Thème II Alimentation et environnement

Thème II
Alimentation et environnement
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Chapitre IV
Production alimentaire et environnement
Acquis
 Dans un milieu, les êtres vivants établissent entre eux des relations alimentaires. Une chaîne
alimentaire schématise ce type de relations. Les maillons successifs sont habituellement reliés par
des flèches qui signifient « est mangé par ».
 Les êtres vivants grandissent et grossissent : ils produisent donc de la matière. Animaux et
végétaux, formés des mêmes constituants organiques, sont des producteurs de matière organique.
 Les végétaux chlorophylliens n'utilisent que des éléments minéraux (eau, ions minéraux et
dioxyde de carbone) pour conduire leur matière organique.
 Le rendement de la production végétale peut être améliorée en utilisant certaines pratiques
culturales (irrigation, engrais, désherbage, lutte contre les ravageurs...)
Problématiques
 Comment est organisée la production de matière le long de la chaîne alimentaire ?
 Que devient la matière consommé et comment s'effectue le transfert de matière organique d'un
maillon de la chaîne à un autre ?
 Quels sont les particularités des agrosystèmes (milieux crées et entretenus par l'Homme à des
fins agricoles) par rapport aux écosystèmes naturels ?
 Quelles pratiques culturales permettent une amélioration de la productivité ?
 Quelles sont les conséquences sur la santé et l'environnement de certaines pratiques agricoles ?
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I. Réseau trophique et production alimentaire
A. La production végétale est la base de la production animale
1. Un exemple de chaîne alimentaire
Chaîne alimentaire : suite d’êtres vivants dans laquelle chaque individu mange celui qui le précède. Cette
succession de niveaux trophiques est le support d’un transfert de matière depuis les producteurs jusqu’aux
consommateurs.
Réseau trophique : ensemble des relations alimentaires entre les êtres vivants d’un écosystème. Il est
constitué de plusieurs chaînes alimentaires.
Au sein d’un écosystème, les êtres vivants dépendent les uns des autres : un végétal chlorophyllien est
consommé par un animal phytophage qui, lui-même, est consommé par un animal zoophage. Une telle
structure ordonnée constitue une chaîne alimentaire. La place d’un être vivant dans une chaîne alimentaire
représente son niveau trophique.
Les végétaux chlorophylliens sont à l'origine de toutes les chaînes alimentaires : ce sont les seuls à produire
de la matière organique à partir de matières premières strictement minérales. Ils sont qualifiés pour cette
raison de producteurs primaires alors que les animaux, quel que soit leur régime alimentaire, sont des
producteurs secondaires : ils doivent tous consommer de la matière organique provenant d'autres êtres
vivants (animaux ou végétaux) pour produire leur propre matière organique.
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2. La construction d'une pyramide des biomasses
Le passage d’un niveau trophique au niveau supérieur est caractérisé par des pertes importantes qui
entraînent une diminution progressive de la biomasse (masse totale des êtres vivants d’un écosystème, d’un
niveau trophique, d’une espèce, voire d’un individu). On définit ainsi le long des chaînes alimentaires, une «
pyramide des biomasses ».
Dans une chaîne alimentaire, la masse de matière produite au niveau d'un maillon de la chaîne est
systématiquement très inférieure à la masse de matière ingérée (et provenant du maillon précédent). On
peut ainsi apprécier l'efficacité avec laquelle un organisme synthétise sa propre matière vivante à partir de
ses aliments.
On peut aussi évaluer le rendement du passage de matière d'un maillon à l'autre de l'écosystème : c'est le
rapport entre la masse de matière produite par les consommateurs d'un maillon donné et la masse de
matière prélevée (les aliments) dans la production du maillon précédent.
Dans les écosystèmes naturels, ce rendement est de l'ordre de 10% en moyenne. Par exemple, une vache,
pour grossir de 1 kg, doit consommer plus de 10 kg d'herbe.
Il est donc possible de schématiser le rendement global d'une chaîne alimentaire en représentant chaque
maillon par un rectangle dont l'aire est proportionnelle à la biomasse présente à un moment donné.
Exemple : il faut 2211 kg de luzerne pour « produire » 1035 kg de veau, eux-mêmes nécessaires pour
alimenter un jeune garçon de 12 ans de 48 kg.
II. Le fonctionnement des agrosystèmes
Un écosystème naturel est naturellement équilibré : à chaque niveau, la biomasse est stabilisée grâce aux
interactions avec les autres niveaux. Par exemple, une augmentation de la biomasse des herbivores favorise
la niveau suivant (prédateurs des herbivores). La prédation devient alors plus importante, ce qui réduit la
biomasse des herbivores.
Un agrosystème est en revanche un système déséquilibré. Les espèces végétales sélectionnées pour être
cultivées de manière intensive. Une telle production suppose des prélèvements importants d'ions minéraux
dans le sol. Contrairement à ce qui se passe dans un écosystème naturel, la restitution naturelle au sol de
ces éléments minéraux est très faible.
A. Un exemple d'agrosystème : un champ de maïs
Les végétaux chlorophylliens sont autotrophes au carbone, il n'est donc pas nécessaire d'apporter une
source de carbone minéral supplémentaire. En revanche, les plantes prélèvent l'azote dans le sol sous
forme de nitrates ou de nitrites.
De plus, les plantes, tout comme les animaux, ont des besoins très variés en différents éléments. Les autres
éléments importants sont le potassium (K), l'oxygène (O) et le phosphore (P) ainsi que de très nombreux
oligo-éléments.
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L'Homme doit ainsi compenser l'exportation massive d'ions minéraux par des apports d'engrais équivalents.
Des analyses du sol permettent de vérifier que ces apports sont convenables et maintiennent les teneurs
des différents éléments chimiques du sol à des valeurs satisfaisantes.
Ces analyses permettent aussi d'éviter des apports excessifs qui auraient pour conséquence, après
lessivage des soles, une pollution des eaux de surface ou des nappes phréatiques.
B. Une protection contre les ennemis des cultures
Les parasites sont des espèces vivantes qui vivent obligatoirement aux dépens d'autres espèces (ils y sont
fixés, voire à l'intérieur). Les individus parasités sont appelés hôtes. On compte de très nombreux parasites
des plantes cultivées : ceux-ci se nourrissent des tissus et des molécules des végétaux. Le parasitisme
aboutit à un affaiblissement de l'hôte et conduit, dans le cas d'un agrosystème, à une forte baisse du
rendement.
Les ennemis des cultures sont variés (animaux, végétaux, champignons, bactéries, virus) :
Les plantes adventices (ou « mauvaises herbes ») à croissance rapide étouffent les plantes
cultivées
Les ravageurs sont des animaux qui dévorent les plantations. On les trouve soit à l'état de larves
(chenilles, larves souterraines) soit à l'état adulte (rongeurs, oiseaux, insectes...)
Les parasites (champignons microscopiques, bactéries, virus) se multiplient très rapidement et sont
responsables de nombreuses maladies (mildiou (taches brunes sur les feuilles puis flétrissement),
oïdium (feutrage blanc sur les feuilles))
Près d'un quart de la production mondiale serait perdue en raison de ces différents ennemis.
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