Structure et fonctionnement des écosystèmes : exercices de 1re

Biocénose (êtres vivants) : têtards, algues microscopiques, bactéries du sédiment, libellules. Ce sont des animaux (têtards, libellules) et des micro-organismes (algues microscopiques, bactéries), c'est-à-dire des êtres vivants comme ceux que cite la définition de l'écosystème ⁵.

Biotope (milieu non vivant) : température de l'eau, pH, lumière reçue, teneur en nutriments dissous. Ce sont des paramètres physico-chimiques, donc des facteurs abiotiques ⁴.

Justification : la mare réunit des vivants et leur milieu non vivant, et ces éléments agissent en interaction comme une unité fonctionnelle ⁵. Les têtards se nourrissent des algues, les bactéries recyclent la matière, la température influence tous les organismes.

Situation A : les deux plantes perdent car elles se disputent une même ressource. C'est de la compétition pour les nutriments ².

Situation B : un individu en tue et mange un autre. C'est de la prédation, une forme d'exploitation ².

Situation C : l'insecte profite d'un hôte qui est affaibli mais pas tué d'emblée. C'est du parasitisme, autre forme d'exploitation ².

Situation D : les deux partenaires bénéficient de l'association. C'est du mutualisme, une forme de coopération ².

Vérifie le total : $48+30+18+15+9=120$. Les données sont cohérentes.

Richesse spécifique : on compte les espèces, soit 5. La diversité spécifique se réfère au nombre d'espèces ⁴.

Espèce la plus représentée : l'espèce 1 avec 48 individus. Part : $\dfrac{48}{120}\times 100 = 40\ \%$.

Échelle : on compte des espèces, donc la diversité spécifique. Les deux autres échelles seraient la variabilité génétique au sein d'une espèce et la diversité des écosystèmes ⁴.

Rapport : $\dfrac{90}{600}\times 100 = 15\ \%$ de la production des plantes passe dans les herbivores.

Interprétation : une partie de la matière végétale n'est pas consommée, une autre est rejetée sous forme de déchets, une autre est utilisée pour fournir de l'énergie à l'organisme. Seul le reste est incorporé à la matière des herbivores.

Nature de la grandeur : elle s'exprime par unité de temps (par an), c'est donc un flux de matière. Le programme place les flux de matière et les réservoirs parmi les éléments du fonctionnement d'un écosystème ².

Réservoir stable : les sorties équilibrent les entrées. Il se décompose donc 1200 g par m² chaque année.

Temps de séjour : $\dfrac{4800}{1200}=4$ ans. L'unité du résultat est cohérente : (g/m²) divisé par (g/m²/an) donne des années.

Rôle : la décomposition recycle la matière organique, un des aspects du fonctionnement de l'écosystème avec la production et les flux ². Elle rend à nouveau disponibles des éléments minéraux pour les producteurs.

Parcelle A : $\dfrac{400-160}{400}\times100=60\ \%$.

Parcelle B : $\dfrac{420-336}{420}\times100=20\ \%$.

Écart : $60-20=40$ points de pourcentage.

Interprétation : seule la richesse en espèces diffère de façon notable. La parcelle riche en espèces perd moins. Cela rejoint le constat qu'une biodiversité plus grande renforce la stabilité en augmentant la résistance de l'écosystème aux événements climatiques extrêmes, comme un effet tampon ⁴.

Limite : deux parcelles ne suffisent pas à conclure. Les synthèses d'expériences citées reposent sur de nombreuses expériences ⁴.

Totaux : année 1 : $80+20+50=150$ ; année 2 : $20+70+60=150$ ; année 3 : $50+40+60=150$.

Amplitude de A : $80-20=60$ g/m².

Amplitude du total : $150-150=0$. La production de l'ensemble est constante alors que chaque espèce fluctue.

Mécanisme : les espèces ne réagissent pas en même temps aux variations du milieu, et chacune domine, donc maintient la fonction, dans les conditions où elle est la plus productive. C'est l'« effet de portefeuille », ou hypothèse d'assurance ⁴.

Ici A domine l'année humide, B l'année chaude, C reste régulière.

Taux de récupération : $\dfrac{420}{500}\times100=84\ \%$.

La résilience écologique est la capacité à revenir à l'état antérieur après une perturbation ⁵. Avec 84 % retrouvés en trois ans, l'écosystème s'en approche : on peut le dire en voie de résilience, sans affirmer un retour total.

Une résistance forte, c'est-à-dire la capacité à encaisser le choc sans que la structure de l'écosystème soit modifiée, se traduirait par une baisse faible de la biomasse juste après l'incendie, et non par une remontée rapide ensuite.

La mémoire écologique désigne l'influence des perturbations passées sur le fonctionnement actuel et futur d'un écosystème ⁵.

Explication : dans X, la sélection a pu remplacer les espèces sensibles au stress par des espèces plus tolérantes, ce qui rend la communauté plus résistante. Dans Y, ce tri n'a pas eu le temps de se faire ⁵.

Condition : l'adaptation doit se maintenir pendant les périodes sans perturbation ⁵.

Intérêt pour la restauration : connaître les facteurs qui installent une mémoire écologique aide à anticiper la réponse du système lors de l'introduction d'une espèce, de la réintroduction ou d'un programme de gestion ⁵.

Introduction : l'écosystème est un ensemble dynamique en interaction, que ces changements déstabilisent ⁵.

Perte d'espèces : la biodiversité comporte aussi une diversité fonctionnelle, celle des fonctions écologiques réalisées par les espèces ⁴. Perdre des espèces peut donc faire disparaître des fonctions.

Réchauffement : quand la température s'éloigne des conditions habituelles, les espèces capables de remplir la même fonction se font moins nombreuses. Une grande variété d'espèces aux fonctions complémentaires permet alors de conserver la productivité à des températures différentes, et il faut davantage d'espèces pour préserver le même fonctionnement ⁴.

Espèce introduite : une espèce qui prolifère peut avoir des conséquences importantes sur la structure et le fonctionnement, et la résistance aux invasions est une propriété fonctionnelle de l'écosystème ⁴.

Bilan : les trois changements agissent ensemble ; la richesse en espèces protège la stabilité, mais elle est elle-même menacée par les deux autres facteurs ⁴.