Chapitre 2 : Écosystème

- Ecosystèmes terrestres associés au continent émergé

- Ecosystèmes aquatiques

- Microécosystèmes

- Mésoécosystèmes

- Macroécosystèmes

Introduction : Notion d’écosystème

Association d'un environnement physico-chimique spécifique (biotope) avec une communauté vivante (biocénose). Ecosystème = biotope + biocénose.

Un écosystème, ou système écologique, est un système fonctionnel qui inclut une communauté d’êtres vivants (biocénose) et leur environnement (biotope). C’est une unité (ou entité) relativement stable et intégrée qui repose sur des organismes photosynthétiques. Certains de ses individus peuvent vivre jusqu’à plusieurs milliers d’années (les grands arbres, par exemple), par contre certains micro-organismes ne peuvent vivre que quelques heures, voire quelques minutes.

L’écosystème, dans son ensemble a tendance à rester stable. Une fois son équilibre est atteint, il peut durer des siècles sans se modifier (sauf en cas d’accidents naturels ou d’intervention de l’Homme).

Circulation de la matière (et de l’énergie)

Les relations, souvent compliquées, entre les différents organismes vivants, et entre ceux-ci et leur milieu inerte, sont à l’origine d’un cycle bien organisé d’éléments tels que l’azote, le carbone, le phosphore, etc. ces éléments suivent un circuit parmi les organismes, reviennent au sol où ils sont décomposés par les bactéries et les champignons et sont recyclés par les plantes vertes, en présence de lumière, pour reconstituer la matière organique.

Ce cycle est dit cycle de la matière qui concerne trois grands ensembles d'êtres vivants, à savoir les Producteurs, les Consommateurs et les Décomposeurs.

Les Producteurs

C’est l’ensemble des végétaux chlorophylliens qui vont fixer l’énergie de la lumière solaire (photosynthèse). Il y a en moyenne 1 à 5% de l’énergie solaire qui est captée par les plantes.

Les Consommateurs

Tous les végétaux et les animaux consomment de la matière organique des producteurs pour obtenir l’énergie nécessaire à leur métabolisme. Cette production d’énergie s’effectue essentiellement à partir de la dégradation par voie oxydative (respiration) de la matière organique (catabolisme). Ensuite, il y aura édification de la propre matière (organique) de ces consommateurs (anabolisme). On distingue plusieurs catégories de consommateurs selon le régime alimentaire :

▲ Les herbivores : ce sont les consommateurs des végétaux : par exemple : les Cétacées (poissons) consomment les phytoplanctons ; en ce qui concerne les végétaux supérieurs, tous les organes peuvent être consommés (herbes et feuilles de ligneux, par les Vertébrés et les Insectes, les fruits et les graines, par les Oiseaux et autres Vertébrés ; etc.)

▲ Les- Les carnivores : se nourrissent d’autres animaux dont ils vont digérer la matière organique ; on les appelle aussi les prédateurs : on en distingue trois catégories :

‣ Prédateurs de premier ordre : qui mangent les herbivores : (chacal, lion, etc.).

‣ Prédateurs de deuxième ordre : qui mangent les prédateurs de 1° ordre (serpents, etc.).

‣ Prédateurs de troisième ordre : (les rapaces qui mangent les serpents, etc.).

On constate donc un transfert d’énergie d’un niveau trophique à un autre. Il existe des êtres animaux qui sont capables de tout consommer : ils sont dits omnivores ou diversivores (Homme, Sanglier, Hérisson, etc.).

▲ Les Décomposeurs

Les décomposeurs utilisent la matière organique morte (provenant des producteurs et des consommateurs morts), dont ils assurent la transformation en matière minérale. Il s'agit de la minéralisation. On peut distinguer d'une part les détritivores (bousiers, vers de terre …) qui consomment des cadavres et des excréments, d'autre part les transformateurs (bactéries, moisissures, champignons) qui terminent la décomposition de la matière organique jusqu'à sa minéralisation. Ceci permet le recyclage de la matière.

Le processus de décomposition est aussi important que celui de production dans un écosystème donné. La quantité de matière organique qui retourne au sol dans les écosystèmes terrestres, sous forme de feuilles, de racines ou de bois mort, peut aller, chaque année, de quelques tonnes à quelques dizaines de tonnes par hectare. Un nombre important d'espèces agissent plus ou moins rapidement sur cette matière pour la recycler, en la fractionnant, la transformant, la décomposant et la minéralisant. Elle redevient disponible pour les producteurs.

En conclusion on peut dire que les décomposeurs jouent un rôle essentiel dans le cycle biogéochimique.

La chaîne alimentaire et la pyramide écologique

Les représentations sous la forme de pyramides écologiques permettent d'évaluer la diminution de matière ou d'énergie mise à la disposition de chaque échelon suivant dans la chaîne alimentaire. Il en existe trois catégories :

- La pyramide des énergies représente la quantité d'énergie collectée à chaque niveau de la chaîne alimentaire.

- La pyramide des nombres représente le nombre d'individus à chaque niveau trophique.

- La pyramide des biomasses fournit une évaluation de la masse des producteurs par rapport à celle des consommateurs. La première étant toujours supérieure à la seconde.

‣ A chaque niveau trophique, seule 10 % de l'énergie disponible est transférée

‣ En général, dans une communauté, le nombre et la biomasse des espèces diminuent quand le niveau trophique augmente ; ex : Les carnivores sont moins nombreux que les herbivores
‣ Une communauté comprend rarement plus de 4 à 5 niveaux trophiques.

Transphère de la matière au sein d’un écosystème aquatique

Autres interactions entre les êtres vivants

Au sein d'une biocénose, différents types d'interactions sont observés. Ces interactions peuvent être nuisibles, neutres ou bénéfiques :

La symbiose : relation écologique obligatoire à bénéfices réciproques. Exemples :

l'association entre une algue et un champignon, formant les lichens ;

l'association entre les racines d'un arbre et d’un champignon.

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.

Exemple : le petit crabe qui vit dans la moule reçoit protection et nourriture, tandis que l'intérieur de la moule est nettoyé par le crabe. Cependant, l'un et l'autre peuvent vivre séparés.

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.

Le parasitisme : association étroite entre deux espèces dont l'une, l'hôte, héberge la seconde qui vit à ses dépens.

DESCRIPTION DES PRINCIPAUX ECOSYSTEMES

Les écosystèmes les plus variés se trouvent sur la terre ferme, et on en distingue principalement :

1. Ecosystème Forestier

Terre avec un couvert arboré supérieur à 10% et d’une superficie supérieure à 0,5 hectare (ha). Les arbres doivent être capables d’atteindre une hauteur minimum de 5 m à maturité.

La forêt désigne ces vastes territoires situés hors de l’influence humaine, de l’habitat ou des cultures. Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible étendue est dit bois, boqueteau ou bosquet selon son importance. L'action de l'Homme dans plusieurs régions du monde conduit à une destruction ou une surexploitation des forêts. Cela concerne surtout actuellement les forêts tropicales, et conduit au phénomène de déforestation. Malgré leur diversité, les forêts ont toutes un point commun : Chacune crée un paysage particulier et conditionne la faune et la flore qui vivent dans son ombre.

2. Ecosystème Prairial: les prairies sont des communautés biologiques où l’on trouve peu d’arbres ou d’arbustes, mais surtout de l’herbe. Les conditions qui favorisent un couvert herbacé : un sol sablonneux, une humidité faible, du feu et du vent. Les prairies se composent de trois couches : les racines, le sol et les herbes.

⁂ Agro-écosystème : Écosystème modifié par l’Homme afin d'exploiter une part de la matière organique qu'il produit, généralement à des fins alimentaires.

Quant aux écosystèmes aquatiques ils se distinguent en :

3. Ecosystèmes d'eau douce (Les écosystèmes aquatiques continentaux) :

L’ensemble des eaux continentales (courantes et stagnantes) sont désignées sous le terme d'écosystème limnique. On les subdivise en:

‣ écosystèmes lentiques (lacs, étangs, marais) où le renouvellement de l'eau est très lent

‣ écosystèmes lotiques (fleuves, rivières, torrents, etc ...) où celui-ci est rapide.

La densité comme la diversité des communautés dépendent fortement des conditions d'habitat, notamment de la température, de la profondeur, de la qualité des eaux, de la vitesse des courants, du type de fond, de la nourriture, etc... L'environnement réalise une pression de sélection sur les individus et les populations d'où il découle une très forte variabilité d'un écosystème à l'autre et au sein même d'un écosystème.

4. Ecosystème Océanique: L'océan mondial constitue le plus vaste écosystème de la planète, tant par sa surface (plus de 71% de la surface du globe= 360 millions de km2) que par sa profondeur (3 800 m en moyenne).

Les caractéristiques physiques de l'eau permettent à l'océan de jouer un rôle régulateur vis-à-vis de l'atmosphère et du climat terrestre, et d'offrir aux organismes vivants des conditions favorables.

La vie existe à tous les étages de l'océan, de la surface jusqu'aux plus grandes profondeurs. Mais si elle abonde près des côtes, elle se fait plus rare au large et dans les abysses. La lumière et la profondeur conditionne en effet la présence des végétaux à la base des cycles de vie océaniques.

Taille de l’écosystème

La notion d'écosystème est multiscalaire (multi-échelle), elle peut s'appliquer à des portions de dimensions variables de la biosphère. Ex. :

Microécosystème ( Arbre) ; Mésoécosystème (Foret) ; Macrosytème (Région).

EVOLUTION DES ECOSYSTEMES

Les écosystèmes ne sont pas statiques, ils peuvent se transformer au cours du temps par l'influence de processus écologiques nommés successions écologiques, entraînant leur évolution lente vers un autre type d'écosystème, ou par l'influence de perturbations sporadiques et brusques.

1. Succession écologique: c’est un processus d'évolution libre d'un milieu naturel au cours du temps (différentes communautés végétales et animales, sols, etc... se remplacent).

- La première communauté à s'installer sur un sol nu est dite pionnière,

- les communautés subséquentes sont les séries

- et la communauté finale est un état d'équilibre stable atteint par le complexe climat-sol-flore-faune en un lieu donné. Cet état d'équilibre est appelé climax.

Exemple : Terrain nu => végétation pionnière => prairie => arbustes => forêt.

2. Stabilité : Etat permanent d’un écosystème à plus long terme, ou sa capacité, après un changement, à retrouver ses caractéristiques initiales dans une échelle de temps “ utile ”. Elle comprend une composante dynamique, avec des fluctuations (par ex. de densité de populations) et n’est pas nécessairement statique.

Exemples d’écosystèmes terrestres et aquatiques

La résilience

C’est la capacité d’un écosystème à s’adapter au changement, à se rétablir et à se réorganiser après perturbation. Elle rend compte du degré de perturbations qui peuvent affecter un écosystème sans que ce dernier passe à un état dégradé, différent de structure et de fonctionnement.

Services des écosystèmes

Les écosystèmes procurent des services indispensables au développement des sociétés humaines.

- Ils assurent l’assainissement de l’air que nous respirons et de l’eau que nous buvons ;

- Ils contrôlent les proliférations d’organismes pathogènes et renouvellent la fertilité des sols ;

- Un tiers de la nourriture des humains vient de plantes dont la pollinisation est assurée par des espèces animales sauvages.

Ces services sont menacés

Quand ils sont utilisés pour satisfaire des besoins immédiats, sans égard pour les besoins futurs.

- des rejets de gaz carbonique dans l’atmosphère ;

- de la pollution des terres, des eaux et de l’air ;

- de l’introduction d’espèces étrangères ;

- de la surexploitation des ressources marines ;

- de la destruction de certaines zones humides ;

- de l’érosion des sols ;

- de la déforestation ;

- de l’expansion urbaine.

Un développement durable des sociétés humaines passe par une prise de conscience des conséquences à long terme.