Séquence 2

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Séquence 2 – SN13
Séquence 2
Sommaire
1. La place de l’Homme dans les écosystèmes: vers une perspective
durable
2. Nourrir neuf milliards d’Hommes: un défi technique et scientifique
3. Une alimentation sous haute surveillance: les risques alimentaires
Exercices de la séquence 2
Lexique
Nourrir l’humanité
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Séquence 2 – SN13
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La place de l’Homme dans les écosys-
tèmes: vers une perspective durable
La population humaine ne cesse de croître (7 milliards d’Hommes fin 2011 et une perspective
de 9 milliards en 2050) et une grande partie de cette population est d’ors et déjà en état de
malnutrition chronique.
La consommation mondiale de céréales est passée de 21 millions de tonnes par an en moyenne
entre 1990 et 2005 à 41 millions entre 2005 et 2010. Cette boulimie s’explique en fait principa-
lement par la hausse spectaculaire de la production d’éthanol aux États-Unis.
Les surfaces cultivables régressent, converties en usages non agricoles.
Par ailleurs, on estime que 10 % seulement des surfaces continentales sont cultivées, mais afin
d’être cultivable, une surface nécessite un sol de qualité.
Enfin, l’accroissement des rendements stagne ; au Japon par exemple, la productivité du riz n’a
pas été augmentée depuis quatorze ans. Un problème semblable va-t-il se poser pour le blé en
Europe ?
Pour s’interrroger
E
Comment nourrir cette population toujours plus impor-
tante?
E
Comment améliore-t-on la production alimentaire?
E
Quelles sont les conséquences de ces pratiques alimen-
taires sur l’environnement?
Des pistes pour avancer et trouver des solutions :
Il est nécessaire de comprendre la nature des relations alimentaires qui
lient les êtres vivants dans les écosystèmes et les agrosystèmes.
Il faudra également apprécier et évaluer la production des végétaux et
des animaux à l’échelle des écosystèmes.
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Séquence 2 – SN13
ALes écosystèmes permettent la
productivité végétale et entre-
tiennent les chaînes alimentaires
E
Quelles sont les relations alimentaires dans un écosys-
tème?
Les relations alimentaires des écosystèmes :
Capacités : Traiter des données et construire graphiquement.
Les régimes alimentaires dans l’écosystème forestier
Êtres vivants Aliments
Campagnol Racines, bulbes, tiges souterraines.
Champignon Matière organique morte contenue
dans la litière
Chevreuil Herbe, feuilles d’arbustes, jeunes
rameaux de conifères.
Chouette Campagnols, mulots, petits oiseaux,
insectes
Écureuil Graines diverses, bourgeons d’arbres.
Epervier Petits oiseaux, petits rongeurs.
Epicéa (arbre du groupe
des conifères) Eau, sels minéraux, CO2.
Herbe Eau, sels minéraux, CO2
Hérisson Lombrics, insectes, baies, insectes.
Hêtre Eau, sels minéraux, CO2.
Homme Myrtille, chevreuil
Lombric (ver de terre) Feuilles mortes, débris végétaux.
Martre Écureuil, petits oiseaux, œufs,
mulots, baies.
Mésange noire Insectes, graines de hêtre et de conifères.
Mulot
Beaucoup de graines d’arbres, de jeunes
plantes, des champignons, de petits
fruits, des vers de terre.
Myrtille Eau, sels minéraux, CO2.
Pic noir Insectes, baies, graines de conifères.
Puce Sang
Renard Petits rongeurs, oiseaux, baies.
Scolyte (insecte) Bois des troncs d’arbres.
Activité 1
Document 1
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Fabriquer des vignettes pour chaque être vivant du tableau du docu-
ment 1.
À partir des renseignements fournis sur son régime alimentaire, re-
lier les vignettes par une flèche qui signifie « est mangé par » et qui
indique pour nous le sens de transfert de la matière organique. On
obtient alors une représentation graphique des relations alimentaires
entre quelques êtres vivants de l’écosystème « hêtraie sapinière » ou
réseau trophique. Ce réseau correspond aux interconnexions entre
plusieurs chaînes alimentaires, suites d’êtres vivants dans lequel
chaque individu mange celui qui les précède.
2
Expliquer, en utilisant en particulier les acquis de Seconde, la place
des végétaux chlorophylliens dans les chaînes alimentaires et le ni-
veau des producteurs primaires qu’on leur attribue.
À partir de nos connaissances des régimes alimentaires des êtres vivants, on établit le réseau
des relations alimentaires existant entre eux. Un tel réseau trophique correspond à l’intercon-
nexion de nombreuses chaînes alimentaires, séquences ordonnées d’êtres vivants, dans les-
quelles un végétal chlorophyllien est consommé par un phytophage, lui-même consommé par
un zoophage.
Les végétaux chlorophylliens occupent une place particulière dans les réseaux trophiques : Les
végétaux chlorophylliens sont autotrophes au carbone, il n’est donc pas nécessaire d’apporter
une source de carbone minéral supplémentaire. En ce qui concerne l’azote (N), les plantes le
prélèvent dans le sol sous forme de nitrates ou de nitrites. Mais les plantes, tout comme les ani-
maux, 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.
Les producteurs primaires représentent le premier niveau trophique.
Tous les autres êtres vivants sont des consommateurs, qui, selon la nature de ce qu’ils consom-
ment sont classés dans des niveaux trophiques de plus en plus élevés. Les niveaux trophiques
I, II, III, IV sont donc ceux des consommateurs qui doivent obligatoirement trouver de la matière
organique dans leurs aliments afin de se construire.
à retenir
E
Que devient la matière le long des chaînes alimentaires?
Les transferts de matière dans les écosystèmes :
Capacité : Saisir des informations et représenter graphiquement.
En milieu marin, les chaînes alimentaires ont généralement pour origine le
phytoplancton, algues microscopiques autotrophes car chlorophylliennes.
Le réseau trophique peut, comme dans les écosystèmes terrestres, être
déterminé directement par observation ou indirectement.
Pour chaque niveau du réseau, il est possible d’évaluer la biomasse. Si
l’on travaille avec les mêmes données qu’un écosystème terrestre, on
constate qu’à un instant donné, la biomasse des producteurs primaires
Questions
Activité 2
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Séquence 2 – SN13
est inférieure à celle des producteurs secondaires, ce qui semble para-
doxal (la pyramide des biomasses est « inversée »). Cela s’explique par
le renouvellement plus ou moins rapide des espèces considérées. De ce
fait, dans les écosystèmes marins, on préférera prendre en compte la
productivité, c’est-à-dire, la production par unité de temps.
La productivité des différents niveaux trophiques dans l’écosystème
marin
Être vivant Aliments
Biomasse (relative)
en grammes/ temps :
productivité Niveau trophique
Phytoplancton Eau, sels miné-
raux, CO2
1000 g/unité de
temps I
Zooplancton
herbivore Phytoplancton 250 g/unité de temps II
Zooplancton
carnivore
Zooplancton
herbivore 24 g/unité de temps III
Petits poissons
et alevins
Zooplancton
herbivore 20 g/unité de temps III
Poissons
Zooplancton
carnivore et
petits poissons et
alevins
20 g/unité de temps IV
Gros poissons
prédateurs Poissons 2,5 g/unité de temps V
On peut représenter le transfert de matière dans l’écosystème par un gra-
phique pyramidal : chaque niveau se trouve figuré par un rectangle dont
la surface est proportionnelle à la biomasse. Pour l’écosystème consi-
déré, on prend en compte la production au cours du temps, on obtient
une pyramide de productivité.
1
Construire la pyramide des productivités en prenant en compte chaque
niveau trophique.
2
Proposer une explication à la perte de biomasse lorsqu’on passe d’un
niveau à l’autre.
Document 2
Questions
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