INTRODUCTION À LÉCOSYSTÈME. Écosystème Système écologique (étudié par les écologistes) composé des organismes potentiellement interactifs dune communauté

INTRODUCTION À

L’ÉCOSYSTÈME

Écosystème

Système écologique (étudié par les écologistes) composé des organismes potentiellement interactifs d’une communauté et des facteurs abiotiques avec lesquels ils interagissent.

Écosystème forestierhttp://www.sbf.ulaval.ca/bellefleur/Simulation.htm

INTRODUCTION À L’ÉCOSYSTÈME

LES ÉCOSYSTÈMES

L’objectif de l’écologie des écosystèmes

Comprendre les facteurs qui contrôlent la circulation de l’énergie et de la matière au travers de l’ensemble très dynamique que forme l’écosystème.


ÉCOLOGIE DES ÉCOSYSTÈMES

L’écosystème se compose d’un biotope et d’une biocénose

BIOTOPE

(Milieu physique)

Composante abiotique formées de trois réservoirs

Air : atmosphère (basse atmosphère)

Eau : hydrosphère (océans, lacs, cours d’eau …)

Terre : lithosphère (pellicule de terre)

BIOCÉNOSE

(Les vivants)

Composante biotique formée d’un réservoir

Êtres vivants : aux interfaces (terre, aire et eau)



L’étape organique de l’écosystèmeMoment où la matière est dans le réservoir des

êtres vivants.

* Elle se résume à trois groupes d’organismes: - producteurs, consommateurs, décomposeurs

• Les producteurs font entrer la matière et l’énergie dans le réservoir biotique.

• Cette matière le quitte grâce aux détritivores.• L’énergie quitte le réservoir biotique et se perd dans l’espace.



L’étape organique de l’écosystème

L’étape biotique est donc le moteur qui actionne la circulation de la matière et de l’énergie dans les 4 réservoirs de l’écosystème.



Les producteurs

Des organismes qui se nourrissent eux-mêmes à partir de la matière minérale.

Matière minérale Matière organique

Forment des liaisons chimiques entre les molécules minérales « simples » et les transforment en matière organique « complexe ».



2 types de producteurs1. Les photosynthétiseurs

2. Les chimiosynthétiseurs



http://images.google.ca/imgres?imgurl=fig.cox.miami.edu/Faculty/Dana/bacc.gif&imgrefurl=http://fig.cox.miami.edu/Faculty/Dana/monera.html&h=142&w=108&prev=/images?q=archaebacteria&start=20&svnum=10&hl=fr&lr=&ie=UTF-8&oe=UTF-8&sa=N

1. Les photosynthétiseurs

Utilisent la lumière comme source première d’énergie.- Végétaux, Protistes, certains Monères (cyanobactéries et les bactéries photosynthétiques)



2. Les chimiosynthétiseursOxydent certaines substances minérales

pour obtenir l’énergie nécessaire à la fabrication de leurs molécules organiques.- Monères

Souvent des organismes qui n’ont pas accès aux rayons lumineux.

On les retrouve dans le sol et dans les profondeurs océaniques.



Les consommateursDes organismes qui se nourrissent de matière

organique donc dépendent des producteurs qui la produisent.

Matière organique Matière minérale…Bris des liaisons chimiques entre les molécules

organiques « complexes » les transformant ainsi en matière minérale « simple ».



2 types de consommateurs1. Ceux qui se nourrissent par respiration

cellulaire.

2. Ceux qui se nourrissent par fermentation uniquement.



1. Respiration cellulaireTous les organismes, mis à part certaines bactéries et

certains mycètes qui ne font que de la fermentation, font de la respiration.

Équation de la respiration cellulaire (eucaryotes)C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 36ATP Glucose oxygène dioxyde eau Énergie

de carbone (g)

* En résumé: La respiration cellulaire consomme le glucose et l’oxygène issus des photosynthétiseurs, restitue les éléments minéraux à l’écosystème et fournit de l’énergie aux consommateurs.



2. FermentationTous les organismes font un peu de

fermentation. Plusieurs mycètes et certaines bactéries font uniquement de la fermentation.

Pour certains, l’oxygène est toxique!

• En résumé: Bris des liens chimiques du glucose pour former des molécules un peu moins complexes.

• La fermentation produit moins d’ATP que la respiration.



2. Fermentationa) Fermentation alcoolique

- chez les plantes et les levures

b) Fermentation lactique- dans les muscles des animaux



Les décomposeurs

Tous les consommateurs sont des décomposeurs car ils libèrent des composés minéraux dans l’environnement.

Matière organique Produits minéraux

Véritables décomposeurs sont les détritivores à digestion externe: les bactéries et les mycètes.



Les décomposeursDétritivores consomment de la matière

organique « morte » : des excréments, des feuilles mortes, des déchets d’animaux et des carcasses.

Détritivores « à digestion interne ».

Détritivores « à digestion externe ».

http://www.csdm.qc.ca/stejarc/dictionnaire/imagesdicolm/lombric.jpg



Les décomposeurs

Ceux-ci relâchent une partie des nutriments dans l’écosystème sous formes assimilables par les végétaux; la matière redevient ainsi disponible aux producteurs.



Résumé des relations entre les organismes

du réservoir biotique

FLUX D’ÉNERGIE DANS LES ÉCOSYSTÈMES

PYRAMIDES


PYRAMIDES

Pyramides écologiques Diagramme qui représente la productivité de

chaque niveau trophique d’un écosystème.

Premier bloc à la base: producteursDeuxième bloc: consommateurs de premier ordreTroisième bloc: consommateurs de deuxième ordre…

FLUX D’ÉNERGIE DANS LES ÉCOSYSTÈMES PYRAMIDES

Pyramides écologiques 1. Pyramide de nombre

Nombre d’individus qui occupent chaque niveau trophique et disponible pour le niveau suivant.

2. Pyramide de biomasse Masse des organismes présents aux divers niveaux trophiques et disponible pour le niveau suivant.

3. Pyramide de la productivité (d’énergie) Quantité d’énergie disponible de chaque niveau trophique et disponible pour le niveau suivant.


PYRAMIDES

Pyramides écologiques Pyramide de nombre


PYRAMIDES

Pyramides écologiques Pyramide de biomasse


PYRAMIDES

Pyramides écologiques Pyramide de la productivité (d’énergie)


PYRAMIDES

Rendement ou efficacité écologique

Énergie d’un niveau trophique (KJ) X 100Énergie du niveau trophique précédent (KJ)

Productivité nette d’un niveau trophique donné et celle du niveau inférieur.

Sur le 100% d’énergie disponible

d’un niveau trophique, 10%, en

moyenne, est effectivement converti

en biomasse dans le niveau suivant.


PYRAMIDES

Rendement ou efficacité écologique GROUPE EFFICACITÉ ÉCOLOGIQUE

Insectivores0,9 %

Les moins efficaces car ils contrôlent mal leur température et doivent manger beaucoup

Oiseaux1,3 %

Dépensent beaucoup d’énergie à voler

Grands mammifères3,1 %

L’herbe est plus difficile à digérer

Invertébrés herbivores "pas des insectes"Par exemple, une daphnie

21 % Ne dépensent pas d’énergie à maintenir leur Tº

Invertébrés carnivores "pas des insectes"Par exemple, un copépode

28 %La viande se digère plus facilement que l’herbe

Invertébrés détrivores "pas des insectes"Par exemple, un lombric

36 %

Invertébrés détrivores "insectes non sociaux"Par exemple, une larve de Hanneton

47 %

EN

DO

TH

ER

ME

SE

CT

OT

HE

RM

ES


PERTES D’ÉNERGIE

* 1% de la lumière visible est captée par les chloroplastes.

* 170 milliards de tonnes de matière organique / année.

Bilan radiatif de la Terre


PERTES D’ÉNERGIE

Causes fondamentales des pertes d’énergie

1. Ce qui est mangéSeule une fraction de la proie végétale ou animale est effectivement prélevée et dévorée par le niveau supérieur.

http://www.wainscoat.com/kenya/cheetah-gazelle2.jpg


PERTES D’ÉNERGIE


2. Ce qui est assimiléSeule une partie des aliments ingérés est digérée puis assimilée.


PERTES D’ÉNERGIE


3. L’énergie pour maintenir la vieUne part de l’énergie des molécules d’ATP sert à maintenir le métabolisme basal de l’animal et à procurer de l’énergie pour ses activités.


PERTES D’ÉNERGIE

FLUX D’ÉNERGIE DANS LES ÉCOSYSTÈMESPERTES D’ÉNERGIE

GROUPE EFFICACITÉ ÉCOLOGIQUE

Insectivores

0,9 %Les moins efficaces car ils contrôlent mal

leur température et doivent manger beaucoup

Oiseaux1,3 %

Dépensent beaucoup d’énergie à voler

Grands mammifères3,1 %

L’herbe est plus difficile à digérer

Invertébrés herbivores « autres que les insectes"Par exemple, une daphnie

21 % Ne dépensent pas d’énergie à maintenir leur Tº

Invertébrés carnivores « autres que les insectes"Par exemple, un copépode

28 %La viande se digère plus facilement que l’herbe

Invertébrés détritivores « autres que les insectes"Par exemple, un lombric

36 %

Invertébrés détritivores "insectes non sociaux"Par exemple, une larve de Hanneton

47 %

EN

DO

TH

ER

ME

S(H

oméo

ther

me)

EC

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TH

ER

ME

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oïki

loth

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e) Rendement ou efficacité écologique

Le rendement écologique et les pertes d’énergie sont intimement liés.

Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Un ensemble de chaînes alimentaires ayant un ou plusieurs maillons en commun forme un réseau alimentaire.

Chaîne alimentaire ou réseau trophique

Le régime alimentaire d’une espèce est toujours varié et par conséquent une chaîne alimentaire n’est jamais liliaires


La concentration de DDT (dichlorodiphényltrichloroéthane) s’est multipliée par 10 millions.

1 ppm (une partie par million) 1 ppm = 1 mg / L eau de mer

Certaines substances toxiques subissent la bioconcentration dans les chaînes alimentaires.

CHAÎNES ALIMENTAIRES ET BIOCONCENTRATION

Les PCB sont les PolyChloroBiphényles



• Traitement des zones de multiplication des insectes piqueurs autour d’un lac.

Pour combattre des insectes piqueurs



Impact

3000 couples de grèbes 30 couples stériles

Tableau 1Chaînes de concentration de pesticides organochlorés dans un lac traité

Milieu ou organisme Teneur(ppm)*

Facteur de concentration*

consommateur tertiaire

grèbes huppés 2500 env. 180 000

consommateur secondaire

poissons carnivores

350-2000 env. 55 000

consommateur primaire

poissons herbivores

40-1000 env. 14 000

producteur plancton 5 360

eau (lac californien traité au DDT)

0,014 1



• Pour combattre les insectes nuisibles en agriculture.• Estuaire : réception des eaux de ruissellement.

Utilisation en agriculture



Milieu ou organisme Teneur(ppm)

Facteur de concentration

consommateur secondaire

goéland 5,3-18,5 220 000 en moyenne

consommateur primaire

anguille 0,28 5600

producteur plancton 0,04 800

eau (estuaire côtier de l’Est des USA)

0,00005 1

Tableau 2Chaînes de concentration de pesticides organochlorés dans un estuaire

Impact

Pas de mortalité directe des goélands car la concentration est plus faible

Baisse de fécondité diminution de la taille des populations



• Falco peregrinus anatum • Espèce menacée • De la taille d’une corneille• Piqué pouvant atteindre 200 km/h.• Niche sur tous les continents, sauf en

Antarctique.• Migration : Canada, État-unis

Mexique, Amérique centrale

Faucon pélerin



• Il y a 25 ans, a frôlé l'extinction dans tout l'Est de l'Amérique du Nord.

• Responsables : les pesticides organochlorés, dont le fameux DDT.

• Effet du DDT : amincissement de la coquille des œufs, comportements aberrants.


Faucon pélerin


Mesures de conservation

• Disparition graduelle des organochlorés (Canada et États-Unis).

• Élevage de jeunes et réintroduction en milieux naturels.

• Lâcher de 6000 faucons depuis 1974 (É-U).


Faucon pélerin




• Protection des habitats : falaises pour la nidification, milieux humides pour l’alimentation


Mesures de conservationFaucon pélerin

Documents

INTRODUCTION À LÉCOSYSTÈME. Écosystème Système écologique (étudié par les écologistes) composé des organismes potentiellement interactifs dune communauté