ECOSYSTEMESCours sur les Ecosystèmes

Master U. MQHSEA.U. 2015/2016

Ecole Nationale des Sciences Appliquées - Safi

Redouane BOULGUID

Concept d’Ecosystèmes• L’Ecologie est une discipline

relativement ancienne dont on peut attribuer l’émergence à 2 savants du début du 21ème Siècle:

• Jean-Baptiste Lamarck & Alexander Von Humboldt.

• Le terme ‘Ecologie’ remonte à 1866 & fut créé par un Zoologue Allemand, Ernst Haeckel, en le définissant comme:

Ecosystèmes•‘Science Biologique dont l’objet est l’étude des interactions entre des êtres vivants avec leur environnement , et cela jusqu’à l’échelle globale’.

Ecosystèmes•Son évolution conceptuelle a été marquée par le russe W. Vernadsky, un des pionniers de la Biogéochimie moderne, pour avoir développé le concept de Biosphère en 1925.

Ecosystèmes•Vernadsky désigne par Biosphère: ‘la région de la Planète où la vie est possible en permanence’.

Ecosystèmes•Des avancées essentielles de cette discipline ont été apportées au cours du 20ème Siècle par le Britannique Tansley.

Ecosystèmes•Tansley a créé en 1935 le terme & le concept d’Ecosystème.

Ecosystèmes•L’Américain Odum fut le Premier Chercheur à développer l’analyse fonctionnelle des écosystèmes et celle de leur productivité.

Ecosystèmes•Grâce à l’Informatique, les aspects quantitatifs de la discipline ont connu des progrès considérables, notamment dans le domaine de la modélisation des processus écologiques.

Ecosystèmes•Et ce, depuis le niveau des populations prises isolément jusqu’à celui de la Biosphère tout entière.

Ecosystèmes•Le télédétection, quant à elle, a apporté des moyens puissants d’étude des mécanismes de fonctionnement, de transformation et d’évolution des écosystèmes sur une vaste échelle spatiale.

Ecosystèmes•Se distinguant des autres disciplines biologiques, l’Ecologie pourrait permettre de résoudre des problèmes cruciaux liés à l’utilisation/gaspillage des ressources naturelles qu’elles soient ou non renouvelables.

Ecosystèmes•L’Ecologie conduit à une analyse

des modalités de fonctionnement des sociétés humaines, lesquelles utilisent depuis longtemps les divers écosystèmes terrestres/aquatiques, comme déversoirs de leurs déchets générant des pollutions multiformes & globales!

Ecosystèmes•Alors que l’Humanité est loin de maîtriser son explosion démographique, elle dilapide, au lieu de les utiliser rationnellement, les ressources en énergie et en matières premières minérales.

Ecosystèmes•Au travers de la Déforestation, du surpâturage, de l’érosion des sols, de la surexploitation des faunes terrestre et aquatique, de l’atteinte à la Biodiversité planétaire, des pollutions diverses,…

Ecosystèmes•…les populations humaines compromettent de plus en plus les possibilités de Développement Durable des générations futures.

Ecosystèmes•Les modifications climatiques régionales, se manifestant en raison de la Désertification, de l’accroissement de l’effet de serre, de la destruction de l’ozone stratosphérique

Ecosystèmes•…pourraient se traduire par des changements catastrophiques des conditions environnementales qui menaceraient l’avenir même de notre espèce.

Ecosystèmes•Les populations dans diverses espèces présentes en un lieu déterminé forment une communauté biologique ou Biocénose.

Ecosystèmes•Le milieu physique ou chimique où celle-ci est installée est appelée Biotope.

Ecosystèmes•…Et leur ensemble est un Ecosystème (Biocénose+Biotope = Ecosystème).

Ecosystèmes•Le niveau ultime d’organisation du monde vivant est constitué par l’ensemble des écosystèmes de la Planète, c’est-à-dire l’Ecosphère.

Ecosystèmes•Le terme d’Ecosphère fut créé par L. C. Cole en 1958 pour désigner la partie de la Planète qui renferme l’ensemble des êtres vivants et leur environnement immédiat, dont les propriétés physicochimiques créent les conditions favorables à la vie à la surface de la Terre.

Ecosystèmes•En Afrique : Désertification, Dégradation du couvert végétal et des eaux, Diminution de la fertilité des sols et de la Biodiversité...

Ecosystèmes•Depuis les indépendances, les

Etats africains ont vu affaiblir leurs aptitudes vivrières dans le passage des déviations et perversions des régimes politico-économiques engendrant l'exode rural, l'accumulation urbaine, les conflits et les déplacements massifs de populations.

Ecosystèmes•Il faut toutefois répondre aux besoins suscités par une démographie galopante.

•Etat d'urgence car la domination de l'homme sur les milieux tropicaux fragiles sollicite une gestion écologique. 

Ecosystèmes•Urgemment, des mesures internationales, régionales, nationales et locales doivent mettre en œuvre une stratégie de développement qui soit durable en respectant la continuité de toutes les espèces vivantes.

Ecosystèmes•‘La communauté, au sens Africain, est un vaste réseau de relations innombrables et variées qui lient l’Homme ici-bas simultanément à ses semblables, à la nature et au temps’.

Ecosystèmes•‘La notion de Communauté comprend et assume, dans le sens holiste de l’anthropo-cosmologie Africaine, la question écologique dans sa triple dimension naturelle (Habitat), sociale (Bien Commun) et temporelle (Générations à venir)’.

Ecosystèmes• ‘La Terre est un «Patrimoine

Commun», un bien commun universel, appartenant à la fois à tous et à chacun, indistinctement’.

• ‘C’est un héritage légué par les Ancêtres à la postérité.

• A ce titre, la NATURE est toujours l’objet d’une gestion responsable de la part de la communauté’.

Ecosystèmes• ‘Bref, les, différents

problèmes d’écologie naturelle, humaine et sociale sont ici gérés en termes de bien commun, exigeant la solidarité naturelle et la coresponsabilité morale de tous les membres de la communauté’.

Ecosystèmes• ‘… La communauté est aussi

un concept écologique. Elle a pour synonyme, le terme savant biocœnose ou biocénose et désigne l’ensemble des êtres vivants (Animaux, Végétaux, Micro-organismes) présents dans un même milieu ou Biotope.’

BIOTOPE

Ecosystèmes Biotope•Milieu défini par des caractéristiques physicochimiques stables et abritant une communauté d’êtres vivants (ou biocénose). [Le biotope forme, avec sa biocénose, un écosystème.]

Ecosystèmes Biotope• Le biotope représente l’ensemble

des éléments non vivants d’un écosystème : le sol et ses constituants, l’air, l’humidité, la température, la lumière, les éléments chimiques, ainsi que, en milieu aquatique, les propriétés physico-chimiques des eaux.

• Tous ces éléments conditionnent la présence et la répartition des êtres vivants.

Embouchure d’une rivière

Dune dans le Désert

•Après l’hiver, l’ensoleillement qui s’amplifie favorise chez les plantes la synthèse d’un pigment vert, la chlorophylle. 

• Indispensable à la croissance des végétaux, elle absorbe l’énergie lumineuse du soleil et la convertit en énergie chimique, elle-même utilisée pour fabriquer des sucres à partir d’eau et de dioxyde de carbone : C’est la Photosynthèse.

Influence de la lumière sur la floraison

• Plus il y a de chlorophylle, plus la couleur verte domine.

• les longueurs d’onde les plus abondantes du rayonnement solaire se situent justement dans le vert. Le rayonnement solaire, en effet, nous apparaît jaune parce que l’atmosphère en absorbe le bleu ; or le bleu retiré du vert donne du jaune.

Lumière du soleil dans les feuilles d’un arbre

Ecosystèmes Biotope• 1877 Le Zoologiste et Ecologue

Allemand Karl A. Möbius, en étudiant les Huitres introduit la notion de Biocénose (ensemble des animaux et des végétaux vivant dans un même Biotope, au voisinage les uns des autres et en dépendance réciproque).

Ecosystèmes•Il avait remarqué que, chez ces animaux, il fallait placer le cadre d'étude non pas au niveau de l'individu, mais de l'ensemble des individus.

Ecosystèmes• ‘L’écosystème ou la communauté

écologique de base est définie essentiellement par l’interaction, l’interdépendance et l’échange réciproque permanent entre les individus qui la composent, d’une part, et entre ceux-ci et leur milieu naturel, d’autre part’.

Ecosystèmes•‘Ainsi suivant cette vision écologique, tout ce qui existe coexiste.

•Tout est corrélé et rien ni personne n’est hors circuit’.

Ecosystèmes•Simplifié, un écosystème est

l'ensemble de la faune et de la flore réunies dans un espace naturel.

• Il est composé de Producteurs (les plantes), de Consommateurs (les animaux) et de Bioréducteurs (micro-organismes), qui sont aidés par l'énergie du soleil.

Ecosystèmes• Un Ecosystème est un Système

formé par un environnement (Biotope) et par l'ensemble des espèces (Biocénose) qui y vivent, s'y nourrissent et s'y reproduisent.

• Le terme d'écosystème a été créé en 1935 par le botaniste britannique A. G. Tansley (1871-1955) par contraction de l'expression anglaise Ecological System. 

Ecosystèmes•Ce concept fondateur de l’Ecologie relie les facteurs biologiques aux facteurs physiques, notamment le sol et le climat.

Ecosystèmes• Il se définit comme

l’association d’un milieu physique –le Biotope- et d’un ensemble d’êtres vivants –la Biocénose-, donnant lieu à un système d’interactions, dans lequel chacun des éléments interagit avec les autres par transfert d’énergie ou de matière.

Ecosystèmes•On distingue dans

l’écosystème les ‘PRODUCTEURS’- le plus souvent il s’agit des végétaux, qui utilisent par photosynthèse l’énergie solaire pour produire de la matière organique à partir du Dioxyde de Carbone de l’air et des minéraux du sol-

Ecosystèmes•Les ‘CONSOMMATEURS’ –qui se nourrissent des végétaux ou des autres animaux-

Ecosystèmes•Les ‘DECOMPOSEURS’ -qui transforment les matières organiques mortes et les excrétions des animaux, les minéralisant et permettant le recyclage des minéraux par les Producteurs.

Ecosystèmes•L’énergie dans un écosystème circule ainsi des Producteurs vers les Consommateurs puis vers les Décomposeurs.

Ecosystèmes•Outre les flux énergétiques, on décrit dans un écosystème les cycles Biogéochimiques:

•Il s’agit de la circulation de matière entre Biotope & Biocénose sous forme de substances alternativement minérales et organiques.

Ecosystèmes•Les principaux cycles concernent l’Eau, la Carbone, l’Oxygène, l’Azote, le Soufre et le Phosphore.

•Un critère de bon fonctionnement d’un écosystème, ou de sa stabilité, est sa capacité à éviter la perte de nutriments (i.e lessivage), autrement, à fermer ses cycles biogéochimiques.

Ecosystèmes•On peut également décrire un écosystème par sa structure:

•Il inclut ainsi des chaînes alimentaires (végétal, animal herbivore, animal carnivore), dont chaque maillon forme un ‘niveau trophique’.

Ecosystèmes•Comme de nombreux animaux sont omnivores, ils peuvent appartenir à plusieurs niveaux trophiques, et l’on parle de ‘réseaux trophiques’ pour désigner les liaisons entre les diverses chaînes alimentaires.

Ecosystèmes•La diversité des organismes entre niveaux trophiques, mais aussi à l’intérieur d’un même niveau, joue un rôle important dans le fonctionnement de l’écosystème, notamment dans sa réponse aux changements environnementaux.

Ecosystèmes•Le résultat des interactions de type trophique –ou alimentaire- constitue les flux énergétiques.

Ecosystèmes•Un Ecosystème est un Système formé par un environnement (biotope) et par l'ensemble des espèces (biocénose) qui y vivent, s'y nourrissent et s'y reproduisent.

Ecosystèmes• On appelle écosystème un

ensemble d’êtres vivants (biocénose) et d’éléments non vivants aux interactions nombreuses d’un milieu naturel (biotope).

• L’ensemble des écosystèmes terrestres constitue la biosphère.

• Chaque milieu correspondant à un écosystème met en relation une communauté d’espèces vivantes et des conditions  physiques particulières.

Ecosystèmes•On distingue ainsi deux grandes

composantes : les végétaux et les animaux d’une part, les minéraux, l’air, l’eau et les traces d’aménagements humains.

•Dans les écosystèmes, les êtres vivants établissent entre eux des relations alimentaires, appelées « chaînes alimentaires » et organisées en réseaux.

Ecosystèmes• Par la reproduction, animaux et

végétaux peuplent les milieux. Chez les végétaux, graines et spores permettent la conquête de nouveaux milieux, dont l’envahissement se fait par des stolons, des rhizomes ou des bulbes.

• Chez les animaux le peuplement des nouveaux milieux se fait par les déplacements des adultes ou des larves.

Ecosystèmes• Les écosystèmes sont menacés

par l’action parfois dévastatrice de l’homme sur son environnement (introduction d’espèces exogènes, prélèvements excessifs [pratique à outrance de la chasse, surpêche], dégradation des biotopes [pollution, réchauffement climatique]).

Ecosystèmes•La disparition ou la

dégradation d’un élément propre à un écosystème, qui constitue un des maillons de sa chaîne alimentaire, conduit à un déséquilibre écologique et à terme à l'élimination de l’ensemble de la biocénose.

Ecosystèmes•La biodiversité s’en trouve

ensuite menacée et les animaux et végétaux, qui fournissent à l’homme des aliments, des matières premières, des médicaments risquent de disparaître, ce qui peut le mettre lui-même en péril.

Ecosystèmes•L’écosystème représente l'unité de base de l’environnement. Il est constitué par un ensemble d’animaux, de plantes, de champignons et de micro-organismes interagissant les uns avec les autres et avec leur milieu (sol, air, climat, etc.).

Ecosystèmes•Une forêt, une falaise, une

lande, une plage, un récif corallien, une mangrove… sont autant d'écosystèmes.

•Les écosystèmes ne sont pas isolés les uns des autres. L’ensemble des écosystèmes de la planète forme la biosphère.

Ecosystèmes•L’écologie fondamentale étudie l'organisation des écosystèmes, à des échelles très diverses (par exemple une forêt, un océan, une portion de rivage marin, un étang, une mare ou un tronc d'arbre mort).

Ecosystèmes•L'écologie appliquée prend en compte l'action de l'homme, dans le but d'en limiter les effets néfastes et de favoriser une gestion rationnelle de la nature.

Ecosystèmes•Tout écosystème est constitué par l'association de deux composantes en constante interaction l'une avec l'autre : le biotope et la biocénose.

Ecosystèmes•Le biotope est

l'environnement physico-chimique, inerte, dit « abiotique » (littéralement « sans vie »).

• Il englobe toutes les composantes extérieures aux êtres vivants : le sol, l’air, l’eau, la lumière, le climat, etc.

Ecosystèmes•La biocénose est la communauté vivante, constituée par la totalité des êtres vivants qui peuplent le biotope : bactéries, champignons, végétaux et animaux.

Ecosystèmes•Un écosystème peut

correspondre aux grands ensembles naturels (lac, mer, forêt…) mais également à des zones très réduites (une couche d'eau dans un étang, une haie, un fossé…). Une unité inférieure à l’écosystème, le microécosystème, a été définie.

Ecosystèmes• Par exemple, sur une plage à

marée basse, une pierre retournée peut laisser apparaître des algues, des vers, des crustacés, des mollusques, etc.

• Ce microécosystème est très fragile car, sans la protection de la pierre, ces êtres seraient soumis à un dessèchement fatal.

Ecosystèmes•Il existe des microécosystèmes encore plus petits, comme une touffe de mousse, une coquille vide d'escargot, les points d'écoulement de la sève sur les arbres…

Ecosystèmes•On peut à l’inverse définir, à une échelle supérieure, de très vastes écosystèmes (de la taille d’une région, ou plus) : les macroécosystèmes, plus connus sous le nom de biomes.

Ecosystèmes• Composés d’un ensemble

d’écosystèmes plus petits, ils sont caractérisés par un même climat et par un type dominant de formation végétale (pour les biomes terrestres) ou des caractéristiques physiques particulières (pour les biomes aquatiques).

Ecosystèmes•Les limites d’un biome ne sont pas faciles à définir et ne font pas l’objet d’un consensus, aussi le nombre de biomes de la planète varie-t-il selon les auteurs.

Ecosystèmes•Sur la terre ferme, les principaux comprennent les forêts – tropicales, boréales (taïga) et tempérées –, la toundra, les steppes, les prairies tempérées, la savane et les différents types de déserts.

Ecosystèmes•L'ensemble des écosystèmes – et des biomes – de la planète forme la biosphère, c'est-à-dire la portion de la Terre et de l'atmosphère favorable à la vie.

Ecosystème Paysage Agricole

Ecosystèmes•Selon Worster (1992), il existe 2

attitudes extrêmes vis-à-vis de l’écologie: arcadienne & impérialiste.

•La Première, (G. White), considère la Nature de façon ‘humble, romantique’ et conduit à rechercher un mode de vie en harmonie avec la Création, d’un angle de vie plus sentimental que scientifique et raisonné.

Ecosystèmes•Pour les tenants de l’écologie arcadienne, (mouvements de Protection de la Nature), l’Homme fait partie intégrante de la Nature qui a une valeur intrinsèque.

Ecosystèmes•L’écologie impérialiste, a contrario, considère que la Nature n’a d’autre valeur que celle que nous lui attribuons pour l’exploiter.

Ecosystèmes•Elle adopte le concept d’Ecosystème comme dogme central et étudie son fonctionnement d’un point de vue productiviste. On y trouve les valeurs de l’économie moderne.

•Son ambition est d’établir la domination de l’Homme sur la Nature.

Ecosystèmes•L’Ecologie est une science proche du quotidien pour de nombreux citoyens, des pêcheurs aux randonneurs.

•Ils ont l’impression que leurs connaissances fondent la légitimité du savoir écologique.

Ecosystèmes•Généralement, on reconnaît l’existence de 2 grands domaines en Ecologie qui se sont développés indépendamment (avec chacun ses propres concepts, théories & méthodes) :

Ecosystèmes•L’Ecologie des Populations &

l’Ecologie des Ecosystèmes.•Le paradigme de l’écologie des

populations concerne les modes de distribution et la dynamique de l’abondance des espèces dans le temps et dans l’espace, et leurs interactions considérées surtout sous l’angle de la compétition pour les ressources.

Ecosystèmes•Dans le champ de l’écologie systémique, les objets de recherche ne sont pas exclusivement biologiques.

Ecosystèmes•Ici on s’intéresse aux cycles de matière et d’énergie structurant les écosystèmes: processus et mécanismes de production et de transfert de la matière organique, de décomposition et de minéralisation…(Cycles Biogéochimiques).

Ecosystèmes•Dans l’Editorial du 1er N° de Ecosystems, Carpenter & Turner (1998) affirment que la science des écosystèmes est une discipline bien établie.

Ecosystèmes•Elle concerne sur le plan spatial aussi bien des systèmes aux limites relativement identifiées comme les Bassins Versants, que des paysages complexes et même la Terre elle-même.

Ecosystèmes•Sur le plan temporel, la science des écosystèmes couvre des échelles allant de la seconde au millénaire.

Ecosystèmes•L’Hydrologie, la Pédologie ou la Géochimie contribuent , tout autant que l’écologie des populations, à la compréhension du fonctionnement des écosystèmes.

Ecosystèmes•L’Ecologie, à la recherche de principes unificateurs dans les interactions entre les êtres vivants et leur milieu, est au carrefour de nombreux savoirs sur la Nature.

Ecosystèmes•Elle est parfois présentée comme science de synthèse par excellence. Métadiscipline.

•Di Castri (1981), illustre sa conception synthétique de l’écologie par l’image d’un tronc commun vers lequel convergent de multiples disciplines:

Ecosystèmes•‘d’abord la Botanique, la Zoologie, la Climatologie, la Science des Sols, la Géographie Physique, puis la Biochimie & la Microbiologie… ou les Mathématiques avancées… et enfin la Sociologie, la Géographie Humaine, la Psychologie, voire les Sciences Economiques’.

Références Numériques & Autres• Dictionnaire de Français Larousse.

• http://www.larousse.fr/encyclopedie/ • Nöel Izenzama Mafouta, Le Paradigme Ecologique du Développement

Durable en Afrique subsaharienne à l’ère de la Mondialisation: Une Lecture Ethico-anthropologique de l’Ecodéveloppement, Publications Universitaires Européenne – Editions Scientifiques Internationales, Peter Lang S.A., Bern, Allemagne, 2008.

• Wikipedia• http://www.science-et-vie.com/2016/02/ • Christian Lévêque, Ecologie: De l’Ecosystème à la Biosphère, Univers

Sciences, DUNOD, Paris, 2001.• Robert Barbault, Ecologie Générale: Structures et Fonctionnement de

la Biosphère, 5ème Edition, Sciences SUP, DUNOD, Paris, 2003.• Dictionnaire de l’Écologie, Albin Michel, Encyclopaedia Universalis,

2ème Édition, Paris, 2001.• Les Sciences de la Terre en 18 Mots-clés, La Recherche, Hors-série,

(Spécial Terre), Société d’Editions Scientifiques, Paris, Septembre 2007.