Les ecosystemes

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Définitions de l’écosystème
Sur la Terre, depuis 3,5 milliards d’années, les êtres vivants se sont diversifiés et complexifiés. Des
espèces s’agencent les unes par rapport aux autres en instaurant entre elles des relations étroites.
Cette organisation s’est mise en place en intégrant les conditions physiques et chimiques prévalant
dans leur milieu de vie. Cet assemblage particulier d’êtres vivants est à l’origine de l’édification
d’entités appelées écosystèmes et perçues comme étant la plus grande unité de classification
écologique du monde vivant
Les définitions de l’écosystème sont multiples. Il s’agirait d’un fragment de la biosphère, la partie
vivante de la Terre, considérée comme une entité autonome. Cette portion de biosphère, de nature
terrestre, marine, lacustre, renferme des organismes vivants et des substances inertes qui interagissent
dans l’échange de matériaux et d’énergie.
L’écosystème est une entité localisable, présentant une limite et analysable en terme de fonctionnement.
À l’échelle de l’écosystème, les conditions abiotiques, c’est-à-dire les paramètres d’ordre physique et
chimique, sont dites « homogènes ».
L’écosystème est le plus petit morceau de nature isolable, dont les constituants vivants et non vivants
autorisent une autonomie de fonctionnement. La précision des outils de repérage des écosystèmes
contribue à l’obtention de résultats fort différents quant aux surfaces ou volumes en cause.
À partir de la vision d’un satellite, seuls les grands écosystèmes sont détectables. Ils sont alors appelés
« biomes » : forêt tempérée, forêt tropicale, océans et mers, déserts, forêt résineuse. Ces grands
écosystèmes sont sous la dépendance de facteurs abiotiques globaux tels que : température et
pluviométrie, intensité du rayonnement solaire, géologie et relief. Beaucoup de ces immenses écosystèmes
ont été et sont toujours fortement transformés par l’homme. Ainsi le biome de la forêt caducifoliée
tempérée est pratiquement aujourd’hui entièrement converti en agriculture intensive.
Soulignons que les changements climatiques annoncés feront évoluer le positionnement géographique
des biomes et par conséquent modifieront la carte mondiale de la production agricole ! À l’inverse, une
vision rapprochée détectera de tout petits écosystèmes telle une mare de quelques mètres carrés ou un
assemblage d’espèces dans une falaise.
Couramment, l’écosystème se présente sous forme d’entités facilement reconnaissables, comme
l’étang, le lac, la forêt, la prairie, voire la parcelle agricole. À cette échelle de vision, la structure de la
végétation est un bon descripteur des écosystèmes terrestres.
En résumé, un écosystème présentera toujours :
- une limite ;
- une structure interne (la biocénose) composée d’êtres vivants en interaction avec le milieu
non-vivant (le biotope) ;
- et un fonctionnement autonome.
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Classification des écosystèmes selon l’origine de leur énergie
À l’image d’une machine thermique, l’écosystème fonctionne grâce à un flux d’énergie. À l’heure
où la pénurie d’énergie d’origine fossile est annoncée, nous nous interrogerons sur l’origine de
l’énergie faisant fonctionner les écosystèmes. L’énergie dans les écosystèmes transite dans les chaînes
alimentaires, depuis les plantes vertes jusqu’aux carnivores, puis à travers les décomposeurs.
Deux principales sources d’énergie assurent directement ou indirectement le fonctionnement des
écosystèmes. La première source est l’énergie solaire d’aujourd’hui et celle dite fossile, stockée durant
100 millions d’années sous forme de charbon, gaz, pétrole, lors de la période du Carbonifère, il y a
350 millions d’années.
Le rayonnement solaire est complexe. Deux parties de ce rayonnement sont énergétiques pour les
écosystèmes.
Une fraction de la lumière, dite visible, de 0,38 à 0,72 micromètre, est capturée par les plantes vertes :
c’est la photosynthèse où le gaz carbonique est transformé en molécules énergétiques. Aujourd’hui, nous
imitons la photosynthèse en transformant la lumière en électricité dans les cellules photovoltaïques.
Le rayonnement infrarouge de 0,72 à 4 micromètres, invisible pour nous, échauffe la terre, lui assurant
une température moyenne de 15 °C propice aux réactions biochimiques entretenant la vie. L’infrarouge
pilote le phénomène d’évapotranspiration faisant transiter les minéraux du sol vers les feuilles où ils
sont incorporés dans les synthèses de molécules organiques. Le rayonnement calorifique de l’infrarouge
amène à l’évaporation de l’eau qui se condense sur les points hauts du globe terrestre. L’énergie de l’eau,
s’écoulant par gravité, peut être transformée en électricité. Ce rayonnement infrarouge déplace aussi les
masses d’airs dont l’énergie est récupérée par les éoliennes.
La deuxième source énergétique est d’origine chimique : c’est la fission nucléaire.
Eau, vent, photovoltaïque, fission nucléaire produisent de l’électricité alimentant indirectement en
énergie certains écosystèmes et particulièrement les agrosystèmes. Après cet inventaire, nous sommes à
même de classer en énergie renouvelable celle issue du soleil, et en non-renouvelables, les combustibles
fossiles et chimiques.
Tous les grands biomes, avant la conquête de la Terre par l’homme, n’ont fonctionné qu’avec de
l’énergie solaire. La première agriculture néolithique, il y a 8 000 ans, n’utilisait que le soleil. Dans les
agrosystèmes intensifs, le travail mécanique, la synthèse de fertilisants et la lutte contre les compétiteurs,
prédateurs et parasites, utilisent beaucoup d’énergies non renouvelables.
Ainsi, une partie de la production agricole n’est qu’une transformation d’énergies non renouvelables.
La plupart des milieux aquatiques d’eaux douces et salées sont « subventionnés » en énergie par
d’autres écosystèmes. Ainsi l’étang fonctionne avec le soleil assurant la photosynthèse du phytoplancton,
mais il reçoit de l’énergie provenant des écosystèmes de son bassin-versant sous forme de diverses
molécules énergétiques véhiculées par l’eau, ce qui augmente sa production mais peut souvent conduire
à sa dystrophisation.
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Dynamique des écosystèmes
Les écosystèmes ne sont pas immuables, même s’ils semblent stables à l’échelle du temps
humain. Déjà, en 1896, un scientifique affirmait qu’un glacier pourrait un jour se transformer en
forêt ! Un écosystème naît, croit, atteint un état de stabilité puis vieillit et disparaît. Buffon en 1742
déclarait qu’une communauté de plantes pouvait altérer son site et ainsi préparer la venue d’une autre
communauté.
Les écosystèmes ont la propriété d’auto-développement. Spontanément, la vie s’installe là où les
conditions de l’environnement sont favorables.
La succession est l’ensemble des phases de construction d’un écosystème. Lors d’une succession
qui conduira d’un sol nu à la forêt, il y a remplacement d’espèces végétales et animales. Les stades
intermédiaires se nomment : prairie, lande, lande boisée, pré-bois.
Après l’exploitation d’une carrière, la succession sera lente et qualifiée de « primaire ». Au contraire,
après l’abandon d’une terre labourée, sur un sol non altéré, la succession est rapide et sera dite
« secondaire ».
Dans les écosystèmes terrestres, en fin de succession, le stade final d’évolution se nomme climax. Il s’agit
de l’optimum de développement des communautés végétales et animales, en équilibre avec les conditions
de climat et de sol.
Sous nos latitudes, le stade ultime de développement des écosystèmes terrestres est la forêt, sauf
quelques cas particuliers. En effet, parfois, les conditions abiotiques d’environnement imposeront un stade
climacique moins évolué que celui de la forêt : ce sera la pelouse, la lande.
Le phénomène de succession est parfois volontairement stoppé. La prairie permanente, située dans
le lit majeur des cours d’eau, représente un des tout premiers stades de la succession qui conduirait à la
forêt alluviale. Le pâturage et la récolte d’herbe sont deux actions qui stoppent la succession en exportant
l’énergie nécessaire à son déroulement. Dans ces prairies marécageuses, la progression de la végétation
vers le stade forêt est stoppée par la présence de chevaux.
Sans l’intervention de l’homme, la zone de contact entre écosystèmes mature et immature est floue
Une limite progressive apparaît. Cette interface est nommée écotone. En effet, un écosystème parvenu
au climax aura tendance à avancer en direction d’autres écosystèmes immatures. Il y a donc compétition
spatiale entre écosystèmes jeunes et écosystèmes âgés. Ici, entre forêt et prairie, l’écotone, zone
fonctionnelle, permet à l’écosystème le plus évolué de coloniser l’écosystème le moins évolué. L’écotone
est caractérisé par une biodiversité végétale et animale originale. C’est donc un milieu exceptionnel qu’il
conviendrait de préserver ou de créer localement.
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Quelques propriétés des écosystèmes
Les écosystèmes assurent leur maintenance malgré les fluctuations de l’environnement. Cette
stabilité est obtenue grâce à des mécanismes internes de régulation.
La stabilité d’un écosystème est tributaire de nombreuses liaisons de mutualisme, de compétition et
de prédation instaurées entre espèces. Ceci se nomme la connectance. Dans la nature, il n’existe pas de
liens entre tous les êtres vivants. Mais il en faut un minimum pour que l’écosystème soit stable.
La stabilité d’un écosystème peut aisément s’observer lorsqu’après une perturbation, celui-ci retrouve
rapidement son état initial. L’écosystème présente alors la propriété d’élasticité ou de résilience.
L’écosystème forestier démontre une forte résilience, car après une perturbation, par exemple une
récolte totale, il sera capable de se reconstituer à l’identique. Parfois l’écosystème, après avoir dépassé le
domaine des déformations élastiques, ne retrouvera pas son climax originel mais un paraclimax.
En conclusion, un écosystème naît, s’auto-développe, se régule et peut disparaître laissant la place à
un autre écosystème. Ce développement est sous la dépendance des facteurs extérieurs d’ordre chimique
et physique mais aussi sous la dépendance de forces internes liées à l’organisation progressive des
communautés vivantes.
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