3. la vie est partout

Fiches Ecosystème :

LES ÈCOSYSTEMES , DES MORCEAUX DE VIE 1- HISTOIRE DU CONCEPT ECOSYSTEME ....................................................2 2- COMMENT CA MARCHE ?.................................................................... 3

Définition de l’écosystème ...................................................... 3 Facteurs écologiques (biotique et abiotique) et leurs relations .................................................................................................. 4 Groupe fonctionnel et chaîne alimentaire............................... 7 La Niche écologique................................................................. 8 Zoom sur le biome ................................................................... 9

3- PRESSIONS et ALTERNATIVES.............................................................. 10 4- IDEES DE SEANCES............................................................................. 11 La chaîne alimentaire ............................................................ 11 Diverses questions................................................................. 11

Avec le concours financier de

Avec le concours de

Fiche réalisée par REESOM

1- HISTOIRE DU CONCEPT ECOSYSTEME Au fur et à mesure que les connaissances progressaient, les écologues ont découvert des éléments constitutifs de plus en plus petits et simples : - cellules (début XIX siècle) - code génétique (milieu XX siècle) - code génomique (fin XX ème, début XXI ème) - code protéomique (XXI ème) Cette progression suit l’évolution des méthodes d’observation : - observation visuelle - loupe - microscope optique - microscope électronique - sonde moléculaire - chips à ADN Dans ce nouveau monde du petit, Ils y découvrent des échanges entre les éléments et de la même manière au cœur de chaque unité comme sa constitution, son rôle, les flux d’énergie.

Au XVIII et XIXème, c’est l’époque des grandes expéditions naturaliste où la zoologie et la botanique étaient essentiellement descriptives.

Mais bientôt, un dénommé Alexander von Humboldt publie en 1807 un essaie sur la géographie des plantes. Des paramètres physiques sont proposés pour expliquer la répartition des plantes : lumière, températures, nature du sol, … Démontrant ainsi les prémices de cette notion d’intéraction entre le vivant et le non-vivant.

Très vite, la description des espèces nouvelles ne se fait plus avec une approche « catalogue » uniquement, mais avec une approche écologique : quels sont les paramètres locaux qui expliquent sa présence ?

C’est donc en 1935, que le concept d’écosystème fut proposé par Tansley, un écologiste britanique, pour nommer le système qui combine en une unité à la fois, les organismes vivants et leur environnement physique.

Il explique aussi que les relations entre individus de l’écosystème correspondent à des échanges de matière et de substances chimiques ou physique.

La conception de Tansley a ensuite évolué en 1942, en particulier grâce à l’américain Raymond Lindman considérant l’écosystème comme un système indépendant et peut être même autosuffisant.

Cette nouvelle information conceptuelle apportée par Lindeman est encore aujourd’hui un élément important de l’écosystème.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

2

2- COMMENT CA MARCHE ?

Définition de l’écosystème En écologie, un écosystème désigne l'ensemble formé par une association ou communauté d'êtres vivants (ou biocénose) et son environnement géologique, pédologique et atmosphérique (le biotope). Les éléments constituant un écosystème développent un réseau d'interdépendances permettant le maintien et le développement de la vie.

ECOSYSTEME = BIOTOPE + BIOCENOSE

L'écosystème est un système naturel qui tend à évoluer vers un état théorique stable, dit climacique, tout en étant capable d'évolution et d'adaptation au contexte écologique et abiotique.

On parle de régression écologique lorsque le système évolue d'un état vers un état moins stable. Les écosystèmes, comme la biosphère sont toujours en état d'équilibre instable, sans cesse corrigés par de complexes boucles de rétroactions.

Cette définition repose également sur une vision hiérarchisée de l’organisation de la biosphère : si l’on va vers les niveaux inférieurs d’organisation, on peut dire que l’écosystème est composé d’une biocénose et de son biotope. La biocénose est un ensemble de populations ; les populations sont des ensembles d’individus ; les individus sont des ensembles de cellules, qui sont des ensembles de molécules…

VIE  MOLECULE  CELLULE  ORGANE  ORGANISME  POPULATION  PEUPLEMENT  BIOCENOSE  ECOSYSTEME  BIOME  BIOSPHERE.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

3

En sens inverse, si l’on va vers les niveaux supérieurs : les écosystèmes peuvent être regroupés en biomes selon les caractéristiques de leur climat et de leur végétation, et l’ensemble des biomes constitue la biosphère.

Ce que l’on appelle écosystème peut donc présenter des tailles très diverses : une feuille d’arbre peut être considérée comme un écosystème par les écologistes étudiant les micro-organismes, tout comme un lac ou même une portion d’océan.

Facteurs écologiques (biotique et abiotique) et leurs relations Un écosystème est donc l'interaction entre les facteurs biotiques et abiotiques Tout individu est soumis simultanément dans son milieu à un ensemble de facteurs variés qui agissent directement sur son fonctionnement soit pendant une période de sa vie soit toute sa vie : nous les appellerons facteurs écologiques.

Usuellement, on distingue deux grands types de facteurs écologiques : Facteur biotique : action du vivant sur le vivant telles la prédation, l’alimentation, etc Facteur abiotique : action du non-vivant sur le vivant tels les facteurs (lumière, températures,…) les facteurs chimiques (taux de calcium, de fer,…).

Pour qu’un organisme puisse se développer, il doit être capable de se nourrir et de se reproduire. Sur le globe terrestre, tous les facteurs écologiques (quantité de lumière, de sels minéraux, de températures, d’oxygène,…) n’ont pas la même intensité. Si dans un milieu, l’un des facteurs est en quantité insuffisante ou trop importante pour la survie d’un animal, il ne pourra pas se développer, même si tous les autres éléments nécessaires sont présents.

 Exemple : un homme peut il se développer dans une pièce hermétiquement close, contenant suffisamment de nourriture, de lumière mais pas d’oxygène ?

Non, bien sûr.

Quelques facteurs abiotiques (non-vivant) : - la température : elle est le facteur écologique le plus important car elle contrôle l’ensemble des phénomènes métaboliques dans l’organisme, tels que : la photosynthèse, la respiration, la production d’énergie par la locomotion, mais aussi la transpiration.

- l’hydrométrie : l’eau est un facteur important pour le fonctionnement et la

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

4

répartition des espèces. En dessous d’une teneur en eau, l’activité cellulaire n’est plus possible et si cet état persiste trop longtemps, l’organisme meurt.

Si on classe les organismes des milieux les plus secs aux plus humides, on distingue les organismes xérophiles (milieu sec), mésophile (milieu hydraté), hygrophiles (bords des eaux) et les hydrophiles (aquatique).

- la lumière : Trois paramètres de la lumière sont importants : sa composition spectrale ( composé de différente radiation comme la lumière visible, les infrarouges et les ultraviolet), son intensité (mesurée en watt ou en joules et contrôle la photosynthèse) et sa durée journalière qui varie selon la saison.

- l’hygrométrie : Nous traiterons principalement les propriétés physicochimiques des milieux aquatiques en s’attachant aux trois principaux : la salinité, les gaz dissous, l’agitation du milieu (courant).

- le sol : les propriétés physiques et chimiques des sols ont un rôle prépondérant pour les plantes mais également les animaux. Pour les plantes, la répartition dans un milieu est influencée par cinq facteurs : l’acidité, le calcaire, la salinité, l’eau et l’air. Pour les animaux, le sol est un milieu souvent utilisé comme refuge contre la lumière, les variations de température et la protection des prédateurs.

Quelques facteurs biotiques (vivant) : On entend par relation biotique des relations entre les organismes qui se développent dans un milieu déterminé. Il en existe deux types : * les relations intraspécifiques, c’est-à-dire entre des individus d’une même espèce. * les relations interspécifiques, c’est-à-dire entre des individus d’espèces différentes.

Les relations intraspécifiques : - l’effet de groupe ; lorsque au moins deux organismes se regroupent, on observe une accélération de la vitesse de développement ainsi qu’une contagion du comportement de recherche de nourriture, de fuite ou de repérage des prédateurs. Exemple : un troupeau d’éléphants ne peut survivre que si le nombre d’individus est au minimum de 20 à 25.

- l’effet de masse ; c’est une exagération de l’effet de groupe. Il se manifeste en cas de surpeuplement d’un troupeau. En général, les conséquences sont néfastes car si la densité est trop forte et que la quantité de nourriture est insuffisante, on observe une baisse de la reproduction et une diminution de la survie des organismes.

- les compétitions ; une compétition entre différents individus d’une même espèce peut faire apparaître deux principales raisons que sont une source de nourriture et un espace nécessaire pour la reproduction.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

5

- les coopérations ; à l’inverse de la compétition, il existe des possibilités de coopérations due à l’effet du groupe. Les individus se partagent les taches. Exemple : dans un troupeau d’herbivores sauvages, il y a toujours des individus guetteurs pendant que les autres s’alimentent.

les relations interspécifiques : Lorsque deux espèces différentes se rencontrent, elles peuvent soit : S’ignorer ou chercher à se détruire ou coopérer - le neutralisme ; on parle de neutralisme lorsqu’il y a coexistence de deux espèces sans qu’elles aient d’influences l’une sur l’autre.

- la compétition ; une compétition interspécifique entre deux espèces apparaît lorsque leurs besoins en nourriture, site de reproduction ou de repos est quasi identique à un moment donné de leur développement. Certaines espèces seront toujours en compétition alors que pour d’autres il ne s’agit que d’une compétition ponctuelle.

- la prédation ; un prédateur est un organisme qui cherche des organismes vivants, les tue et les mange. Il assure donc une limitation des espèces proies dans l’espace et le temps. Inversement, l’espèce proie conditionne la présence du prédateur son effectif et sa croissance.

- le parasitisme ; le parasitisme est une forme de relation très fréquente chez les êtres vivants. Elle correspond à l’utilisation d’un hôte par une espèce pour se nourrir et se reproduire sans entraîner fatalement la mort.

- l’amensalisme ; dans ce type de relation, une espèce est inhibé dans sa croissance ou dans sa reproduction par une espèce inhibitrice qui sécrète dans un milieu des substances plus ou moins toxiques. Exemple : le noyer rejette par ces racines une substance volatile, la juglone qui est toxique ce qui explique la pauvreté de la végétation sous cet arbre.

- le mutualisme ou symbiose ; un organisme mutualiste ou symbiotique ne peut survivre, croître et se multiplier que s’il est en présence d’une autre espèce définie. Il s’agit d’un phénomène répandu chez de nombreux êtres vivants. Dans le règne animal, un des exemples les plus parfaits de symbiose est celui des termites qui hébergent dans leur tube digestif des bactéries leurs permettant de digérer le bois et elle procure aux micro organismes hébergés un abri hors duquel ils ne peuvent survivre.

- le commensalisme ; cette association comprend une espèce commensale qui tire profit et une autre qui ne tire aucun avantage. Parmi les commensaux, on peut citer les animaux qui s’installent et qui sont tolérés dans les gîtes des autres espèces.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

6

Groupe fonctionnel et chaîne alimentaire L’une des notions utilisées dans la définition d’un système est celle de l’existence d’un objectif commun aux différentes parties. Sans qu’il soit question d’attribuer un objectif conscient aux éléments d’un écosystème, certaines approches permettent néanmoins d’identifier des groupes fonctionnels, c’est à dire des ensembles d’éléments de l’écosystème remplissant une certaine fonction.

Il est extrêmement rare que l’étude d’un écosystème pour y recenser toutes les espèces se fasse de manière exhaustive car les moyens logistiques et pratiques ont raison de cette démarche. Mais également à une certaine logique de la pensée écosystémique qui ne cherche pas à avoir une connaissance exhaustive et détaillée de chacune des espèces présentes mais plutôt à identifier les mécanismes et les caractéristiques les plus importantes dans un ensemble.

L’un des éléments fondamentaux du fonctionnement d’un écosystème est la façon dont la matière et l’énergie sont acquises, puis transférées d’un compartiment à l’autre et éventuellement perdues. Selon ce point de vue, on distingue donc : * les producteurs primaires : les végétaux autotrophes, c’est à dire capable d’élaborer des molécules complexes et riches en énergie (lipides, protides, glucides,…) à partir d’éléments simples (CO2, H2O, minéraux,…) et d’une source d’énergie ( généralement le soleil). * Les consommateurs primaires (herbivores) ou secondaires (carnivores) qui dépendent, plus ou moins directement, des molécules élaborées par les producteurs primaires. * Les décomposeurs, capables de dégrader les molécules complexes élaborées par les producteurs primaires, puis éventuellement remaniées par les consommateurs, en molécules simples rendent les éléments de nouveau disponibles pour les producteurs primaires. Il s’agit des invertébrés, champignons et bactéries qui se nourrissent de la matière organique morte (cadavres, feuilles mortes, excréments…).

Exemple de chaîne alimentaire du saule :

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

7

Oiseaux, serpents

 Consommateurs tertiaires ; niveaux 4

Araignées, grenouilles

 Consommateurs secondaires ; niveaux 3

Insectes, escargots



Consommateurs primaires ; niveaux 2

Saules



Producteurs primaires ; niveaux 1

De façon simplifiée, on peut ainsi représenter une biocénose du point de vue des relations trophiques (relations mangeur - mangé) qui relient entre eux les différents éléments. Une telle représentation est composée de noms d’espèces (éventuellement subdivisés en stades, classe de taille, d’âge,etc…) et de flèches allant, par convention, du mangeur vers le mangé.

La Niche écologique Chaque espèce vivante s’insère dans les mécanismes d’un écosystème. Menant une vie normale, elle tente d’exploiter au mieux les potentialités de son environnement à un moment et à un lieu déterminé. Elle occupe ainsi ce qu’on appelle une niche écologique.

Le terme est ancien : dû à Grinell (1904) il a d’abord eu le sens d’habitat.

Cependant, l’écologie devenant plus systémique, certains chercheurs essaient actuellement de renouveler le concept de niche. Il faut donc préciser en plus de sa place dans les réseaux trophiques, les conditions nécessaires à sa reproduction, savoir avec qui elle entre en compétition ou avec quels partenaires elle fonde des associations.

En bref, si connaître l’habitat d’un être vivant c’est connaître son adresse et déterminer sa niche écologique, c’est aussi connaître sa profession et son destin dans la communauté dont elle fait partie.

Il apparaît de façon claire dans la nature que la coexistence de deux espèces ayant une même niche écologique est impossible. L’une finira toujours par éliminer l’autre, c’est le principe de l’exclusion compétitive. Par contre, comme les espèces sont très diversifiées dans leurs besoins, structures ou comportements, le nombre de niches est très important. Ceci leur permet à chacun de pouvoir exploiter au mieux l’ensemble des ressources présentes. Les différences portent sur la spécialisation alimentaire, le partage de l’espace ou encore, le partage du temps.

C’est souvent le cas chez les végétaux afin d’éviter la compétition par le feuillage créant de l’ombre pour l’autre ou en ne lui laissant pas assez d’oxygène.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

8

Zoom sur le biome

Les biomes sont définis comme "les principales communautés mondiales, classées en fonction de la végétation prédominante et caractérisées par les adaptations des organismes à ce milieu particulier" (Campbell 1996). Un biome (du grec bios = vie), appelé aussi aire biotique, écozone ou écorégion, représente donc un territoire qui se caractérise par un climat, un milieu physique, chimique et une vie spécifiques.

On distingue cinq grands types de biomes : les biomes aquatiques, les forêts, la tundra, les prairies (humides notamment) et les déserts. Dans ces cinq grandes catégories, il existe de nombreuses subdivisions.

L'importance des biomes ne doit pas être sous-estimé, ils ont connu de nombreuses évolutions dans l'histoire de la Terre et souffrent actuellement de graves dégradations engendrées par les activités humaines qui en dépendent en grande partie.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

9

3- PRESSIONS et ALTERNATIVES Une des catégorie d’interactions marquant le plus la biosphère de nos jours est l’action de l’Homme sur les écosystèmes, et les réactions de ces derniers.

L’Homme fait partie des écosystèmes dans lesquels il s’insère, mais deux différence fondamentales distinguent son action de celle des autres partenaires du système : - l’aspect systémique de son action - l’échelle très vaste à laquelle elle s’exerce L’intervention humaine dépasse la relation trophique et l’aménagement d’abris.

L’Homme peut modifier à l’extrême l’écosystème de départ aboutissant à des systèmes entièrement nouveaux comme le champ ou agro système et la ville.

Le premier est le plus productif dans un sens intéressant pour l’Homme et le second ne produit pas de matière vivante ni de matière primaire en général mais consomme celle de systèmes voisins ou éloignés et structure cette matière pour ses besoins.

L’impact de l’Homme sur les écosystèmes est donc à prendre en compte, il n’existe plus à l’heure actuelle de milieu naturel au sens strict. L’Homme à une action planétaire.

Cependant, l’Homme réagit face aux constats fait sur les ressources qui se font de plus en plus rares et à la prise de conscience sur la fragilité de ces morceaux de vie que sont les écosystèmes.

La création des parcs Naturels et le dispositif NATURA 2000 visent à mettre sous cloche des habitats fragiles et/ou rares de certaines espèces végétales ou animales en voie de disparition. Ce sont des exemples de protection de notre environnement aujourd’hui.

Il existe d’autres exemples de protection un peu moins « radicaux » comme les espaces naturels sensibles gérés par le Conseil Général ou les espaces du Conservatoire Régional des espaces naturels (CREN Aquitaine) où la dimension découverte pédagogique est mise en avant. Cette ouverture au public joue ici un rôle de sensibilisation.

La notion de bassin versant vient démontrer cette vue d’ensemble et la gestion qui en découle.

Le bassin versant est l’ensemble des milieux ayant une relation directe ou indirecte avec un fleuve. Il s’étale donc de sa source à l’embouchure (de l’amont à l’aval).

Son fonctionnement montre qu’une pollution ou un changement en amont peut engendrer des conséquences en aval. Comme un détournement du lit du fleuve lorsqu’il est encore étroit ou la destruction de zone humide ayant un rôle tampon lors de fortes pluies, engendrant des inondations en aval, des fois à plus de cent kilomètres de la cause. Sa gestion prend donc en compte cet ensemble de milieux en ajoutant les différents acteurs comme l’agriculteur, le pécheur, l’habitant,… d’où la complexité d’instaurer une gestion concerté sur l’ensemble du bassin versant car les enjeux économiques, sociaux et environnementaux divergent.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

10

4- IDEES DE SEANCES

La chaîne alimentaire * Remettre dans l’ordre la chaîne alimentaire du faucon crécerelle : souris - eau - faucon crécerelle - noisette * Trouver une chaîne alimentaire du saule (cf. Doc) * Retrouver les écosystèmes naturels dans cette liste : flaque – forêt – ville – prairie – rivière - chambre * Pour symboliser la fragilité d’un écosystème et l’interdépendance des éléments qui le constitue, construire une pyramide de quatre étages avec des conserves et retirer une conserve de la base pour y observer la chute de la pyramide.

Vous pouvez retirer des conserves sur les étages d’en haut et leur faire imaginer ce qu’il va se passer s’il n’y a pas de prédateur.

Exemple de la chaîne alimentaire du faucon : augmentation de la population de rongeurs et nuisance sur l’habitat humain

Diverses questions * Chercher les intrus dans cette liste d’éléments vivants : eau – graine – marguerite – cailloux – taupe– vent – hirondelle – fourmis * Chercher les intrus dans cette liste d’éléments non-vivants : argile – température – sauterelle – eau – arbre - lumière – brouillard * Comment s’appelle : - ce qui mangent de l’herbe - ce qui mangent de la viande - ce qui mangent des deux * Qu’est ce qu’une niche écologique d’une espèce ? … un endroit où une espèce trouve tout ce dont elle a besoin pour manger, se reproduire, dormir et se cacher OU

… un endroit où une espèce peut faire une sieste.

Fiche de sensibilisation Ecosystème - ‘’ Les écosystèmes : des morceaux de vie ’’

11