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Ecosystèmes/ Agrosystèmes/ BP REA 2020

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ECOSYSTEMES et AGROSYSTEMES

I. écosystème et interactions entre les êtres vivants

1. Ecosystème :

Définition :

Un écosystème est un ensemble dynamique d'organismes vivants (plantes, animaux et micro-organismes) qui interagissent entre eux et avec le milieu (sol, climat, eau, lumière) dans lequel ils vivent.

Ecosystème=biotope +biocénose

Biocénose elation

entre espèces.

Biotope

si des conditions du milieu change la biocénose est transformée.

Les dimensions des écosystèmes peuvent varier considérablement ; ils peuvent être très

petits, comme une mare ou un arbre mort, ou être gigantesques, comme la Terre. Un

écosystème peut aussi se définir en fonction principalement de la végétation, d'une espèce

animale ou du relief, par exemple.

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2 Les grands écosystèmes sont généralement décrits comme : Des écosystèmes aquatiques - en eau salée ou en eau douce ; Des écosystèmes terrestres - les forêts, les prairies, les déserts, etc. un écosystème doit être compris et défini comme un système, c'est-à-

2. La répartition des êtres vivants :

milieu. Les caractéristiques du milieu influent sur les êtres vivants, peuvent être classées en deux

grandes catégories s vivants. a. : existence des êtres vivants. Latitude et longitudes déterminent les conditions

La lumière :

Son intensité et sa durée conditionne

La température :

plupart des espèces et donc agit sur la répartition géographique des êtres vivants. umidité atmosphérique jouent un rôle écologique essentiel.

Le climat joue un rôle essentiel dans la formation des sols et son action détermine la composition

écosystème végétales peuvent

exercer une action régulatrice sur le microclimat.

Le rôle écologique des facteurs climatiques est complexe car ils agissent de façon simultanée

influenti détermine les possibilités de vie des êtres vivants.

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3 b. Facteurs liés aux êtres vivants :

Au sein d'une biocénose, différents types d'interactions sont observées entre individus d'espèces

différentes (interactions interspécifiques) ou de la même espèce (interactions intraspécifiques). Ces

interactions peuvent être nuisibles, neutres ou bénéfiques.

Les principales interactions sont les suivantes :

La symbiose : relation écologique obligatoire à bénéfices réciproques. Exemples : l'association entre une algue et un champignon, formant les lichens ; l'association entre les rac (ex : bolet du chêne). Dans les deux cas, l'espèce (algue, arbre) procure les sucres à l'hétérotrophe (champignon), qui lui procure l'eau et les ions minéraux. Le mutualisme : association non obligatoire à bénéfices réciproques. Le commensalisme : association dont un seul tire profit, sans pour autant nuire à l'autre. Exemple : le chacal vient se nourrir des restes de proie laissés par les lions.

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Le parasitisme est une association étroite entre deux espèces dont l'une, l'hôte, héberge la seconde

qui vit à ses dépens

Exemples : certains parasites sont externes (la tique du chien) d'autres internes (le ténia). Certains

s'installent durablement, d'autres non.

La compétition concerne deux espèces qui recherchent la même ressource, dans la même niche

écologique.

Exemple : la compétition des plantes herbacées pour la lumière en milieu forestier. Le neutralisme, ou l'indifférence, est une absence d'interaction.

II. Relations alimentaires

1. Niveaux trophiques et chaines alimentaires :

Les producteurs primaires.

Ce sont les végétaux autotrophes. Ils constituent le premier niveau

effet, grâce à la photosynthèse ils élaborent la matière organique à partir de matières strictement

minérales fournies par le milieu extérieur abiotique. La biomasse produite dans un écosystème

Les consommateurs.

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consommateurs occupent un niveau trophique différent en fonction de leur régime alimentaire. On

distingue trois niveaux : - les consommateurs primaires (désignés par C1). Ils sont phytophages. - les consommateurs secondaires (C2). Ils sont prédateurs de C1. - les consommateurs tertiaires (C3). Ils sont prédateurs de C2. Le plus souvent, un consommateur est omnivore et appartient donc à plusieurs niveaux trophiques.

Ils consomment la matière organique inerte (cadavres, débris végétaux, matière organique dissoute,

...) et sont appelés pour cela saprophages (de sapros = pourri et phageïne = manger). Ce sont

essentiellement des invertébrés du sol, des champignons et des bactéries. Ils accélèrent le processus

de minéralisation de la matière organique. Les décomposeurs peuvent être consommés par des C2.

Producteurs primaires, consommateurs et décomposeurs sont liés par une chaîne alimentaire. Le

caractère cyclique de la chaîne est assuré par les décomposeurs. Le niveau trophique occupé par un organisme donne une indication sur sa position dans la chaine alimentaire.

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2. Réseaux trophiques :

de ces relations trophiques porte le nom de réseau trophique.

Equilibre des réseaux trophiques.

Un réseau trophique est formé par tous les êtres vivants qui dépendent les uns des autres pour leur

Ainsi, au 19ème siècle, on introduisit en Australie 24 lapins. Ils ont proliféré, détruisant la végétation

et les cultures. On en tua des centaines de millions sans en venir à bout. Alors, on introduisit des

renards. Mais ceux-ci attrapèrent les petits marsupiaux et aggravèrent le déséquilibre.

Chaines alimentaires :

Définition :

La chaîne alimentaire caractérise une suite de relations alimentaires existant entre les êtres vivants

: chaque être vivant mange celui qui le précède

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7 augmentation de la concentration en produits toxiques dans la matière vivante à chaque niveau trophique.

Les produits chimiques organiques rémanents tels que les BPC, subissent une bioaccumulation. Le diagramme montre le

degré de concentration à chaque niveau de la chaîne trophique aquatique des Grands Lacs, dans le cas des PCB (en parties par

million, ppm). Les taux les plus élevés apparaissent dans les d'oiseaux piscivores comme ceux des goélands argentés.

3. Cycle biogéochimique

En écologie un cycle biogéochimique est le processus de transport et de transformation cyclique

d'un élément ou composé chimique entre les grands réservoirs de la biosphère.

Un cycle induit souvent des passages de l'état organique à l'état minéral au sein de la biosphère. Les

divers cycles en interaction confèrent à la biosphère une capacité de régulation. Celle-ci est à la base

de la pérennité des écosystèmes, grâce à la grande stabilité qu'elle assure, tout du moins en dehors

des interventions humaines et phénomènes géo climatiques exceptionnels.

Les cycles les plus importants sont :

Le cycle de l'azote ;

Le cycle du carbone ;

Le cycle de l'eau ;

Le cycle de l'hydrogène ;

Le cycle de l'oxygène ;

Le cycle du phosphore ;

Le cycle du soufre ;

Les cycles des métaux.

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Cycle biologique du carbone

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Cycle de

Cy

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4. La biodiversité, enjeu majeur du XXIème siècle

4.1. Les divers aspects de la biodiversité :

" diversité biologique ». La biodiversité

reflète le nombre et la diversité des organismes vivants, ainsi que leur évolution au cours du temps

espèce, la diversité des espèces et la diversité des écosystèmes. La diversité du vivant est en partie décrite comme une

La définition

car il existe pas de critère absolu qui parvienne à satisfaire toute la communauté scientifique. Si certains attachaient une importance à une ressemblance morphologique interfécondité semble plus pertinent.

Définition : une espèce est

suffisamment isolés génétiquement des autres populations, pouvant se reproduire avec une descendance fertile.

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5. Les agrosystèmes :

particulières, au niveau de leurs : - Structure (composantes et organisation) - Fonctionnement (flux et cycles) - Dynamique (évolution dans le temps)

Ecosystème : flux de biomasse fermé = cycle

Dans un écosystème, le flux de biomasse est fermé, il constitue un cycle fermé : la biomasse

produite nourrit la chaîne trophique et retourne au milieu, le rechargeant en ressources nutritives.

Agrosystème : flux de biomasse ouvert

Dans un agrosystème productif, une partie de la biomasse est exportée (biomasse exportée) : bois,

La biomasse exportée constitue une perte nette pour le système appauvrissement.

Conséquences :

- Diminution de la biodiversité. - Réseaux trophiques simplifiés.

5.1. Mise en place des agrosystèmes

Simplification des

- Défrichements : suppression de biomasse ( rajeunissement). " nuisibles/parasites ». - Intensification : (apports nutritifs, amélioration des sols par labours, drainages). Accentue - Sélection des génotypes

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Espèces choisies

Exploitation de peuplements quasi mono spécifiques, donc très productifs (reproduction élevée,

forte production nette), mais à diversité nulle. La régénération et le renouvellement de biomasse est strictement artificiel.

Les flux sont donc très ouverts

Des systèmes à caractère juvénile

Schématiquement, les agrosystèmes se comportent comme des écosystèmes en début de succession, donc juvéniles. Les populations spontanées qui les composent sont donc colonisatrices, pionnières.

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13 nique de apparus vers 1930 : - Engrais. Substitut/complément du fumier et du lisier - Phytosanitaires. - Herbicides. Substitut de la rotation des cultures et sage.

- Pesticides, suite aux pullulations dues à la forte régression des insectes prédateurs privés

- Sélections de variétés et hybridations, pour accroître résistance et qualité des variétés.

- Drainages, assèchement des zones humides. - Suppression des haies, ruisseaux et rivières. - Très fortes augmentations de production de biomasse. - Très grande artificialisation des agrosystèmes.

Résumé

Dans un agrosystème, les peuplements végétaux sont simplifiés, la richesse et la diversité

spécifiques sont faibles espèce sélectionnée pour produire une biomasse de

qualité. Présence " résiduelle » de quelques espèces opportunistes (" mauvaises herbes »).

populations sélectionnées dont le pouvoir compétitif est faible. Réseaux trophiques simplifiés conduisent svt à des pullulations de ravageurs ou parasites. Populations jeunes pour exploiter leur potentiel de croissance.

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5.2. Impact des pratiques agricoles

A/ Impact des pratiques agricoles et sylvicoles sur le climat

Microclimat

Amplitudes thermiques bcp plus importantes en milieu découvert (champs, prairies, friches). portante dans le milieu forestier.

Le microclimat

Méso climat

ouverture des paysages Le climat local et régional peut être modifié : - Vent plus actif - Humidité - Amplitude thermique plus importante Des solutions : Contrôle des facteurs climatiques

Dans certains agrosystèmes contrôle de :

- Température : serres, films plastiques. - Vent : haies, brise-vent. - Précipitations : irrigation.

B/ Impact des pratiques agricoles sur les sols

Le sol est la base de la production.

- Il agit sur les substances en : o Les décomposant par les micro-organismes o Les liants à des particules du sol o Les laissant passer sans les transformer.

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Érosion des sols agricoles

Érosion mécanique sur les terrains en pente (érosion plus importante que la formation de terre

nouvelle) - Perte de substances nutritives et humus. - Charge polluante dans les eaux de surfaces, enrichies en substances nutritives.

Sur un sol nu es particules ( 2m) envasement du

sol et perte de perméabilité. Ruissellement

Structure des sols agricoles

homogénéisation des sols.

Les machines peuvent ameublir le sol (40cm profond), mais ne régénèrent pas complètement la

-organismes (lombric,).

Compactage

du sol diminue la circulati biologique. diminution de la stabilité structurale des sols Lors du labour, une grande partie de la masse organique est enfouie trop profondément pour être complètement décomposée.

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