Fiche à trous · Seconde · SVT

Écologie — Flux et bilans dans les écosystèmes

Complétez de mémoire, puis vérifiez avec la page de corrigé.

Une prairie reçoit chaque jour une énergie lumineuse considérable, et n'en fixe qu'une fraction infime. De cette fraction, les herbivores n'en récupèrent qu'une part, et les carnivores une part de cette part. Ce chapitre quantifie ces pertes — et c'est de là que découle tout le reste : la longueur des chaînes alimentaires, la rareté des grands prédateurs, et le coût écologique d'un régime carné.

Mesurer ce qu'un écosystème produit

Définition — Productivité primaire :

Piège

Employer la productivité brute pour calculer ce que reçoivent les herbivores.

Poser systématiquement PPN = PPB − R avant tout autre calcul.

Les unités comptent autant que les nombres : une productivité s'exprime en masse par surface et par temps — des grammes de matière sèche par mètre carré et par an, ou des kilojoules dans la même configuration. Une valeur sans unité n'est pas comparable d'un écosystème à l'autre, et c'est là que se perdent les points.

Les flux d'énergie et de matière

Règle

Propriété

Les cycles biogéochimiques

Définition — Cycle du carbone :

Définition — Cycle de l'azote :

Piège

Écrire que les plantes « prennent l'azote dans l'air ».

Retenir le contraste : abondant dans l'air, inaccessible sans intermédiaire biologique.

L'effet de serre est un phénomène naturel et indispensable : sans lui, la température moyenne de la Terre serait très inférieure et l'eau liquide n'y subsisterait guère. Ce qui pose problème est son renforcement par les émissions liées aux activités humaines. Écrire « l'effet de serre est un problème » est donc inexact ; c'est son intensification qui l'est.

Exploiter un bilan d'écosystème

Ai-je distingué productivité brute et productivité nette ?
Ai-je posé PPN = PPB − R avant tout calcul ?
Mes valeurs portent-elles une surface et un temps ?
Ai-je écrit que la matière cycle et que l'énergie traverse ?
Ai-je fait passer l'azote par des bactéries fixatrices ?
Ai-je distingué l'effet de serre naturel de son renforcement ?

Corrigé · à détacher

Écologie — Flux et bilans dans les écosystèmes

1. La productivité primaire brute est la quantité totale de matière organique fabriquée par les producteurs — les végétaux chlorophylliens — en un temps et une surface donnés, par photosynthèse. La productivité primaire nette est ce qu'il en reste une fois déduite la respiration de ces végétaux. C'est la nette, et elle seule, qui est disponible pour les niveaux supérieurs.
2. $P P N = P P B - R$
3. Deux circulations aux propriétés opposées, et les confondre est l'erreur centrale du chapitre. La matière effectue un cycle : les décomposeurs la rendent au milieu sous forme minérale, et les producteurs la réutilisent. L'énergie, elle, traverse : elle entre par la lumière, se dégrade en chaleur à chaque maillon, et sort définitivement. Un écosystème recycle sa matière ; il a besoin d'un apport d'énergie permanent.
4. Le rendement écologique — la part d'énergie transmise d'un niveau trophique au suivant — est de l'ordre de 10 %, avec de fortes variations. Les 90 % perdus le sont en respiration, en chaleur, en déplacements, et dans les parties non consommées ou non digérées. Deux conséquences directes : les chaînes dépassent rarement quatre ou cinq maillons, et les prédateurs de haut niveau sont nécessairement peu nombreux.
5. La matière boucle, l'énergie traverse et se dissipe.
6. Le cycle du carbone relie quatre réservoirs : l'atmosphère, la biosphère, les océans et la lithosphère — roches et combustibles fossiles. Les flux : la photosynthèse prélève le CO₂ atmosphérique, la respiration et la décomposition le restituent, les océans en dissolvent une part, et la combustion des fossiles en libère un carbone resté immobilisé pendant des millions d'années.
7. Le diazote N₂ représente l'essentiel de l'atmosphère et n'est pas directement utilisable par les plantes. Des bactéries fixatrices le convertissent en composés assimilables — c'est la fixation. Les végétaux absorbent ensuite des nitrates, la décomposition rend l'azote au sol, et d'autres bactéries le restituent à l'atmosphère. Sans ces bactéries, l'azote resterait inaccessible malgré son abondance.
8. Relever les valeurs avec leurs unités : masse ou énergie, par unité de surface et de temps.
9. Calculer la productivité nette avant tout : PPN = PPB − R.
10. Calculer le rendement d'un niveau au suivant en divisant l'énergie reçue par l'énergie disponible, puis en pourcentage.
11. Vérifier l'ordre de grandeur : un rendement écologique de l'ordre de 10 % est attendu ; un résultat très différent signale une erreur d'unité.
12. Conclure sur les conséquences : longueur de la chaîne, effectifs du dernier maillon, coût énergétique d'un régime.