exemples

20. Les cnidaires et les cténaires

21. Les cnidaires : caractéristiques générales • Cellules organisées en tissus • Diploblastiques = tissu interne et tissu externe séparés par une substance acellulaire : la mésoglée • 2 formes : polype (fixée) et méduse (libre) • Cavité gastrique ouverte par une bouche – anus (entourée de tentacules) • « Cnid » = ortie = urticant : cnidocyste • Pas de concentration des structures nerveuses et sensorielles

22. Mésoglée Bouche - anus Cavité gastrique Tentacule Endoderme Ectoderme Cavité gastrique Corps Endoderme Bouche - anus Mesoglée Ectoderme Disque Tentacules pédieux MÉDUSE POLYPE Les cnidaires : schéma général

23. Les cnidaires : schéma d’un cnidocyste Au repos Après activation

24. Hydrozoaires (hydraires) Symétrie d’ordre 1 Scyphozoaires (méduses) Symétrie d’ordre 4 Anthozoaires (« animaux fleurs ») Octocoralliaires (gorgones) Symétrie d’ordre 8 Hexacoralliaires (anémones) Symétrie d’ordre 6 Les cnidaires : classification Emb. Cnidaires Classe Sous-Classe

25. Les cnidaires : écologie • Biotopes : • Presque exclusivement marins • Pélagiques : méduses, siphonophores (hydrozoaires libres) • Fixés : anthozoaires (filtreurs passifs  courant) • Impliqués dans différentes symbioses (anémones) • Microphages (plancton, micro-particules) ou carnivores (anémones) • Essentiellement coloniaux (sauf méduses, cérianthes et anémones) • Prédateurs : tortues & poissons-lune (méduses), nudibranches (hydraires)

26. Les cnidaires : reproduction • Sexuée : larve pélagique  fixation  polype (hydres) ou colonie (octocoralliaires) • Asexuée : bourgeonnement + scissiparité (hydres, hexacoralliaires) • Alternance de cycle polype asexué – méduse sexuée (hydrozoaires & scyphozoaires)

27. Les cnidaires : exemples (1)

28. Les cnidaires : exemples (2)

29. Les cténaires • Diploblastiques comme les cnidaires (un tissu interne et un tissu externe séparés par la mésoglée) • Pélagiques • Corps ovoïde, mou et translucide • Une bouche, mais pas d’anus (pores excréteurs) • Ex : béroe, groseille de mer,ceinture de Vénus

30. Les crustacés

31. Les crustacés : caractéristiques générales • Arthropodes = pattes articulés • Métamérisation = répétition de segments • Tête (céphalon), Thorax (péréion), Abdomen (pléon) • Paires d’appendices biramés (spécialisation) • Exosquelette : carapace chitineuse (parfois calcifiée) • Þ croissance par mues • Yeux composés (arthropodes) • Succession de stades larvaires

32. Les crustacés : articulations

33. Les crustacés : anatomie externe

34. Les crustacés : spécialisation des appendices • Locomotion (nage, reptation) • Préhension • Alimentation • Mastication • Fonction sensorielle (antennes) • Respiration • Reproduction

35. Les crustacés : oxygénation / respiration La carapace empêche la diffusion cutanée  nécessité de branchies :

36. Les crustacés : oxygénation / circulation Système circulatoire ouvert : Le cœur pompe le sang dans les branchies et le renvoie dans des lacunes pour alimenter les différents organes

37. Les crustacés : écologie • Biotope très diversifié selon les groupes : • Marin ou dulcicole • Pélagique (krill) • Benthique, d’abyssal à supra-littoral et terrestre • Impliqués dans différentes symbioses (nettoyage, anémones) • Détritivores et nécrophages, généralement nocturnes (Décapodes), Planctonophages (Cirripèdes), Parasites (Isopodes)

38. Exemple du cycle vital de la langouste Les crustacés : reproduction • Généralement sexuée, mais … • Hermaphrodisme simultané (Cirripèdes) • Hermaphrodisme successif (Isopodes) • Cycles parthénogénétiques lorsque les conditions sont favorables (Daphnies) • Stades larvaires pélagiques

39. Emb. Arthropodes Ss-Emb. Chélicérates (araignées, scorpions , limules, pycnogonides) Uniramés (insectes) Trilobites (…) Crustacés(40000) Classe Copépodes (8000) Cirripèdes (1300) Malacostracés (30000) Ordre Stomatopodes (squille, 400) Isopodes (cloporte, anilocra, 8500) Euphosiacés (krill, 100) Décapodes (11000) Ss-Ordre Anomoures (galathées, pagures, 1000) Brachioures (crabes, araignées, 6000) Macroures (langoustes, cigales, 2000) Natantia (crevettes, 2000) Reptantia Les crustacés : classification (principaux groupes)

40. Les bryozoaires

41. Les bryozoaires : caractéristiques générales • Embranchement des Lophophoriens • Couronne de tentacules ciliés en fer à cheval autour de la bouche (lophophore) : filtreurs microphages passifs • Ectoderme rigide en logette (cystide) abritant la partie mobile (polypide) • Tube digestif en U avec un anus proche de la bouche, mais extérieur au lophophore (ectoprocte) • Pas d’appareils ventilatoire ni circulatoire : diffusion à travers les tissus et brassage du liquide interne par les mouvements du polypide • Pas d’appareil excréteur : lorsque l’accumulation de toxines est trop importante, le polypide meurt et le cystide en régénère un nouveau • Exclusivement coloniaux (aspect de mousse : « bryo ») • Formes ramifiées ou encroûtantes

42. Les bryozoaires : organisation type lophophore lophophore polypide cystide ganglion nerveux anus bouche intestin oesophage estomac zoïde muscle rétracteur

43. Les bryozoaires : vue des cystides cystides Porella cervicornis (bois-de-cerf) Sertella septentrionalis (dentelle de Neptune)

44. Les bryozoaires : écologie • Majoritairement marins • Biotopes : • Fixés (substrat dur ou végétal) • Souvent sciaphiles • Principal agent animal de construction du coralligène • Filtreurs passifs microphages (phytoplancton, bactéries, micro-particules) • Exclusivement coloniaux : encroûtant ou ramifié (bugula) • Compétition d'espace avec algues encroûtantes, ascidies, éponges,… • Prédateurs : nudibranche, planaires, oursins, crustacés (pycnogonides)

45. Les bryozoaires : reproduction • Asexuée : • fort pouvoir de bourgeonnement • création d’un nouveau cystide par bourgeonnement • le nouveau cystide produit son polypide • Sexuée : • zoïdes hermaphrodites et auto-fécondables éventuellement spécialisés (gonozoïdes) • ovipares ou ovovivipares • certains zoïdes sont spécialisés dans l’incubation des œufs (oïdes) • éclosion d’un larve planctonique ciliée • fixation, métamorphose et bourgeonnement : nouvelle colonie

46. Les bryozoaires : exemples

47. Les vers

48. Les vers : caractéristiques générales • Corps mou et allongé (vermiforme) • Pas de véritables pattes (parapodes) • Fort pouvoir de régénération • Plusieurs embranchements : • plathelminthes (vers plats) • annélides (vers annelés) • échiuriens (bonellie) • Et aussi : nématodes, némertiens, siponculiens, priapuliens

49. Les plathelminthes : classification Environ 14000 espèces 3 classes principales : • Turbellariés : planaires marins et dulcicoles • Cestodes : endoparasites (ténias) • Trématodes : endoparasites (douve du foie)

50. Les turbellariés : schéma général • Plats !  augmentation du rapport surface / volume • Ganglion cérébral prolongé par 2 chaînes neurales longitudinales • Pas d’appareils ventilatoire ni circulatoire : diffusion à travers le tégument • Tube digestif ramifié à un seul orifice, la bouche • Excrétion par protonéphridies et pores excréteurs • Appareil génital hermaphrodite (protandrie) • Soies sensorielles, 1 paire d’yeux photosensibles, pas de rhinophores