TD 01 d’ Ecologie générale ecological system

TD 01 d’ Ecologie générale
L'ECOSYSTEME, UNITE FONDAMENTALE DE LA BIOSPHERE
Le terme d'écosystème a été créé en 1935 par le botaniste britannique Arthur George
Tansley (1871-1955) par contraction de l'expression anglaise ecological system (« système
écologique »).
L'écosystème représente l'unité de base de l'environnement. Il est constitué par un
ensemble d'animaux, de plantes, de champignons et de micro-organismes interagissant les uns
avec les autres et avec leur milieu (sol, air, climat, etc.). Une forêt, une falaise, une lande, une
plage, un récif corallien, une mangrove… sont autant d'écosystèmes. Les écosystèmes ne sont
pas isolés les uns des autres. L'ensemble des écosystèmes de la planète forme la biosphère.
L'écologie fondamentale étudie l'organisation des écosystèmes, à des échelles très
diverses (par exemple une forêt, un océan, une portion de rivage marin, un étang, une mare ou
un tronc d'arbre mort). L'écologie appliquée prend en compte l'action de l'homme, dans le but
d'en limiter les effets néfastes et de favoriser une gestion rationnelle de la nature.
Le fonctionnement des écosystèmes se décrit en des termes qui rappellent ceux des
analyses économiques (rendement, production primaire, productivité…) et de la
thermodynamique (transferts d'énergie, entropie…). Des modèles statistiques sont élaborés,
qui permettent de comparer la productivité des différents milieux naturels et de prévoir leur
évolution.
Tout écosystème est constitué par l'association de deux composantes en constante
interaction l'une avec l'autre : le biotope et la biocénose.
Le biotope est l'environnement physico-chimique, inerte, dit « abiotique »
(littéralement « sans vie »). Il englobe toutes les composantes extérieures aux êtres vivants : le
sol, l'air, l'eau, la lumière, le climat, etc.
La biocénose est la communauté vivante, constituée par la totalité des êtres vivants qui
peuplent le biotope : bactéries, champignons, végétaux et animaux.
Écosystème = biotope + biocénose ; où Écosystème = Biotope X Biocénose
Le recours à la notation « X » (produit tensoriel) a été proposé par Frontier & Pichod-Viale
(1995) pour remplacer le traditionnel « + ». Cette notation mathématique implique l'existence
d'interactions entre les éléments ainsi liés.
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1) Hiérarchie des écosystèmes :
La notion d'écosystème est multiscalaire (multi-échelle), c'est à dire qu'elle peut
s'appliquer à des portions de dimensions variables de la biosphère; un lac, une prairie, ou un
arbre mort… (Tab.). Suivant l'échelle de l'écosystème nous avons : Le micro-écosystème (un
arbre) ; le méso-écosystème (une forêt) ; le macro-écosystème (une région).
2) Evolution des écosystèmes :
À l'échelle historique, voire sur la durée d'une vie, on peut observer les phases du
développement des écosystèmes (leur établissement peut cependant requérir des centaines,
voire des milliers d'années). Chacun d'eux subit des modifications permanentes qui se
traduisent dans la structure des biocénoses.
Tableau 01. Hiérarchie des écosystèmes
Echelle spatiale
Station
Localité
Région
Zone
Biosphère
Composants climatiques
Micro climat
Méso climat
Macro climat
Climat zonal
Climat global
Niveaux écosystémiques
Microécosystème
Mésoécosystème
Macroécosystème
Mégaécosystème
Ecosphère
2.1) Les successions écologiques :
Lors de la conquête d'une zone vierge par les espèces vivantes ou, plus fréquemment,
lors de la restauration de l'environnement naturel après perturbation de celui-ci, les
populations végétales et animales qui composent la biocénose se succèdent suivant une
séquence déterminée. Cette « succession écologique » peut- en l'absence de toute activité ou
intervention humaine - aboutir à un état d'équilibre relativement stable appelé climax.
(Fig. 1).
Étape finale de l'évolution d'un écosystème, le climax représente cependant plus un
concept théorique qu'une réalité concrète. La forêt, aboutissement de l'évolution des prairies
par exemple, est un exemple de climax.
L'existence des successions est facile à observer à partir d'un sol nu. Dans les stades
initiaux, le sol est colonisé par des espèces pionnières (mousses, lichens, graminées)
accompagnées d'une faune peu abondante. Puis apparaît progressivement une végétation
buissonnante, à laquelle succèdent les premiers arbres. Cette évolution s'accompagne de
modifications au sein du peuplement animal. On observe alors une complexification
croissante de l'organisation des diverses communautés et des chaînes, ou réseaux,
alimentaires.
Une succession primaire commence à partir d'une surface nue où aucune végétation ne
l'a précédée (formation d'une île volcanique, par exemple) tandis qu'une succession
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secondaire s'établit à partir d'un milieu dont le peuplement a été détruit (incendie,
défrichement, érosion).
Sous certaines pressions, en particulier l'exploitation humaine intensive, des
destructions successives conduisent à une évolution régressive, menant à des stades dégradés
ou peu évolués, souvent voisins dans leur aspect des stades pionniers, ou, dans les cas
extrêmes, à des espaces désertifiés. Toute la surface d'un territoire n'évolue donc pas, en
fonction des circonstances locales, vers l'écosystème régional optimal.
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3) Services rendus par les écosystèmes :
Les hommes tirent de nombreux avantages et bénéfices, directs comme indirects, du
fonctionnement des écosystèmes.
On distingue quatre grands types de services écosystémiques :
• Services d'approvisionnement : ils correspondent aux matières et matériaux fournis à
l'homme par les écosystèmes, comme la nourriture (produits de la pêche, de la chasse, de la
cueillette, de l'agriculture), l'eau potable, les matériaux de construction (bois, terres argileuses,
jonc, paille…), les combustibles (bois, tourbe, bouses de certains animaux…), les fibres
naturelles (coco, sisal, jute, raphia, jonc, kapok, etc.), les substances médicinales (l'OMS
estime que 80 % de la population mondiale dépend de substances médicinales issues
d'espèces sauvages) …etc.
• Services de régulation : les écosystèmes en bonne santé interviennent notamment dans la
régulation du climat (évapotranspiration, stockage du CO 2 par les forêts), assurent l'épuration
de l'eau (rôle de filtres naturels des zones humides), et jouent un rôle de prévention contre les
catastrophes naturelles (sécheresse, inondations, glissements de terrain, etc.) en régulant les
débits d'eau, en fixant les sols et en les protégeant contre l'érosion.
• Services culturels : ils incluent les valeurs esthétiques et récréatives (activités de loisirs) des
écosystèmes, et leurs valeurs spirituelles et éducatives.
• Services de soutien : ils assurent le maintien des conditions favorables à la vie sur terre en
assurant les cycles biogéochimiques, ce qui permet la production d'oxygène (notamment par
les forêts, comparées aux poumons de la planète), la formation et la stabilité des sols et le
maintien de la vie, ils offrent l'habitat de tous les êtres vivants…etc.
Les services écosystémiques dépendant tous de la biodiversité, qui augmente la
capacité des écosystèmes à réaliser leurs services écologiques.
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