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Chapitre 5 : Etude d’Ecosytème
1) Attributs d’un écosystème
Un écosystème a plusieurs attributs qui sont les suivants: Définition Classification Composition spécifique Interactions Structures (structure spatiale et structure trophique) Pyramides trophiques Dynamique Fonctionnement Biomasse Flux d’énergie Transfert de nutriments Méthodes d’inventaires de la biodiversité Etude de cas
2) Définition
Un écosystème est un ensemble de l’environnement physico – chimique et la biocénose.
Formule : Ecosystème = environnement physico chimique + biocénose.
Pour rappel: la biocénose est un ensemble de tous les cénoses en présence : phytocénose, zoocénose, mycetocenose, protistocenose et monerocenose (cfr. Peuplement).
3) Classifications
Il existe plusieurs classifications d’écosystème, à savoir: - La classification basée sur le cadre général de vie de l’écosystème,- La classification basée sur le facteur créateur de l’écosystème et - La classification mixte basée sur les deux critères combinés.
a) Première classification
Selon cette classification basée sur le cadre général de vie, on distingue deux types d’écosystèmes, à savoir:- les écosystèmes aquatiques et - les écosystèmes terrestres
1/ Ecosystèmes aquatiques
a/ Définition
Les écosystèmes aquatiques sont des écosystèmes dont le cadre de vie est l’eau.
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b/ Types
Selon la nature de l’eau, qui peut être une eau douce ou salée, on distingue deux types d’écosystème aquatique:
- Les écosystèmes dulcicoles et- Les écosystèmes marins.
1.. Ecosystèmes dulcicoles
Ce sont toutes les eaux douces sur les continents.
Exemples: rivières, ruisseaux, marais, mares, fleuves, lacs, drains, étangs, réservoirs d’eau.En principe, les écosystèmes d’eau douce sont des eaux continentales (situées sur les continents) et ayant une très faible salinité (Nacl <1 mg/l).
2..Ecosystèmes marins :
Ce sont toutes les eaux situées entre les continents.
Exemples: les mers et les océans.
En principe, ce sont les eaux intercontinentales (situées entre les continents) et sont très salées (Nacl> 32 mg/l).
Par conséquent, les eaux de ces écosystèmes sont très corrosives.
2/Ecosystèmes terrestres
a/ Définition
Les écosystèmes terrestres sont des écosystèmes dont le cadre de vie est la terre ferme.
b/ Exemples
On peut citer, comme exemples, les écosystèmes suivants:– forêts, savanes, déserts, toudras, etc, Agers (champs cultivés, plantations),
villes, campagnes.
b) Deuxième classification
Selon la deuxième classification, basée sur le facteur créateur de l’écosystème, il existe deux types d’écosystème, à savoir:
- Les écosystèmes naturels et- Les écosystèmes artificiels.
1/ Ecosystèmes naturels
a/ Définition
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Les écosystèmes naturels sont des écosystèmes créés par la nature (ou phénomènes naturels).
b/ Exemples- Forêts (naturelles), savanes, déserts, toundras, rivières, ruisseaux, marais,
mares, fleuves, lacs (naturels), mers et océans.
2/ Ecosystèmes artificiels
a/ Définition
Les écosystèmes artificiels sont des écosystèmes créés par l’Homme.
b/ Exemples- drains, étangs, réservoirs d’eau, ruisseaux (certains), Agers (champs cultivés,
plantations), villes, campagnes.
c) Troisième classification
Selon la troisième classification, basée sur les deux critères combinés, il existe quatre types d’écosystème, à savoir:
- Les écosystèmes aquatiques naturels,- Les écosystèmes aquatiques artificiels,- Les écosystèmes terrestres naturels et- Les écosystèmes terrestres artificiels.
1/ Ecosystèmes aquatiques naturels
Les écosystèmes aquatiques naturels sont les eaux créées naturellement.
Exemples
- rivières, ruisseaux, marais, mares, fleuves, lacs, mers et océans.
2/ Ecosystèmes aquatiques artificiel s
Les écosystèmes aquatiques artificiels sont les eaux créées par l’Homme.
Exemples
- drains, étangs, réservoirs d’eau, ruisseaux (certains).
3/ Ecosystèmes terrestres naturels
Les écosystèmes terrestres naturels sont des écosystèmes se trouvant sur la terre ferme, mais créés par la nature.
Exemples- forêts, savanes, déserts, toundras .
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Appellations particulières
Les écosystèmes énumérés ci-dessus sont aussi appelés biomes.
Par définition, un biome est un écosystème particulier caractérisé par un climat et un relief bien déterminés.
4/ Ecosystèmes terrestres artificiels
Les écosystèmes terrestres artificiels sont des écosystèmes se trouvant sur la terre ferme, mais créés par l’Homme.
Exemples- Agers (champs cultivés, plantations), villes, campagnes.
4) Interactions dans un écosystème
a)Préambule
Les interactions dans un écosystème sont nombreuses.
Mais, elles sont répartissables en des deux grands types, à savoir :- les interactions intra-compartimentales et - les interactions inter-compartimentales
Un compartiment est soit la biocénose, soit l’environnement.
a) Interactions intra-compartimentales
1/ Définition
Les interactions intra-compartimentales sont les interactions qui se passent dans chaque compartiment de l’écosystème, c.-à-d. dans la biocénose ou dans l’environnement. Donc, on a : Biocénose environnements
où désignent les interactions.
2/ Types
Deux :
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- Interactions intra – biocénotiques- Interactions intra-environnementales
a/ Interactions intra – biocénotiques
Elles varient en fonction des cénoses et des liens entre cénoses.
Elles sont donc des deux grands types: - Les interactions intra-cenotiques et - Les interactions intercenotiques
1. Interactions intra-cenotiques
Ce sont des interactions se passant dans chaque cénose (peuplement).
Elles comprennent des interactions suivantes :- Les interactions intra-phytocénosiques = qui sont les compétitions, le
parasitisme, la symbiose (algue) ;
- Les interactions intra zoocénosiques = compétition, prédation, mutualisme, commensalisme, phorésie, inquilinisme, etc ;
- Les interactions intra microbiocénosiques = compétition, prédation, mutualisme ;
- Etc.
2. Interactions intercenotiques
Ce sont les interactions se passant entre les cénoses (entre les peuplements).
Elles comprennent les interactions suivantes:- Les interactions zoo- phytocénotiques = prédation, symbiose- Les interactions phyto-microcénotiques = parasitisme- Les interactions zoo- microcénotiques = parasitisme, prédation, symbiose- Etc.
b/ Interactions intra-environnementales
Ce sont les réactions chimiques entre les différents composés et éléments chimiques de l’environnement.
Ce sont aussi des changements physiques se déroulant dans l’environnement (changements climatiques, glissements de terrain, etc.
b) Les Interactions inter-compartimentales Ce sont les interactions entre la biocénose et l’environnement.Elles varient en fonction de la composition de la biocénose (cénoses) et des facteurs de l’environnement.
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Elles comprennent donc les interactions suivantes :- les interactions réciproques inter phytoceno-environnementales (interactions
entre les différentes cenoses de la phytocenose et les facteurs de l’environnement)
- les interactions réciproques inter zoocéno-environnementales- les interactions réciproques protisto-environnementales- les interactions réciproques myceto-environnementales- les interactions réciproques monero-environnementales
Environnement
5) Composition spécifique
a) Définition
La composition spécifique d’un écosystème est le nombre d’espèces qui composent l’écosystème.
b) Variations
La c.s. varie d’un écosystème à l’autre.
c) Détermination
La c.s. est déterminée sur base des inventaires biologiques des animaux, des plantes, des mycètes, protistes et des monères (travail laborieux, couteux et multidisciplinaires).
d) Finalité
La c.s. donne le nombre d’espèces mais aussi les statuts de la biodiversité en dégageant les espèces ordinaires, endémiques, rares et menacées d’extinction (disparition).
Parmi ces groupes statutaires, les trois derniers intéressent la conservation de la nature.
e) Limitation
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Zoocénose
Microbiocénose phytocénose
La c.s. des écosystèmes (surtout des grands écosystèmes comme les forets, les lacs, etc.) est souvent incomplète) car elle dépend des inventaires effectués et des changements opérés dans ces milieux.
or, l’inventaire complet d’un écosystème est rarement connu tant sur le plan qualitatif que quantitatif.
Par conséquent, la composition spécifique est toujours provisoire en attendant l’inventaire complet.
6) Structures
a) Définition
La structure d’un écosystème est un ensemble des caractéristiques physiques, chimiques, biologiques, sources de nourriture et d’énergie qui donnent l’état d’un écosystème à un moment donné.
b) Types
Deux :- La structure spatiale et- La structure trophique
1/ Structure spatiale
a/ Définition
La s.s. est un ensemble des caractéristiques physiques, chimiques et parfois biologiques qui précisent l’état d’écosystème à un moment donné.
b/ Variations
La s.s. varie d’un écosystème à l’autre (écosystème terrestre/écosystème aquatique).
1. Structure spatiale dans les écosystèmes aquatiques (dulcicoles, marines)
Dans les écosystèmes aquatiques, la structure spatiale est donnée en considérant les facteurs abiotiques uniquement (température, pH, salinité, gaz dissous, matières .organique) et ces facteurs sont vus selon leurs moyennes, variations temporelles et spatiales.
2. Structure spatiale dans les écosystèmes terrestres
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Dans les écosystèmes terrestres, par contre, la structure spatiale est donnée par des facteurs abiotiques et les facteurs biotiques (dont la végétation, en mettant l’accent sur la structure végétale uniquement).
La végétation est considérée en particulier ici car elle constitue le cadre vital dans tous les écosystèmes terrestres.
Sa structure est basée sur la stratification verticale et la succession.
Les facteurs abiotiques pris en compte dans ce cas-ci sont la température, l’humidité, le pH et les concentrations des sels dans le sol ainsi que les matières organiques mortes.
Leurs mesures, ici aussi, doivent préciser leurs moyennes et variations. tant spatiales que temporelles.
Dans tous les cas, le travail de mesures des facteurs abiotiques (et même biotiques) d’un écosystème est laborieux, difficile et multidisciplinaire à vrai dire
2/ Structure trophique
a/Définition
La structure trophique d’un écosystème est un ensemble des compartiments trophiques (sources de nourriture et d’énergie), liés les uns des autres en ce qui concerne le transfert d’énergie et de matières (la s.t. fait appel à des systèmes).
b/ Types de système
Deux :- Système épigé (système impliquant les compartiments aériens jusqu’à la
surface du sol)- Système endogé (système impliquant les compartiments de la surface du sol
jusqu’en profondeur)
1. Structure trophique à système épigé
Nombre de compartiments : cinq compartiments (le soleil, le producteurs primaires, consommateurs primaires, secondaires et tertiaires).
Lieu de déroulement : au dessus de la terre.
Fonctionnement (basé sur les fonctions de compartiments):
:- le soleil est la source universelle d’énergie. -les Producteurs primaires sont des capteurs d’énergie solaire et sources de nourriture et d’énergie pour les consommateurs primaires (herbivores).
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Ils forment donc le second compartiment.
L’énergie ainsi captées par eux, servent finalement à la production de leurs tissus (biomasse, production) et à la formation de leurs gamètes.
Comme, c’est la première fois que les liaisons sont formées (les matières organiques sont synthétisées), on parle donc des producteurs primaires ou de la production primaire.
Ces producteurs primaires sont les plantes vertes, les bactéries chlorophylliennes, bref les organismes autotrophes (phototrophes).
L’énergie contenue dans eux est souvent inférieure à celle du soleil à cause des diverses pertes (réflexion, absorption par les nuages, processus de photosynthèses, etc…).
Le système est appelé «épigé » par le fait qu’il fonctionne au dessus du sol dans les écosystèmes terrestres ou dans les eaux superficielles dans les écosystèmes aquatiques.
-Les Consommateurs primaires sont des capteurs d’énergie provenant des producteurs primaires et sources de nourriture et d’énergie pour les consommateurs secondaires.
Ce sont des herbivores, phytophages.
L’énergie est souvent inférieure à celle des producteurs primaires, toujours à cause des pertes lors de transfert d’énergie.
Ils sont les victimes des consommateurs secondaires.
-Les Consommateurs secondaires sont les sources de nourritures des consommateurs tertiaires.
Ce sont les carnivores.
Leur énergie est souvent inférieure à celle des précédents.
-Les Consommateurs tertiaires sont les capteurs d’énergie des consommateurs secondaires et victimes des consommateurs supérieurs.
Ils sont aussi des carnivores.
N.B : la chaîne trophique n’est pas limitée à ce niveau.
Cependant, à partir des consommateurs tertiaires, les matières à exploiter par les consommateurs supérieurs deviennent rares, dispersées et difficilement utilisables, sauf pour les super prédateurs et les parasites.
L’énergie contenue devient très insignifiante.
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D’où, la chaîne s’arrête le plus souvent aux consommateurs tertiaires.
2. Structure trophique à système endogé
Nombre de compartiments : 4 compartiments au lieu de 5 (la matière organique morte, les décomposeurs, les consommateurs secondaires et les consommateurs tertiaires). Le soleil n’y intervient pas.
Lieu de déroulement : dans le sol
Fonctionnement :
-La matière organique morte est le premier compartiment.
Elle est l’équivalente des producteurs primaires dans le système épigé.
Elle est produite par toute la biocénose morte (animaux, plantes, micro-organismes morts) et leurs excrétions (fèces, urines).
Elle est la source de nourriture pour les décomposeurs. -Les décomposeurs forment le second compartiment. Ils sont constitués des animaux détritivores (mangeurs des détritus), bactéries et champignons hétérotrophes principalement.
Ils sont équivalents des consommateurs primaires.
Les vers de terres sont aussi dans ce groupe.
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Soleil5.106Kcal/m2
103kcal/m2/joursProducteurs primaires
primaires
Consommateurs primaires 102
Consommateurs secondaires 10
Consommateurs tertiaires Є
Les décomposeurs sont des sources de nourriture pour les consommateurs secondaires.
-Les consommateurs secondaires forment le troisième compartiment.
Ils sont constitués des protozoaires, arthropodes et petits vertébrés.
Ils sont les sources de nourritures pour les consommateurs tertiaires.
L’énergie est transférée d’un compartiment à l’autre, mais avec d’énormes pertes au cours de ce transfert.
Consommateurs tertiaires
c/ Interdépendances des deux structures
Il existe des interdépendances entre les deux structures décrites ci-dessus.
Les points de liaison entre les deux sont les suivants :
- Matière organique morte : la matière organique morte produite dans le système épigée est utilisée dans le système endogé.
- Espèces communes : il existe des espèces communes aux deux systèmes à partir des consommateurs secondaires.
- Appartenance de beaucoup d’espèces à plusieurs compartiments différents ; il s’agit des espèces omnivores, des espèces à larves phytophages et adultes carnivores.
- Les deux systèmes n’envisagent pas le cas des associations symbiotiques.
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Matière organiquemorte
Décomposeurs
Consommateurs secondaires
Exemples : herbivore, - bactéries digestives pour digérer les propres nourritures.
- Respiration , Il existe des organismes respirateurs dans tous les compartiments
RR
RR
RR
RR
Système épigé Système endogé
7) Pyramides trophiques
a) Définition
Les pyramides trophiques sont représentations structurelles des différents compartiments trophiques (sources de nourriture) en fonction de leurs biomasses, quantités d’énergie, etc. dans le style d’une pyramide.
b) Types
Deux types principaux, à savoir : -une pyramide de biomasse et -une pyramide d’énergie.
1/ Pyramide de biomasse
C’est une représentation superposée des trois compartiments principaux en biomasse de façon à former une pyramide avec les plus importants à la base et les moins importants au sommet.
Les compartiments sont les suivants:
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Producteurs primaires
Soleil
Consommateurs primaires
Consommateurs secondaires
Consommateurs tertiaires
Matières organiques
Décomposeurs
Consommateurs secondaires
Consommateurs tertiaires
-les Producteurs primaires à la base,
-les consommateurs herbivores au dessus du premier et-les carnivores au sommet.
Cette superposition semble correcte car les producteurs constituent la base de tous les écosystèmes, les herbivores fondent leur vie sur les premiers et les carnivores s’appuient principalement sur les herbivores.
En suite ce sont les trois compartiments presque essentiels des écosystèmes. Pyramide biomasse
Elle montre une diminution de l’importance de biomasse quand on passe de la base au sommet (concordance avec la pyramide Egyptienne).
Cette situation produit l’équilibre d’un écosystème.
Carnivores Herbivores Producteurs primaires
Les producteurs sont donc plus importants que les herbivores et les herbivores plus importants que les carnivores.
Une infériorité de la base (Producteurs primaires) par rapport aux autres compartiments peut entraîner la mort de l’écosystème ou sa réduction spatiale significative.
Il en est de même de toutes les perturbations sur l’équilibre entre les compartiments.
2/ Pyramide d’énergie
C’est une représentation superposée des trois compartiments principaux en énergie emmagasinée de façon à former une pyramide avec les plus importants à la base et les moins importants au sommet.
Généralement, elle suit l’allure de celle de biomasse: -les Producteurs primaires à la base, -les consommateurs herbivores au dessus du premier et -les carnivores au sommet.
8) Dynamique d’un écosystème
a) Définition :
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La dynamique d’un écosystème est la variation de ses principaux paramètres tant physiques, chimiques que biologiques en fonction du temps.
Elle est souvent exprimée en termes de succession végétale dans les écosystèmes terrestres.
b) Le paramètre le plus important (cas des écosystèmes terrestres naturels) : c’est la hauteur de la végétation.
Les variations de ce paramètre en fonction du temps peuvent indiquer si l’écosystème croît, stagne ou décline.
N.B.: l’allure de la courbe de hauteur en fonction du temps est une sigmoïde.
Hauteur de la végétation Climax
arbustes arbres
herbesTemps (années)
0 50 Brûlage de la forêt
c) Le phénomène le plus important (cas des écosystèmes terrestres naturels): c’est la Succession
La succession est l’ensemble des changements végétatifs qui s’opèrent dans le même écosystème en fonction du temps (elle montre comment les végétaux se remplacent sur le même habitat en fonction du temps : les herbes –arbustes-arbres).
Elle illustre bien la dynamique d’un écosystème en mettant en évidence les variations de la hauteur de la végétation en fonction du temps car les herbes, arbustes et arbres forment des strates qui n’ont pas les mêmes hauteurs.
En effet : L’atteinte de la strate arbre prend du temps, environ 50 ans.
Ceci nous indique donc de ne pas détruire une forêt car la période pour atteindre sa végétation climacique est longue (végétation climacique= une végétation en équilibre avec le climat et les sols du milieu).
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9) Fonctionnement de l’écosystème
a)Définition (par compréhension)
Le fonctionnement d’un écosystème est la manière de vivre ou de travailler de celui-ci (bien sûr en produisant, diversifiant ses espèces, résistant aux perturbateurs, etc.).
b) Attributs
Ce fonctionnement est déterminé par un certain nombre d’attributs dont- la productivité- la diversité- la stabilité et- la résilience.
Il est donc la façon dont l’écosystème travail.
1/ Productivité
a/ Définition
La productivité est la quantité d’énergie captée ou stockée par l’écosystème par unité de surface par an.
b/ Types
Il existe deux types de productivité, à savoir :
- la productivité brute (PB)= qui est la quantité d’énergie solaire captée par l’écosystème par unité de surface par an.
- La productivité nette (PN) = qui est la quantité d’énergie fixée dans les tissus et les gamètes des organismes par unité de surface par an et qui se manifeste par l’augmentation de la biomasse.
c/ Types de productivité nette
Cette dernière est répartie en deux types,- Le PPN (productivité primaire nette) = qui est la PN des végétaux et
bactéries Chlorophylliennes ; elle est dite primaire car elle donne une biomasse fraîche (non existant au paravent).
- Le PSN (productivité secondaire nette) : ou PN des animaux et micro-organismes hétérotrophes ; elle est dite secondaire car elle donne une biomasse remaniée de celles qui existent dans les végétaux ou animaux mangés.
d/ Facteurs affectant la productivité Primaire nette
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Il existe des facteurs qui affectent la productivité nette en général et la PPN en particulier.
Il s’agit principalement des facteurs climatiques dont la température et la pluviosité et d’autres facteurs (physiologiques) dont l’évapotranspiration et les activités de la plante elles-mêmes.
1. Température
La température affecte la PPN en accélérant des processus métaboliques des plantes, notamment leur photosynthèse.
En principe, la température accélère la photosynthèse, mais jusqu’à certaine limite au delà de laquelle elle l’inhibe.
a. Modèle graphique
Il existe un modèle graphique PPN- température et cette relation est caractérisée par une courbe en « s».
PPN (gr/m2/an)
2500
2000 1500 1000
500
0Température
-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
On constate sur cette courbe que les gammes de température comprises entre -15 oc et 30 oc correspondent à l’augmentation rapide de la PPN
b. Modèles verbaux
Il existe aussi des modèles verbaux de PPN en fonction de la température et le plus célèbre est le modèle de Miami qui prédit la PPN (en g de matière par m 2) à partir de variations de la température (en oC) en considérant la pluviosité constante.
3000
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Formule : PPN = 1+C1 ,315-0,119 P
Où
C = est la température (en oC) et P = est la pluviosité (en mm/an).
2/ Pluviosité
La pluviosité, par contre, affecte la PPN par les apports en eau dans la plante, via les sols, ce qui augmente l’absorption des nutriments, de la sève et donc de la biomasse.
a. Modèle graphique
Il existe un modèle graphique formel de PPN - pluviosité et cette relation est caractérisée par une courbe hyperbolique (qui indique que la PPN augmente rapidement quand la pluviosité augmente).
2500 PPN (gr/an) 2000 1500 1000
500 O Pluviosité (mm/an)
1000 2000 3000 3500
b. Modèles verbaux
Il existe des modèles verbaux (équation) de PPN-pluviosité et le plus célèbre est le modèle de Miami (qui prédit la PPN (en gr de matière sèche par m2 par an) à partir de la pluviosité (en mm/an)).
Formule : PPN = 3000 (1 – e-0,000664 P)
où e = nombre népérienP = pluviosité (en mm/an).
3/ Evapotranspiration
L’évapotranspiration, quant à elle, affecte la PPN en engendrant des pertes d’eau de la plante, ce qui diminue la PPN quand elles sont élevées.
Modèle verbal
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Il existe un modèle verbal (équation) de PPN à partir de l’évapotranspiration réelle (en mm).
Formule : PPN = 3000 (1 – e-0,0009635(E-20))
où
e = nombre népérienE = évapotranspiration réelle (mm/m2/an).
4/ Activités photosynthétiques
Les activités photosynthétiques, enfin, affecte la PPN en entraine l’accumulation de la biomasse fraîche (formation des nouveaux tissus, des nouveaux individus ou des gamètes) car elle en dépend directement.
Modèle verbal
Il existe un modèle verbal (équation) de PPN en nombre de jours des photosynthèses
Formule : PPN = 157 + 5,17 T
où
T= est le nombre de jours de photosynthèse par mois ou par an.
e/ Comment calculer la PPN à partir de la biomasse
La PPN peut se calculer facilement à partir de la biomasse et cela, à l’aide de la formule suivante :
Formule PPN═ ΔB + ΔE
où ΔB = B2-B1 T2-T1Avec B1 = biomasse (en gr/m2) au temps1 B2 = biomasse (en gr/m2) au temps 2
T1 = le temps initial (en année)
T2 = la temps final (en année)
ΔE = biomasse sous forme de litière ; il est souvent négligé.Variations de ΔB
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A partir des valeurs obtenues, ΔB peut varier selon trois directions différentes :
-Si ΔB>0 ; ceci indique que B2>B1 et donc l’écosystème est en croissance
-Si ΔB = 0, ceci indique que B2 = B1 et donc l’écosystème est stationnaire.
-Si ΔB<0, ceci indique que B2<B1 et donc l’écosystème est en déclin et il faut en chercher les causes.
Causes de déclin
Les causes de déclin d’un écosystème sont variées : les maladies, le déboisement, les feux de brousse.
f/ Mesures de la biomasse Les mesures de la biomasse d’un écosystème se font par des méthodes qui varient d’un écosystème à l’autre.
1. Cas des mesures dans les écosystèmes forestiers : la méthode utilisée couramment est la méthode de DBH : Diameter Breast High. Mesure des diamètres à la hauteur de la poitrine (1,30m).
Cette méthode exige l’utilisation d’un abaque de conversion…
Elle évite de couper l’arbre. Mais exige que l’arbre ait au moins la hauteur de 6 m.
2. Cas des mesures dans les écosystèmes savanicoles : c’est la méthode de fauchage-pesage qui est souvent utilisée.
3. Cas des mesures dans les écosystèmes aquatiques : c’est la méthode de chlorophylles qui est la plus utilisée.
h/ Exemples de biomasse et PPN des écosystèmes naturels et artificiels
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Ecosystèmes naturels et artificiels Biomasse (t/ha) PPN (gr/m2/an)Gammes Moyennes Gamme Moyennes
Forêts ombrophiles tropicalesForêts tropicales caducifoliéesForêts tempérées conifères Forêts tropicales caducifoliéesForêts boréales (Taïga) SavanesSteppes tempéréesDéserts buisson ToundraDéserts extrêmes, zones polairesAgro écosystèmes (agro)Marécages Lacs et fleuvesOcéan au largeZone d’up welling Plateau océanique continentalRécifs coralliens et herbiers d’alguesEstuaires
60-80060-80060-80060-80060-4002-1502-501-300-204-12030-5000-1-0,05-10,01-0,40,4-400,1-60
450350350300200401660,2101500,20,030,20,12010
1000-35001000-2500600-2500600-2500400-2000200-200020-150010-4000-10100-350080-3500400-1000-400-1000200-600500-4000200-1500
220016001300120080090060014090365050012550036025001500
Source wittaker et Likens 1962.
De ce tableau, on constate que les PPN les plus élevées (soit PN ≤2000 gr/m2/an) sont observées dans les récifs coralliens et herbiers d’algues, les marécages et les forêts ombrophiles tropicales (forets équatoriales).
Les variations de la biomasse ne suivent pas nécessairement celles de la PPN.
2/ Diversité
a/ Définition
La diversité d’un écosystème est le nombre d’espèces présentes dans cet écosystème (S) associées à leurs abondances.
2/ Variations
La diversité varie en fonction de l’âge des écosystèmes : elle est faible dans les écosystèmes jeunes (écosystèmes séraux) et élevée dans les écosystèmes vieux (écosystèmes climaciques). Elle varie aussi en fonction de la qualité des écosystèmes : elle est faible dans les écosystèmes pollués et élevée dans les écosystèmes non pollués, ou non perturbés ou non stressés. 3/ Utilité
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La diversité est souvent utilisée pour déterminer les effets de pollution dans les écosystèmes (aquatiques).
3/ Stabilité
a/ Définition
La stabilité d’un écosystème est la persistance de celui-ci face aux variations des conditions environnementales.
b/ Variations
La stabilité varie en fonction de l’âge des écosystèmes : elle est souvent élevée dans les écosystèmes climaciques et faible dans les écosystèmes séraux.
4/ Résilience
a/ Définition
La résilience d’un écosystème est l’aptitude de celui-ci à revenir à l’état d’équilibre (état climax) après perturbation. b/ Importance
La résilience assure une protection maximale de l’écosystème et une homéostasie entre le milieu physico-chimique (environnement) et la biocénose de l’écosystème. Elle est une caractéristique importante des écosystèmes jeunes.
10) Flux d’énergie dans un écosystème
a) Définition Le flux d’énergie dans un écosystème est l’écoulement d’énergie depuis la source (soleil) jusqu’aux derniers consommateurs (consommateurs tertiaires et sortie de celle-ci de l’écosystème).
b) Modèles de flux
Il existe généralement plusieurs modèles écologiques (les modèles d’Odum (1956, 1971), celui de Golley (1960) et de Lindeman (1942).
Mais, le plus souvent, ce sont les deux modèles d’Odum (1971) qui sont utilisés.
1. Forme générale du flux
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Respiration Respiration Respiration
Soleil
Energie non utilisée. Décomposition Décomposition Décomposition
Ecosystème
PPN = Production Primaire NettePSH = Production Secondaire HerbivorePSC = Production Secondaire Carnivore
2. Forme énergétique du flux
5.106Kcal/j 2.103Kcal/j 2.102Kcal/j 2.Kcal/jSoleil Non utilisé
Ecosystème
L’ensemble de ces deux schémas montre ce qui suit :
L’énergie qui s’écoule dans l’écosystème provient du soleil principalement :
Elle entre en fraction minime dans l’écosystème.
Elle s’y écoule, en discontinu, en se transférant aux niveaux des producteurs primaires, producteurs secondaires herbivores et producteurs secondaires carnivores.
Elle quitte l’écosystème sous formes de litière, excréments, exportation de sol, etc.
Au cours du transfert, elle subit d’énormes pertes dues à la respiration et la décomposition des organismes morts et leurs excréments.
c)Formes d’énergie circulant dans un écosystème Elles sont plusieurs, à savoir :
- l’énergie photique (provenant du soleil),
- l’énergie chimique (contenue dans les molécules sous-formes des liaisons),
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PPN PSH PSC
PPN PPN PPN
- L’énergie mécanique (énergie exprimée en termes de travail (activités biologiques) réalisé par les animaux, les plantes et les micro-organismes),
- L’énergie thermique (énergie chimique transférée en chaleur par les organismes pendant leurs activités biologiques).
d) Processus de conversion d’énergie
Il existe deux processus biologiques qui convertissent une forme d’énergie à une autre.
Il s’agit de :
- photosynthèse : des plantes et des micro-organismes (organismes chlorophylliens) et
- métabolisme des animaux et des micro-organismes (organismes hétérotrophes).
1/ Photosynthèse
C’est le processus qui permet la conversion de l’énergie de la forme photique en forme chimique des végétaux ou microorganismes chlorophylliens
2/ Métabolisme
C’est le processus qui permet la conversion de l’énergie chimique en énergie chimique, thermique ou mécanique.
Energie chimique des Energie chimique de + Energie + EnergiePlantes ou des animaux production secondaire thermique mécaniqueou des micro-organismes (croissance + gamètes) (chaleur) (activités)
+ Energie chimique excréments, urines, cadavres.
11) Transfert des matières dans l’écosystème
a)Définition :
Il est le déplacement des matières organiques et minérales d’un site de l’écosystème à l’autre
b) Types
Il existe deux types, à savoir :
- un transfert endogène et
- un transfert exogène.
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1/Transfert endogène
C’est un transfert cyclique à l’intérieur de l’écosystème.
Il est aussi appelé « cycle bio-géologique ».
Il concerne les matières minérales principalement.
Il comprend trois étapes : l’absorption par les racines des plantes, la rétention par les troncs d’arbres et la restitution par la litière ou la pluvio-lessivage (lessivage par les eaux de pluie).
Arbre Rétention
Litière
Sol
Sels minéraux Absorption
Ecosystème
2/Transfert exogène
C’est l’exportation.
Il concerne les matières minérales et organiques.
Il se déroule entre l’écosystème et l’extérieur à celui-ci.
Écosystème
Exportation
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Il est causé par les facteurs suivants :
- le lessivage de sol- l’érosion- l’émigration des organismes cultivés- les récoltes des organismes- le déplacement de la litière
Il peut affecter négativement l’environnement de l’écosystème si son taux est supérieur à celui de l’importation de ces matières ou à la régénération endogène du sol.
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