Écosystèmes et services environnementaux
Cours · SVT (terminale), chapitre 9 · terminale, spécialité sciences de la vie et de la Terre · le début du chapitre, la suite sur Adloun
Un écosystème est une unité fonctionnelle de la biosphère où des organismes vivants interagissent entre eux et avec leur milieu physico-chimique. De la mare de jardin à la forêt tropicale, de la prairie alpine au récif corallien, les écosystèmes constituent le support de la vie sur Terre et fournissent à l'humanité de nombreux biens et services : nourriture, eau potable, régulation du climat, pollinisation, espaces de loisirs. Comprendre leur structure, leur fonctionnement et leur dynamique est aujourd'hui un enjeu scientifique et sociétal majeur, à l'heure où les activités humaines modifient profondément ces systèmes.
Dans ce chapitre, nous étudierons d'abord la structure et le fonctionnement d'un écosystème (biocénose, biotope, flux de matière et d'énergie, réseaux trophiques), puis sa dynamique (perturbations, résilience, successions écologiques). Nous verrons ensuite le lien entre biodiversité et stabilité, avant d'aborder la notion de services écosystémiques. Enfin, nous présenterons les principes de la gestion durable, de la restauration et de l'ingénierie écologique, qui visent à concilier exploitation et préservation des écosystèmes.
9.1 Structure et fonctionnement d'un écosystème
9.1.1 Biocénose, biotope et écosystème
Un écosystème résulte de l'association de deux composantes indissociables : un ensemble d'êtres vivants et le milieu physique dans lequel ils vivent.
La biocénose est l'ensemble des êtres vivants (animaux, végétaux, champignons, micro-organismes) occupant un milieu donné.
Le biotope est le milieu physico-chimique dans lequel vit la biocénose ; il est caractérisé par des facteurs abiotiques (température, lumière, humidité, nature du sol, pH, salinité…).
L'écosystème est l'unité formée par la biocénose, le biotope et l'ensemble des interactions qui les relient. On note symboliquement :
Au sein d'un écosystème, on distingue plusieurs niveaux d'organisation. Une population regroupe les individus d'une même espèce vivant au même endroit. L'habitat désigne le lieu de vie d'une espèce, tandis que la niche écologique correspond à l'ensemble des conditions et des ressources nécessaires à sa survie et à sa reproduction, ainsi qu'au rôle qu'elle joue dans l'écosystème.
9.1.2 Les interactions biologiques
Les organismes d'une biocénose ne sont pas juxtaposés au hasard : ils entretiennent des relations multiples, qui structurent l'écosystème.
Les interactions biotiques sont les relations entre êtres vivants. On les classe selon leur effet (positif , négatif , neutre ) sur chacun des partenaires :
- prédation et parasitisme () : un organisme tire bénéfice au détriment d'un autre ;
- compétition () : deux organismes exploitent une même ressource limitée ;
- mutualisme () : les deux partenaires tirent bénéfice de l'association (ex. symbiose) ;
- commensalisme () : l'un profite sans nuire à l'autre.
Dans une forêt, les racines des arbres s'associent à des champignons du sol pour former des mycorhizes. Le champignon, grâce à son réseau de filaments (mycélium), augmente la surface d'absorption de l'eau et des sels minéraux du sol qu'il transfère à l'arbre ; en retour, l'arbre lui fournit des matières organiques (sucres) issues de la photosynthèse. Cette interaction de type mutualiste () améliore la croissance des deux partenaires et joue un rôle clé dans le fonctionnement des écosystèmes forestiers.
9.1.3 Producteurs, consommateurs et décomposeurs
Du point de vue du fonctionnement, les organismes se répartissent en grandes catégories selon leur mode de nutrition.
- Les producteurs primaires (autotrophes) fabriquent leur matière organique à partir de matière minérale et d'une source d'énergie : ce sont surtout les végétaux chlorophylliens et les algues, qui réalisent la photosynthèse.
- Les consommateurs (hétérotrophes) se nourrissent d'autres êtres vivants : herbivores (consommateurs primaires), carnivores (consommateurs secondaires, tertiaires…).
- Les décomposeurs (bactéries, champignons) dégradent la matière organique morte (litière, cadavres, excréments) et la reminéralisent, restituant au milieu les éléments minéraux.
9.1.4 Flux de matière et d'énergie
L'écosystème est traversé par un flux d'énergie et parcouru par des cycles de matière. Ces deux notions ne doivent pas être confondues.
Dans un écosystème :
- l'énergie provient essentiellement du Soleil, circule de façon unidirectionnelle des producteurs vers les consommateurs, et se dissipe à chaque niveau sous forme de chaleur : elle n'est pas recyclée ;
- la matière (carbone, azote, eau, sels minéraux) circule en cycle : elle est prélevée dans le biotope, transférée le long des chaînes alimentaires, puis restituée au milieu par les décomposeurs.
La matière est donc recyclée, l'énergie ne l'est pas.