Relations trophiques au sein d'un écosystème

Introduction :
Pour se nourrir l’Homme cultive les sols et élève des animaux. Il transforme ainsi des
écosystèmes en agrosystème. Qu’est-ce qu’un agrosystème ? Comment est-il géré
par l’Homme ? A-t-il un impact sur l’environnement ?
I Comparaison écosystème/Agrosystème
Ecosystème : ensemble constitué d’un biotope ou milieu et d’une biocénose (ensemble des êtres
vivants peuplant ce milieu)
Agrosystème : Ecosystème modifié et contrôlé par l'Homme et dédié à l'exercice de l'agriculture
(cultures, élevage, échanges de produits, ...).
L’énergie lumineuse est la source d’énergie nécessaire au fonctionnement des deux systèmes.
Elle est fixée par les producteurs primaires grâce à la photosynthèse. ( fabrication de molécules
organiques à partir de CO2 et d’énergie lumineuse).
Belin, première ES/L
Activité :
1. Complétez le réseau trophique d’un écosystème avec les termes adéquats : carnivore,
producteurs secondaires, herbivores, décomposeurs, producteurs primaires, consommation,
pertes par respiration, excréments et cadavres, restitution
Correction :
2. Construisez le réseau trophique d’un agro-système en prenant celui de l’écosystème comme
modèle.
Un écosystème est un milieu dans lequel les conditions de sol, de température, d’humidité,
d’ensoleillement sont relativement homogènes. Ces caractéristiques physico-chimiques
constituent le biotope de l’écosystème. La forte biodiversité qui caractérise la plupart des
écosystèmes naturels repose sur des interactions complexes entre les espèces et le biotope. Au
cours de la photosynthèse, les végétaux chlorophylliens convertissent l’énergie lumineuse en
énergie chimique. Cette dernière servira à produire de la matière à partir de l’eau , du CO2 et des
sels minéraux du sol. Cette conversion a un rendement très faible : la productivité primaire
représente 0.1% de l’énergie solaire reçus par l’écosystème. Cette biomasse végétale produite
est suffisante pour alimenter un réseau trophique : la matière ne fait que circuler d’un niveau à un
autre pour être au final restituée par les décomposeurs. (Ainsi les atomes circulant dans votre
organisme ont l’âge du système solaire (4.5Ga) alors que la matière proprement dite de votre
organisme a au plus votre âge.)
Il n’en va pas de même pour l’énergie. A chaque consommation, 90% de l’énergie prélevée est
utilisée pour la respiration et perdue sous forme de chaleur : pour fabriquer 1Kg de carnivore de
premier niveau, il a fallu consommer 10 Kg d’herbivores qui eux-mêmes ont nécessité 100Kg de
végétaux. Ainsi la quantité d’énergie stockée sous forme de molécules organiques (ou
productivité secondaire), décroît fortement quand on s’élève dans le réseau trophique.
source : bordas première ES/L 2002
source : bordas première ES/L 2002
II Amélioration des rendements
A/ Flux de matière et d’énergie.
Les échanges de matière entre les différents compartiments d’un écosystème s’équilibrent
alors que dans un agrosystème, il y a des exportations ( voir paragraphe 1). Si l’agriculteur
ne compense pas les pertes par des engrais, le sol s’épuisera rapidement et les rendements
seront de plus en plus faibles. Il en est de même pour l’eau : la culture du maïs ou du coton
sont très gourmandes en eaux.
source : bordas première ES/L 2002
On constate sur le graphique que le rendement maximal est obtenu avec une dose d'engrais
de 150 kg/ha. On en déduit qu'il ne sert à rien de mettre trop d'engrais car ils ne seront pas
tous utilisés.
En étudiant les besoins des plantes en minéraux pricipaux, on constate qu'elles n'ont pas
toutes les mêmes besoins. Il s'agira donc pour un agriculteur d'adapter la dose d'engrais à la
plante qu'il cultive. Cela limitera l'impact sur l'environnement et lui coûtera moins cher.
Belin, première ES/L, 2012
On constate qu'en irriguant au moment de la production des tiges secondaire, le rendement
de mais est moins important que si on arrose au moment de la formation des épis de maïs.
On en déduit qu'il vaut mieux plus arroser la plante au moment où elle produit l'élément que
l'on cherche à récupérer
Dans un agrosystème, l’Homme élimine toute herbe non désirée afin de favoriser la plante
cultivée pour l’accès à la lumière, à l’eau et aux ions minéraux du sol. La biodiversité
végétale est ainsi maintenue artificiellement à un niveau très bas par différentes pratiques :
déforestation, désherbage mécanique ou chimique, travail du sol, paillage…
Le biotope est également modifié :

Le labour pour faciliter l’installation du système racinaire
http://www.web-agri.fr/machinisme-batiment/tracteur-manutention-transport/article/mecanisation-charges-tracteur-1151-69723.html

L’irrigation permet de satisfaire les besoins en eau.
http://www.blog-materiel-agricole.fr/materiel-agricole/lirrigation-intelligente-pour-economiser-leau/
Pour maintenir l’agrosystème en équilibre, il est nécessaire de réaliser des apports appelés
« intrans ».

Pesticides dont fongicides ( tue les champignons), insecticides, herbicides, raticides…..

Engrais minéraux (azote N, phosphore P, potassium K) pour compenser les exportations
de sels minéraux lors de la récolte.

Engrais organiques : fumiers, lisiers
source : bordas première ES/L 2002
B/ Sélection individus
Les paysans ont de tout temps cherché à modifier les animaux d’élevage et les plantes
cultivées. Les croisements réalisés par les scientifiques aujourd’hui, permettent d’obtenir des
variétés aux caractéristiques homogènes et présentant une vigueur hybride des deux
parents et avantageuse pour l’agriculteur.
http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=652, auteur Allain Gallien
Il existe aussi une sélection génétique chez les animaux (vaches laitières à forte production
de lait ou de viande).
Exemple de la race charolaise : Depuis 1920 on a cherché à améliorer la conformation et
l’épaisseur des masses musculaires, à obtenir une poitrine plus profonde, des membres
raccourcis mais sans exagération, pour conserver l’aptitude à parcourir de grands pâturages.
Boeuf 1860, gravure, Cours d'histoire naturelle, C. DE MONTMAHOU, 1869
http://imss-www.upmf-grenoble.fr/~atenciam/INFo6/TDs/TD1/Sujet/
Ces qualités permettent l’expansion de la race dans les régions voisines de la Vendée
(Anjou, Poitou, Charentes), dans le Sud-Ouest (milieu du Bassin Aquitain), dans le nord de
la France et en montagne pour le croisement industriel. Cette évolution se fait jusqu’en 1950
grâce aux Concours qui montrent aux éleveurs le type d’animal à produire et au Herd Book
qui n’inscrit que les animaux conformes au standard. Puis apparaissent de nouvelles
méthodes de sélection basées sur des critères plus objectifs d’appréciation de la croissance
et de la valeur bouchère.
La sélection sur les qualités de viande et de rusticité ont fait de la Charolaise la première
race allaitante française, présente aujourd’hui dans plus de 80 départements et utilisée en
race pure comme en croisement.
La modification des plantes cultivées par transgénèse (introduction d’un gène extérieur)
pourrait permettre de réduire l’utilisation des insecticides, de valoriser de nouvelles terres et
ressources en eau, ou encore d’améliorer certaines qualités des aliments.
http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2988, auteur Allain Gallien
III Impacts écologiques de nos choix alimentaire
Au cours du XX) siècle, la population mondiale a été multipliée par 4 et bien qu’1 milliard de
personnes souffrent de la faim, le niveau de vie s’améliore dans les pays émergents. Ces
deux phénomènes augmentent fortement la demande mondiale en produits animaux. Il faut
l’équivalent de 10 Kg de végétaux pour obtenir 1 Kg de bœuf. De plus cette production
nécessite 300m2 de surface au sol et 13 000 litres d’eau. Ainsi, la pression exercée sur les
ressources naturelles augmente : le sol, l’eau, le pétrole, servent à produire des végétaux
dont l’énergie est à 90% dissipée par la respiration des animaux d’élevage. La production d’1
kg de steak libère 60 fois plus de gaz à effets de serre que celle d’un kilo de pain. Les
besoins des élevages industriels sont tellement importants, qu’ils utilisent des aliments
produits sur des terres récemment mises en culture au détriment d’écosystèmes naturels
tropicaux.
Doc 1 :
On constate que la production de viande est la production qui libère le plus de CO2 pour un
kilo de produit.
Doc 2 :
On constate que la production de viande est la production qui nécessite la plus grande
surface au sol pour 1 kg de produit.
Doc 3 :
On constate qu'une fois de plus la production de viande est celle qui nécéssite le plus
d'apports en eau.
Doc4 : Il en faut de l'énergie pour du maïs.....
svt.ac-dijon.fr
Il y a plusieurs impacts de ce type de culture :
1) Impact sanitaire : la pollution des nappes phréatiques par les engrais
source : bordas première ES/L 2002
On constate que les régions consommant le plus d'engrais pour les cultures présentent les
plus forts taux de pollution des eaux souterraines. Quel risque cela a-t-il sur la santé ?? lisez
le doc ci-après.
source : bordas première ES/L 2002
et celui-ci :
source : bordas première ES/L 2002
Les nitrates arrivent dans les eaux souterraines ou de surface par "lessivage":
source : bordas première ES/L 2002
- Afin d'éviter tout risque d'épidémie et d'énormes pertes financières, les animaux d'élevage
sont gavés d'antibiotiques qui se retrouvent dans leur chair que nous mangeons !!
source : bordas première ES/L 2002
source : bordas première ES/L 2002
- pour augmenter la production de viande, les animaux sont parfois nourris aux hormones qui
peuvent elles aussi se retrouver dans leur viande
source : bordas première ES/L 2002
2) Impact sur les sols
http://www.agirinfo.com/?p=807
On est de plus en plus nombreux sur Terre et il faut loger tout le monde. Ainsi les villes
s'étendent au détriment des surfaces de culture. En 1960, on disposait de 0,5ha/individus de
terres cultivables, actuellement on compte 0,23ha/individus de terres cultivables et en 2050
0.15ha/individus. Ceci oblige les agriculteurs à augmenter leurs rendements sur leur même
parcelles ou à trouver de nouvelles terres à cultiver.
https://sites.google.com/site/bantegnies/seconde/chapitre-3-unite-1
Extrait du journal Le Monde, 3 juin2008
En France, les grandes déforestations pour dégager de l'espace dédié aux cultures a eu lieu
au Moyen âge. Actuellement nous n'avons plus de surface potentiellement exploitable ce qui
explique que nous importions beaucoup de produits. Les pays émergent l'ont bien compris et
exploitent des surfaces jusqu'ici sauvages pour en faire des zones cultivables au détriment
de la faune et de la flore sauvage.
3) impact sur l'eau
http://www.ladocumentationfrancaise.fr/cartotheque/repartition-ressources-eau-monde-2000.shtml
http://www.ladocumentationfrancaise.fr/cartotheque/repartition-ressources-eau-monde-2000.shtml
La consommation en eau pour la production agricole augment fortement et épuise les
réserves. Sur la carte de sprojections de disponibilité en eau en 2025 on consate que
beaucoup de pays vont être face à une pénurie d'eau ( Asie, afrique du nord..)
4) impact sur la biodiversité :
Source : Banque de schéma de svt-Dijon
Le labour détruit l'habitat naturel des animaux décomposeurs du sol. Or ceux-ci sont
indispensables pour recycler le peu de matière morte rester dans le champ après récolte.
Les pesticides ne tuent pas que les insectes dits "ravageurs"
source : bordas première ES/L 2002
IV Pratique agricole et développement durable
Les engrais sont le plus souvent apportés sans chercher à adapter leur nature et leur dose
aux besoins réels de la culture. Il faut tenir compte :






De la nature du sol
De la culture précédente et des restitutions effectuées
Des pertes par lessivage
Des apports atmosphériques
L’état phytosanitaire des plantes
Des objectifs de rendement
Les éléments nutritifs apportés ne sont pas toujours consommés et peuvent être entraînés
vers les eaux de surface (rivière, lacs….) ou vers les nappes phréatiques. Les nitrates et les
phosphates en excès, provoquent la prolifération des végétaux aquatiques. Lorsque ceux-ci
meurent, leur décomposition consomme le dioxygène contenu dans l’eau, entraînant la mort
de la plupart des animaux : c’est le phénomène d’eutrophisation.
source : bordas première ES/L 2002
Les pesticides représentent un risque quand ils ont peu ou pas biodégradables. On les
retrouve alors dans tous les milieux (atmosphère, eau, sol..)= et parfois à des centaines de
kilomètre de leur lieu d’émission. Ces polluants se transmettent d’un niveau à un autre dans
les réseaux trophiques et subissent une bioaccumulation : 1 Kg de carnivore contient donc
tous les résidus de pesticides des 10 kg d’herbivores qui ont été nécessaires à sa
fabrication. Ces résidus sont très toxiques et parfois cancérigènes.
http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1829
Le concept de développement durable postule que les générations actuelles ont le
droit de satisfaire leurs besoins mais aussi le devoir de ne pas compromettre le droit
des générations futures de satisfaire les leurs. Un tel développement doit concilier les
dimensions sociales, économiques et écologiques. L’agriculture intensive a probablement
évité des famines au cours du XX° siècle mais elle pose des problèmes d’équité sociale et
d’environnement. Dans de nombreuses régions mal adaptées à l’agriculture intensive et
dans les pays pauvres, l’agriculture paysanne est encore très pratiquée. Sa productivité est
limitée et produit peu de surplus pouvant faire l’objet d’un commerce. Elle nourrit la famille.
Une très grande diversité d’espèces et de variétés végétales sont cultivées grâce à des
savoirs et des savoirs-faires traditionnels permettant d'économiser l’eau de lutter sans
pesticides et de préserver la fertilité du sol sans engrais minéraux. Ils consomment peu
d’énergie fossile et sont socialement plus équitables et plus respectueux de l’environnement.
Cependant ils ne peuvent à eux seuls subvenir aux besoins alimentaires d’une humanité de
plus en plus nombreuse et urbaine.