Cours 3 - CFPPA Ariège Comminges

UCG 2 OI 2.1
Sciences
Cours 3
Les
écosystèmes
Réalisé par Carine TRAVERT
C.F.P.P.A Ariège-Comminges - BP N° 70111 - 09 103 PAMIERS CEDEX
( 05.61.67.04.60 4 05.61.67.49.87 : [email protected]
Site INTERNET : www.pamiers.educagri.fr/cfppa
1
1 Définition : ......................................................................................................................... 3
2 Exemples d'écosystèmes : ............................................................................................ 3
3 Interactions au sein des écosystèmes : ................................................................... 4
3.1 Interactions entre êtres vivants et environnement :........................................ 4
3.1.1 les facteurs édaphiques (du sol) :................................................................. 4
3.1.2
les facteurs climatiques :............................................................................. 4
3.1.3 les facteurs chimiques :................................................................................. 4
3.1.4 les facteurs topographiques:........................................................................ 4
3.2 Relations entre les êtres vivants : ........................................................................ 5
3.2.1 Les relations intra-spécifiques : ...................................................................... 5
3.2.2 Les relations inter-spécifiques : ..................................................................... 5
3.2.2.1 Favorables : ................................................................................................. 5
3.2.2.2 Défavorables : ............................................................................................ 5
4 Dynamique des écosystèmes : ...................................................................................... 6
4.1 Le réseau trophique : ................................................................................................ 6
4.2 Les niveaux trophiques : .......................................................................................... 7
4.3 Les chaînes alimentaires :........................................................................................ 7
4.3.1 Composantes : ....................................................................................................... 7
4.3.1.1 - Les producteurs primaires :................................................................... 7
4.3.1.2 - Les consommateurs :............................................................................... 7
4.3.1.3 -Les minéralisateurs :................................................................................ 8
4.3.2 Des exemples de chaînes alimentaires:.......................................................... 9
- de l’arbre à la buse :............................................................................................. 9
- loups et cervidés :................................................................................................. 9
- les fumeurs noirs................................................................................................... 9
4.3.3 Résumé sur les chaînes alimentaires : .......................................................... 10
5 Écosystème et flux d'énergie : .................................................................................. 10
6 Evolution dans le temps des écosystèmes :............................................................... 11
7 L'équilibre biologique : ................................................................................................. 12
8 Les cycles dans les écosystèmes................................................................................. 12
8.1 Le cycle de l’azote dans la nature et le vivant : ................................................ 12
8.2 Le cycle du carbone dans la nature et le vivant : ............................................. 13
8.3 Le cycle de l'eau : .................................................................................................... 15
9 Action de l'homme sur les écosystèmes : ................................................................ 16
9.1 Un écosystème construit par l'homme : l'agroécosystème : ......................... 16
9.2 Le phénomène d'eutrophisation : ......................................................................... 17
9.3 Le réchauffement climatique : ............................................................................. 17
10 Un peu d'entraînement pour l'évaluation : ............................................................. 18
2
Introduction :
Tout ce qui est écrit en rouge est à connaître absolument pour
l'évaluation
1 Définition :
En écologie, un écosystème désigne l'ensemble formé par une association ou
communauté d'êtres vivants (ou biocénose) et son environnement géologique,
pédologique et atmosphérique (le biotope).
Les éléments constituants un écosystème développent un réseau
d'interdépendances permettant le maintien et le développement de la vie.
Un écosystème est l'interaction entre les facteurs biotiques et abiotiques.
En Résumé :
ECOSYSTEME = biocénose (êtres vivants) + biotope ( milieu ou environnement)
Un écosystème peut être caractérisé par l'ensemble des êtres vivants qui le
composent et le milieu dans lesquels ils vivent.
2 Exemples d'écosystèmes :
–
–
un mur de pierres sèches, un jardin potager, une prairie, ....
un désert, un zone glaciaire …
Un récif corallien est un écosystème fragile
3
3 Interactions au sein des écosystèmes :
3.1 Interactions entre êtres vivants et environnement :
Les facteurs abiotiques représentent l'ensemble des facteurs physico-chimiques
d'un écosystème influençant sur une biocénose donnée. C'est l'action du nonvivant sur le vivant.
3.1.1
les facteurs édaphiques (du sol) :
o la structure du sol ;
o la granulométrie ;
o la teneur en sels minéraux ;
o la teneur en humus,
o la salinité,
o etc.
Le développement des espèces est variable en fonction de la structure, de la
composition, de la teneur en humus et de la richesse en vie microbienne des sols.
Par exemple, les plantes halophiles se développement sur sols salés, les orties
sur sols riches en nitrates...
3.1.2
les facteurs climatiques :
o la quantité, la qualité de l'eau et sa répartition dans l'écosystème : l'eau
constitue à la fois un élément indispensable au développement des êtres vivants,
et un milieu de vie pour les organismes aquatiques.
o la température : pratiquement, la majeure partie des êtres vivants se
développent à des températures peu variables, certaines tolérant de plus
grandes variations cependant. Certains animaux et espèces microbiennes
tolèrent des températures extrêmes ;
o la lumière : la lumière est essentielle pour les êtres vivants
photosynthétiques. La photopériode, la quantité et la qualité de la lumière
parvenant aux organismes vivants vont influer sur leur biologie, morphologie,
comportements, etc ;
o l'air qui permet la dissémination du pollen et des spores, mais impose aussi
des contraintes par l'intermédiaire des vents (fréquence, intensité et direction).
3.1.3
les facteurs chimiques :
o les concentrations en gaz dans l'air : dioxygène, dioxyde de carbone,
diazote, etc. ;
o les concentrations en éléments minéraux : calcium, fer, phosphate,
nitrate, etc.
3.1.4
les facteurs topographiques:
o Altitude, exposition, pente (%),...
4
3.2 Relations entre les êtres vivants :
On distingue les relations entre individus d'une même espèce (relations intraspécifiques) et celles entre individus d'espèces différentes (relations interspécifiques).
3.2.1 Les relations intra-spécifiques :
Au sein d'une même espèce, les individus peuvent avoir entre eux des relations
d'aide ou de compétition.
–
–
relations d'aide ou de coopération : la protection, un animal est mieux protégé
lorsqu'il vit en groupe, la recherche de nourriture, la chasse en meute des
loups, l'élevage des jeunes.
Relations de compétition : compétition pour la nourriture, lorsque la
population d'une même espèce est trop importante.
3.2.2 Les relations inter-spécifiques :
Il existe des relations entre espèces favorables et d'autres défavorables.
3.2.2.1 Favorables :
➢
La symbiose : association bénéfique aux 2 espèces.
Exemples : La panse des ruminants abrite une population très importante
de micro-organismes capable de digérer la cellulose. Les résidus de cette
digestion sont assimilables par les herbivores.
Les mycorhizes : les radicelles de la plupart des végétaux chlorophylliens
peuvent être intimement associé à un champignon. Les filaments du
champignon prospecte le sol sur une très grande surface assurant à la
plante un gain d'eau et d'éléments minéraux, en contre partie grâce à la
photosynthèse le végétal chlorophyllien fournit au champignon des
glucides qu'il ne sait pas fabriquer.
Les lichens constitués d'un enchevêtrement de filaments d'un champignon
et d'une algue verte. Grâce à la photosynthèse l'algue fournit au
champignon la matière organique et le champignon protège l'algue contre
la déshydratation et lui fournit le CO2.
➢
Le commensalisme : association bénéfique pour une espèce. Par exemple
les lichens utilisent un arbre comme support mais ne lui occasionne aucun
tort.
3.2.2.2 Défavorables :
➢
Le parasitisme : un être vivant vit au dépend d'une autre espèce mais ne
tue pas l'hôte sauf s'il y a trop de parasites. Les champignons étant
hétérotrophes (c'est à dire ils ne fabriquent pas leur matière organique
grâce à la photosynthèse) beaucoup ont adoptés ce mode de nutrition,
comme le mildiou, l'oïdium, les rouilles, connus pour les dégâts qu'ils
5
occasionnent sur les cultures. Chez les animaux on peut citer la douve, le
taenia, les puces...
➢
➢
La prédation : une espèce se nourrit d'une autre espèce. Animal → animal :
carnivore, animal → végétal : herbivores ou végétal → animal comme les
plantes carnivores.
La compétition : concurrence entre 2 espèces pour la même ressource
(aliment, eau, logement).
4 Dynamique des écosystèmes :
4.1 Le réseau trophique :
Un réseau trophique se définit comme un ensemble de chaînes alimentaires
reliées entre elles au sein d'un écosystème et par lesquelles l'énergie et la
matière circulent (échanges d'éléments tel que le flux de carbone et d'azote
entre les différents niveaux de la chaîne alimentaire, échange de carbone entre
les végétaux autotrophes et les hétérotrophes).
Le terme de réseau trophique désigne l'ensemble des relations trophiques
existant à l'intérieur d'une biocénose entre les diverses catégories écologiques
d'êtres vivants constituant cette dernière (producteurs, consommateurs,
décomposeurs). Un réseau peut aussi se définir comme étant la résultante de
l'ensemble des chaînes alimentaires unissant les diverses populations d'espèces
que comporte une biocénose.
Le réseau trophique est divisé en deux catégories : un réseau qui commence avec
les plantes vertes, les algues ou le phytoplancton, et un réseau qui commence
avec les débris organiques. Ces deux réseaux sont constitués de chaînes
alimentaires individuelles.
Dans le premier, on a un schéma type selon lequel les matières passent des
plantes aux espèces animales qui s'en nourrissent (les herbivores), puis à celles
qui se nourrissent de ces mêmes espèces animales (les carnivores).
Dans le réseau commençant par les débris organiques, les matières passent des
substances végétales et animales, aux bactéries et aux champignons (microorganismes qui se nourrissent des matières en décomposition), puis aux espèces
qui se nourrissent de débris (les détritivores) et enfin à leurs prédateurs (les
carnivores).
Il existe par ailleurs de nombreuses interconnexions entre ou à l'intérieur des
chaînes alimentaires. Par exemple, les champignons, qui décomposent la matière
dans le réseau des détritivores, peuvent être responsables de la croissance des
champignons qui sont consommés par les écureuils, les souris et les cerfs,
animaux rattachés au premier réseau. Les rouges-gorges, par exemple, sont
omnivores, c'est-à-dire qu'ils consomment indifféremment des végétaux ou des
animaux, et appartiennent donc aux deux réseaux. Ils se nourrissent de vers de
terre, animaux détritivores dont l'alimentation est à base de feuilles en
décomposition.
6
4.2 Les niveaux trophiques :
Le réseau trophique peut être considéré non seulement comme un réseau de
chaînes alimentaires, mais aussi comme une série de niveaux trophiques
(nutritionnels). Les plantes vertes, premiers producteurs de matières organiques,
appartiennent au premier niveau trophique. Les herbivores, consommateurs de
plantes vertes, relèvent du deuxième niveau. Les carnivores, prédateurs se
nourrissant d'herbivores, sont eux rattachés au troisième niveau trophique. Les
omnivores, consommateurs à la fois de substances végétales et animales,
appartiennent aux deuxième et troisième niveaux. Les carnivores secondaires,
qui sont des prédateurs se nourrissant de prédateurs, relèvent du quatrième
niveau trophique. Plus le niveau est élevé, moins les prédateurs sont nombreux.
Mais à ce stade, ils sont plus gros, plus féroces et plus agiles. À partir du
deuxième niveau, les décomposeurs des matières organiques disponibles dans
l'environnement fonctionnent comme des herbivores ou des carnivores, selon que
leur alimentation est végétale ou animale.
4.3 Les chaînes alimentaires :
4.3.1 Composantes :
4.3.1.1 - Les producteurs primaires :
À l'origine de tout transfert d'énergie dans l'écosystème se trouvent les
producteurs primaires, par exemple les végétaux verts chlorophylliens capables
d'utiliser l'énergie solaire pour élaborer leur propre matière organique à partir
de matière minérale, le carbone étant fourni par le gaz carbonique de l'air.
4.3.1.2 - Les consommateurs :
Les consommateurs sont les animaux qui dépendent des producteurs primaires
pour leur énergie et pour les éléments nécessaires à l'élaboration de leur
matière.
• Les consommateurs primaires ou du premier ordre (herbivores, insectes
phytophages) se nourrissent exclusivement du couvert végétal
• les consommateurs secondaires ou du deuxième ordre (carnivores) vivent
aux dépens des précédents.
• On peut également définir, selon l'écosystème, des consommateurs
tertaires ou du troisième ordre, carnivores se nourrissant de carnivores.
• Le groupe des décomposeurs comprend les organismes qui fragmentent la
matière organique morte pour s'en nourrir. Ils font donc partie des
consommateurs.
7
4.3.1.3 -Les minéralisateurs :
Enfin, les minéralisateurs (bactéries, champignons) forment la troisième grande
catégorie d'organismes. Ils dégradent les matériaux organiques (cadavres et
parties mortes des végétaux) en libérant des sels minéraux, qui seront à nouveau
absorbés par les plantes photosynthétiques.
« L'appartenance à une catégorie, notamment pour les consommateurs du
premier ou du deuxième ordre, n'est pas toujours facile à établir. En effet,
certaines espèces appartiennent aux deux groupes, comme les omnivores dont
l'homme fait partie, tandis que d'autres ont un régime alimentaire changeant au
cours des saisons ou selon les stades de leur développement. Le fonctionnement
de l'écosystème est assuré par le flux énergétique dans les chaînes alimentaires.
Il est aussi caractérisé par l'existence des cycles des éléments chimiques
(carbone, oxygène, azote, phosphore, potassium). Tout cycle peut être décrit à
partir de la présence de l'élément au sein d'un réservoir (sol, solution du sol,
atmosphère). C'est dans ce réservoir que puisent les producteurs primaires,
faisant ainsi rentrer les éléments dans le cycle par incorporation dans la matière
8
organique. Ces éléments circulent ensuite dans les chaînes alimentaires et
retournent au réservoir par l'action des minéralisateurs. »
4.3.2 Des exemples de chaînes alimentaires:
- de l’arbre à la buse :
Les chaînes alimentaires montrent parfaitement à quel point les êtres vivants
dépendent les uns des autres. Voici un exemple de chaîne alimentaire : la feuille
de mûrier (producteur primaire) est mangée par une chenille : consommateur
primaire (herbivore), mangée par une mésange (consommateur secondaire :
prédateur), mangée par une buse (consommateur tertiaire : super prédateur).
Si, dans cet exemple, on détruit volontairement les chenilles avec un insecticide,
les mésanges auront moins à manger et leur population diminuera. De même, les
buses ayant moins de proies, elles ne pourront plus élever leur progéniture et
leur nombre diminuera également. Perturber un des maillons de la chaîne revient
donc à détruire l'équilibre que les animaux et les végétaux établissent entre eux.
Si cette perturbation est importante, elle peut aller jusqu'à entraîner la
disparition d'espèces impliquées dans la chaîne alimentaire.
- loups et cervidés :
Au début du siècle, dans une région des États-Unis, des chasseurs ont tué tous
les loups pour que les cervidés vivent tranquillement et se multiplient. Ils avaient
ainsi plus de gibier pour la chasse. Mais en quelques années, les cervidés ont été
si nombreux qu'ils ont détruit toute la végétation pour leur alimentation.
Résultat, ils ont commencé à disparaître faute de nourriture et à cause du stress
lié à la surpopulation. La situation normale n'a pu être rétablie qu'en
réintroduisant des loups pour limiter le nombre des cervidés.
- les fumeurs noirs
Dans les zones abyssales, la lumière est absente et la température proche de
zéro. Les conditions ne sont donc pas favorables au développement de la vie.
Pourtant, auprès des sources hydrothermales, appelées fumeurs, se développe un
véritable et florissant écosystème. Dans ces profondeurs, la chaîne alimentaire
ne s'organise pas à partir de végétaux, qui sont inexistants, mais à partir de
bactéries capables d'utiliser l'énergie chimique contenue dans des produits
sulfurés. Elles jouent ici le rôle de producteurs primaires, point de départ des
chaînes alimentaires. Elles captent l'énergie d'origine minérale pour produire
leur propre matière organique. Elles sont ensuite consommées par des animaux
planctoniques, eux mêmes mangés par des animaux plus gros, et ainsi de suite.
C'est pourquoi on trouve auprès de ces fumeurs du fond des océans de très
nombreuses espèces d'annélides, de crustacés ou de poissons.
9
4.3.3 Résumé sur les chaînes alimentaires :
Les végétaux sont considérés comme des organismes producteurs, car la
possession de chlorophylle leur permet de produire de la matière vivante. Ils
servent de nourriture à certains animaux, végétariens ou herbivores, qui sont les
consommateurs primaires. Eux-mêmes sont la proie d'autres animaux, les
carnivores, que l'on appelle consommateurs secondaires. Les carnivores peuvent
être à leur tour dévorés par des espèces plus grandes.
Par exemple, dans les forêts européennes, les glands sont recherchés par
l'écureuil, que pourchasse la martre, qui risque d'être victime d'un rapace.
5 Écosystème et flux d'énergie :
L'entrée d'énergie dans l'écosystème a lieu, presque toujours, sous forme
d'énergie solaire.
Une fraction seulement de cette lumière totale reçue est utilisée par les plantes.
Le reste étant perdu par réflexion, diffusion et transmission.
Quant à la fraction utilisée, elle intervient surtout dans les phénomènes de
transpiration, seule une petite partie du reste servant, par photosynthèse, à la
fabrication des substances organiques. Cette faible part de l'énergie solaire
entrant dans l'écosystème correspond à la production primaire brute (de 1 à 5 %
environ). La production primaire nette (inférieure à 1 %), qui constitue la partie
10
visible et récoltable des végétaux, représente la différence entre la production
primaire brute et la quantité de matière perdue par les phénomènes de
respiration, qui constituent une dépense de « fonctionnement ». Une partie de
la production primaire nette sert d'aliment aux herbivores, qui absorbent ainsi
une certaine quantité d'énergie, et le reste devient de la matière organique
morte livrée aux décomposeurs. De ce qui est ingéré par les herbivores, une
partie est rejetée sous forme de déchets ou d'excréments ; la fraction
assimilée correspond à la production secondaire des herbivores et à leurs
dépenses respiratoires. De façon analogue, les carnivores obtiennent de
l'énergie à partir des herbivores. La biomasse de chaque niveau du réseau
trophique représente donc une énergie potentielle cumulée sous forme
biochimique, dont une fraction seule sera assimilée par le niveau trophique
supérieur.
Pour illustration :
6 Evolution dans le temps des écosystèmes :
A un instant donné, l'écosystème est caractérisé par son équilibre. Cependant, il
peut se produire une évolution dans le temps. Différents facteurs peuvent être
responsables de cette évolution :
-elle peut être due au peuplement du milieu. Les végétaux en particulier
modifient le biotope : enrichissement du sol en humus, modification du microclimat, changement progressif créant de nouveaux habitats qui profitent à une
nouvelle biocénose. Exemple : évolution d'une prairie humide.
-L'évolution peut être due également à des événements climatiques ou
physiques : tempête, avalanche, incendie...Ces événements ne sont pas fortement
néfastes et peuvent contribuer à l'enrichissement du milieu par la diversité des
habitats créés.
11
-L'homme a également une action importante sur les écosystèmes. Actuellement,
à l'échelle de la planète, l'activité humaine provoque un appauvrissement des
milieux : la déforestation, les cultures intensives, qui entraînent la disparition
d'un grand nombre d'espèces animales et végétales. Une prise de conscience doit
se faire pour arriver à avoir des interventions raisonnées dans le milieu tout en
protégeant les biens, les personnes et les générations futures.
7 L'équilibre biologique :
L'équilibre biologique désigne l'équilibre qui peut exister entre les êtres vivants
partageant le même écosystème. Ces organismes vivants, animaux et végétaux,
sont théoriquement en équilibre. Chaque espèce ne peut être représentée que
par un nombre donné de spécimens. Si elle est trop ou pas assez abondante, il se
produit alors un déséquilibre qui retentit sur les autres espèces. Il est évident
que les plantes situées au début de la chaîne alimentaire sont beaucoup plus
nombreuses que les grands prédateurs (aigles, loups, lynx), qui se placent à
l'autre bout de cette chaîne. Aussi les chaînes alimentaires prennent-elles
l'aspect de « pyramides alimentaires », dont le sommet est occupé par un seul
type de grand prédateur. On comprend mieux, dans ces conditions, comment
l'homme bouleverse les équilibres biologiques.
L'introduction par l'homme d'espèces qui perturbent l'équilibre écologique est
également source de déséquilibres. Ainsi, ce sont vraisemblablement les hommes
qui ont introduit en Australie le dingo, sorte de chien sauvage. Cet animal
provoqua la raréfaction des marsupiaux carnivores, le sarcophile (diable de
Tasmanie) et le thylacine (loup de Tasmanie). Pourtant, le dingo a des mâchoires
moins robustes que celles de ces espèces, mais son psychisme plus développé lui a
permis de les supplanter.
8 Les cycles dans les écosystèmes
8.1 Le cycle de l’azote dans la nature et le vivant :
L'atmosphère est la principale source d'azote, sous forme de diazote : N 2,
puisqu'elle en contient 78 % en volume. L'azote, composé essentiel à de
nombreux processus biologiques, se retrouve entre autres dans les acides aminés
constituant les protéines, et dans les bases azotées présentes dans l'ADN.
L'azote atmosphérique est fixé par des bactéries présentes dans le sol,
certaines de ces bactéries, comme Rhizobium, vivent en symbiose avec des
plantes : les légumineuses, produisant de l'ammoniac et puisant des glucides de la
plante. L'ammoniac peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts
par des bactéries saprophytes sous forme d'ions ammonium NH4+.
Dans les sols bien oxygénés, des bactéries transforment l'ammoniac en nitrite
NO2-, puis en nitrates NO3-, au cours du processus de nitrification.
12
Les végétaux absorbent grâce à leurs racines les ions nitrates NO3- et, dans une
moindre mesure, l'ammoniac présent dans le sol, et les incorporent dans les
acides aminés et les protéines. Les végétaux constituent ainsi la seule source
d'azote assimilable par les animaux.
8.2 Le cycle du carbone dans la nature et le vivant :
Précisons d'abord que dans la nature, le carbone se retrouve sous deux formes:
le carbone organique (Corg) et le carbone inorganique (Cinorg). Il est souvent
utile de faire la distinction. Le Corg est celui qui est produit par des organismes
vivants et qui est lié à d'autres carbones ou à des éléments comme l'hydrogène
(H), l'azote (N) ou le phosphore (P) dans les molécules organiques ou les
hydrocarbures. Le Cinorg est celui qui est associé à des composés inorganiques,
c'est-à-dire des composés qui ne sont pas et n'ont pas été du vivant comme par
exemple le carbone du CO2 atmosphérique ou celui des calcaires (CaCO3).
Le processus de base du recyclage du carbone à court terme est le couple
photosynthèse-respiration, c'est-à-dire la conversion du carbone inorganique du
CO2 en carbone organique par la photosynthèse, et l'inverse, la conversion du
Corg de la matière organique en Cinorg par la respiration.
Il faut considérer trois réactions de base.
- La photosynthèse qui utilise l'énergie solaire pour synthétiser la matière
organique en fixant le carbone dans des sucres.
–
La respiration est l'inverse de la photosynthèse: à partir de l'oxygène
libre O2, elle transforme toute matière organique en CO2.
13
–
La fermentation produit du dioxyde de carbone et du méthane
(l'hydrocarbure le plus simple, avec une seule molécule de carbone). Ces
deux gaz peuvent s'échapper dans l'atmosphère oxygénée.
L'interaction photosynthèse-respiration-fermentation est le noeud du cycle du
carbone organique. Il y a cependant d'autres processus de recyclage du carbone
qui impliquent cette fois le carbone inorganique, entre autres, celui qui est
contenu dans le dioxyde (CO2) et dans les calcaires (CaCO3). Les réservoirs
importants de Cinorg sont l'atmosphère, les océans, ainsi que les sédiments et
roches carbonatées, principalement les calcaires
L'échange entre le CO2 atmosphérique et le CO2 de la surface des océans a
tendance à se maintenir à l'équilibre. L'altération chimique des roches
continentales convertit le CO2 dissout dans les eaux de pluies et des sol en
bicarbonates (HCO3 ) qui est transporté dans les océans par les eaux de
ruissellement. Les organismes combinent ce HCO 3 au calcium (Ca2+ ) pour
secréter leur squelette ou leur coquille de calcaire. Une partie de ce calcaire se
dissout dans la colonne d'eau et sur les fonds océaniques; l'autre partie
s'accumule sur les planchers océaniques et est éventuellement enfouie pour
former des roches sédimentaires carbonatées. Ces dernières sont ramenées à la
surface après plusieurs dizaines de millions d'années par les mouvements
tectoniques reliés à la tectonique des plaques. Une partie du carbone des roches
carbonatées est recyclée dans les magmas de subduction et retournée à
l'atmosphère sous forme de CO2 émis par les volcans.
14
8.3 Le cycle de l'eau :
Le cycle de l'eau est un processus qui se déroule en plusieurs étapes :
1. L'eau s'évapore de toutes les étendues d'eau, depuis la simple flaque
jusqu'aux océans. On parle alors de phénomène d'évaporation. Mais l'eau peut
aussi s'évaporer de la végétation, c'est l'évapotranspiration.
2. L'eau qui s'évapore est constituée de millions de particules d'eau que l'on
appelle vapeur d'eau. Celles-ci grimpe de plus en plus haut et lorsque la quantité
de vapeur d'eau dans l'atmosphère devient suffisamment grande, la vapeur se
condense sur des particules en suspension dans l'air. On appelle cela, la
condensation
3. Grâce à la condensation, il va y avoir la formation des nuages.
4. Ces nuages vont alors se déplacer dans le ciel, poussés par le vent tout en
continuant à grandir de plus en plus.
5. Lorsque les nuages sont trop chargés d'eau, celle-ci va alors retomber sous la
forme de pluie, de neige ou de grêle.
6. L'eau qui est libérée retourne au sol où elle est absorbée par la végétation ou
ruisselle vers les rivières et les fleuves si elle n'est pas absorbée par le sol. On
appelle cela le ruissellement.
15
7. L'eau arrive maintenant à travers les rivières et les lacs. Mais l'eau peut
également percoler (pénétrer lentement dans le sol) vers les couches les plus
profondes pour alimenter la nappe phréatique et le système des fleuves et des
rivières. On appelle cela l'infiltration.
8. L'eau termine alors son cycle et se retrouve au point de départ, dans une
simple étendue d'eau, ou dans la végétation.
9 Action de l'homme sur les écosystèmes :
Un écosystème est fragile car son fonctionnement dépend de chaque maillon qui
le compose, chacun participant aux grands cycles de la matière (carbone,
oxygène, eau, azote) qui caractérise le fonctionnement de l’écosystème.
L’homme par son action rompt ces équilibres fragiles. En effet, pour subvenir à
ses besoins il doit se nourrir, se loger, se chauffer, se déplacer.
Pour cela il exploite les ressources naturelles, ce qui a des conséquences
néfastes pour l’équilibre des écosystèmes : augmentation de la température,
montée du niveau des eaux, pollution, impact sur la circulation de l’océan global,
multiplication des événements climatiques extrêmes.
9.1 Un écosystème construit par l'homme : l'agroécosystème :
Au sens large, l’agroécosystème est le terme désignant l’écosystème des cultures
et des forêts. C’est le plus ancien écosystème mis en place et étudié par l’homme.
A titre d'exemple nous étudierons celui d'un champ cultivé.

lumière
16
Il existe ainsi une rupture dans l’écosystème du champ (la terre n’est pas
nourrie). On dit que cet écosystème est déséquilibré.
On utilise donc des engrais pour y remédier.
9.2 Le phénomène d'eutrophisation :
L'eutrophisation est l'expression du déséquilibre d'un écosystème aquatique qui
résulte d'un apport excessif de nutriments : azote (des nitrates par exemple),
carbone (carbonates, hydrogénocarbonates, matières organiques...) et phosphore
notamment.
Ce processus a comme principales origines :
- des épandages agricoles excessivement riches en engrais ( azote et phosphore)
- des rejets industriels ou urbains riches en nitrates, ammonium, matière
organique non traitée, la présence de polyphosphates dans les lessives font de
l'eutrophisation un processus fréquent, atteignant même les zones océaniques,
pouvant provoquer l'extension de zones mortes, ou le développement d'algues
toxiques. Par exemple en Bretagne les rejets du lisier provenant des élevages de
porc, très nombreux ont développés la prolifération d'algues toxiques.
Dans l'acception courante, l'eutrophisation est donc souvent synonyme de
pollution, bien que cette dernière puisse revêtir bien d'autres aspects :
contamination biologique (bactéries, parasites...), chimique (pesticides, métaux,
solvants...) ou physique (chaleur, radionucléides...).
9.3 Le réchauffement climatique :
Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire ou
réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température
moyenne des océans et de l'atmosphère, à l'échelle mondiale et sur plusieurs
années. Dans son acception commune, ce terme est appliqué au changement
climatique observé depuis environ vingt-cinq ans, c'est-à-dire depuis la fin du
XXe siècle. La plupart des scientifiques attribuent à ce réchauffement global
une origine en grande partie humaine ( de plus de 90 %).
Au-delà des conséquences directes, physiques et climatiques, du réchauffement
planétaire, celui-ci influera sur les écosystèmes, en particulier en modifiant la
biodiversité. Le déséquilibre naturel qui s'en suivra pourrait entraîner la
disparition de plusieurs espèces animales et végétales.
En ce qui concerne la France, l'élévation de température risque d'augmenter le
nombre de canicules.
Les précipitations seraient plus importantes en hiver, mais beaucoup moins en
été. Les régions connaissant des durées de plus de 25 jours consécutifs sans
pluie, actuellement limitées au sud-est de la France, s'étendraient à la moitié
ouest du territoire.
17
Les cultures du midi méditerranéen, telles que celle de l'olivier, pourrait
s'implanter dans la vallée du Rhône. Par contre, faute d'eau suffisante, la culture
du maïs serait limitée à la partie nord et nord-est du territoire. Les céréales
verraient leur rendement augmenter si l'élévation de température ne dépasse
pas 2°C. Par contre, si elle était supérieure, les plantes cultivées auraient du mal
à s'adapter et on pourrait craindre des difficultés agricoles.
Les chutes de neige seront moins abondantes entraînant un moindre
approvisionnement en eau des fleuves, mais également des difficultés d'ordre
économique pour l'économie de montagne. Par exemple, les stations de ski situées
à moins de 1500 m d'altitude seraient amenées à fermer leurs pistes et à se
reconvertir.
10 Un peu d'entraînement pour l'évaluation :
–
Exercice 1 :
Légendez le schéma illustrant une chaîne alimentaire grâce aux mots suivants :
• consommateurs secondaires
• consommateurs tertiaires
• consommateurs primaires
• décomposeurs
• producteurs
1
2
5
3
4
2). Pour chacun des 5 mots à replacer, citez un être vivant en rapport avec
l'écosystème lacustre.
–
Exercice 2 :
Légender le schéma du cycle de l'eau avec les 5 termes suivants :
1. évaporation
2. condensation
3. précipitations
4. ruissellement
18
5. infiltration
1
2
3
4
5
Quelles mesures peut prendre l'agriculteur pour économiser l'eau?
Solutions page suivante
19
–
–
–
–
–
–
Solutions de l'exercice 1 :
2). Pour chacun des 5 mots à replacer, citez un être vivant en rapport avec
l'écosystème lacustre.
consommateurs tertiaires : héron
consommateurs secondaires : brochet, truite
consommateurs primaires : gardons ;
décomposeurs : bactéries
producteurs : algues
Solutions de l'exercice 2 :
Quelles mesures peut prendre l'agriculteur pour économiser l'eau
–
–
–
irriguer le matin ou le soir
surveiller l'état hydrique du sol à l'aide d'un tensiomètre pour irriguer au plus près des
besoins
limiter l'évaporation du sol par un paillage
20