Fonctionnement et stabilité des écosystèmes
1. Fonctionnement des écosystèmes
- Biodiversité : richesse en espèces différentes, elle assure la stabilité des écosystèmes.
- Les populations se limitent mutuellement, empêchant la prolifération excessive d'une espèce.
- Les effectifs oscillent autour d'une moyenne, avec des variations locales sur des périodes allant de quelques années à plusieurs centaines d'années.
- Un événement catastrophique (feu, tsunami, maladie) peut rompre l'équilibre, menant à un nouvel équilibre ou à la disparition temporaire de l'écosystème.
- Certains écosystèmes subissent des perturbations fréquentes et sont en déséquilibre permanent.
2. Rôle de la biodiversité dans la stabilité
| Aspect | Effet sur l'écosystème |
|---|---|
| Grande biodiversité | Résistance accrue aux perturbations |
| Disparition d'une espèce | Peu d'impact grâce à la présence d'espèces équivalentes dans le réseau trophique |
| Invasion d'espèces nouvelles | Freinée car toutes les niches sont occupées |
| Problèmes climatiques ou infectieux | Toutes les espèces ne sont pas sensibles, limitant l'impact global |
3. Impact humain sur les écosystèmes
- Les forêts cultivées remplacent les forêts naturelles.
- Culture unique : vulnérable aux maladies et tempêtes.
- Forêts mélangées : meilleure résistance grâce à la diversité des espèces, protection mutuelle, diversification du sous-bois et de la faune.
- En jardinage, la culture associée favorise la biodiversité, réduit l'usage de pesticides et améliore la production.
4. Exemple : savane, gazelles et guépards
- Si les guépards disparaissent, le nombre de gazelles augmente, ce qui diminue la quantité d'herbe.
- Si des lions sont présents, ils continuent de chasser les gazelles, maintenant ainsi l'équilibre de l'écosystème.
5. Définitions clés
| Terme | Définition |
|---|---|
| Réseau trophique | Ensemble d'êtres vivants liés par des relations alimentaires multiples, formant plusieurs chaînes alimentaires interconnectées. |
| Chaîne alimentaire | Suite d'individus où chacun est mangé par le suivant. |
| Maillon | Chaque être vivant dans une chaîne ou un réseau trophique. |
| Biodiversité | Richesse liée au nombre d'espèces différentes dans un écosystème. |
La biodiversité est essentielle pour la stabilité et la résistance des écosystèmes face aux perturbations.
Cycle de la matière et flux d'énergie
Les êtres vivants maintiennent leur organisation en consommant et transformant matière et énergie. Cela explique l'importance des réseaux alimentaires, composés de chaînes alimentaires.
1. Producteurs et consommateurs
- Producteurs (autotrophes) : végétaux verts capables de synthétiser des matières organiques à partir de matières minérales du biotope, sans se nourrir d'autres organismes.
- Consommateurs (hétérotrophes) : incapables de synthétiser la matière organique, ils consomment des organismes vivants (végétaux ou animaux).
La chaîne alimentaire suit cet ordre :
Producteur → consommateur primaire (phytophage/omnivore) → consommateur secondaire (zoophage/omnivore) → ...
2. Décomposeurs
- Ils récupèrent les déchets organiques (excréments, feuilles mortes, cadavres).
- Deux types :
- Détritivores : fragmentent la matière organique en morceaux plus petits.
- Transformateurs : champignons et bactéries qui dégradent la matière organique en matière minérale.
Les décomposeurs ferment la chaîne alimentaire mais peuvent aussi être consommés (ex : ver de terre mangé par un oiseau).
3. Pyramides écologiques
| Type de pyramide | Exemple (garçon, veaux, luzerne) | Interprétation |
|---|---|---|
| Pyramide des nombres | Garçon : 1<br>Veaux : 4,5<br>Plants de luzerne : | Nombre d'individus par niveau trophique |
| Pyramide des biomasses | Garçon : 48 kg<br>Veaux : 1035 kg<br>Luzerne : 8211 kg | Masse totale de matière vivante par niveau |
| Pyramide énergétique | Production garçon : kJ<br>Production veaux : kJ<br>Production luzerne : kJ<br>Énergie solaire reçue : kJ | Énergie disponible à chaque niveau trophique |
À retenir : Les producteurs captent l'énergie solaire pour fabriquer de la matière organique, qui circule ensuite dans les chaînes alimentaires via les consommateurs et finit par être recyclée par les décomposeurs.
Synthèse : organisation trophique et transferts
1. Organisation trophique des écosystèmes
- Producteurs primaires (P) : organismes autotrophes capables de fabriquer leur propre matière organique à partir de matières minérales (ex. : plantes vertes, phytoplancton).
- Consommateurs primaires (C1) : animaux herbivores qui se nourrissent directement des producteurs.
- Consommateurs secondaires (C2) : animaux carnivores qui mangent les consommateurs primaires (plusieurs niveaux possibles).
- Décomposeurs : détritivores (fragmentent la matière organique morte) et transformateurs (bactéries, champignons) qui transforment la matière organique en matière minérale, assurant le recyclage des éléments.
Le transfert de matière entre ces niveaux permet de maintenir le cycle des éléments minéraux dans l’écosystème.
2. Réseaux et chaînes alimentaires
- Chaîne alimentaire : suite d’êtres vivants où chacun est mangé par le suivant.
- Réseau trophique : ensemble de chaînes alimentaires interconnectées par des maillons communs.
- Maillon : chaque être vivant dans une chaîne ou un réseau trophique.
- Flèche : indique « est mangé par ».
3. Transferts d’énergie et matière
- La matière organique contient de l’énergie chimique potentielle (1 g protides/glucides = 17 kJ, 1 g lipides = 38 kJ).
- À chaque niveau trophique, il y a des pertes d’énergie dues à :
- La respiration (énergie utilisée pour vivre).
- La matière non assimilée (excréments, déchets).
- La matière et l’énergie transmises diminuent à chaque transfert.
4. Pyramides écologiques
| Type de pyramide | Description |
|---|---|
| Pyramide des nombres | Nombre d’individus par niveau trophique (ex. : 1 garçon, 4,5 veaux, 2×10^7 plants de luzerne) |
| Pyramide des biomasses | Masse totale de matière vivante par niveau (ex. : 48 kg garçon, 1035 kg veaux, 8211 kg luzerne) |
| Pyramide énergétique | Énergie disponible à chaque niveau (ex. : énergie solaire → production primaire → secondaire) |
La pyramide énergétique est toujours décroissante, car l’énergie diminue à chaque transfert.
5. Flux d’énergie dans un organisme
- : énergie ingérée (matière organique consommée)
- : énergie assimilée (utilisée par l’organisme)
- : énergie non assimilée (excréments)
- : énergie utilisée pour la respiration
- : énergie fixée dans la production (croissance, reproduction)
- : énergie utilisée pour la digestion
et
6. Points clés à retenir
Les producteurs primaires fabriquent la matière organique à partir de matière minérale, base de toute chaîne alimentaire.
Les décomposeurs recyclent la matière organique en matière minérale, bouclant le cycle.
À chaque transfert trophique, une grande partie de l’énergie est perdue (respiration, déchets), ce qui limite la longueur des chaînes alimentaires.
La biomasse et l’énergie diminuent à chaque niveau trophique, ce qui se traduit par des pyramides écologiques décroissantes.