Écosystèmes dynamiques

Un écosystème associe une communauté d’êtres vivants, la biocénose, à un milieu de vie, le biotope. Les facteurs abiotiques sont les caractéristiques physiques et chimiques de ce milieu : température, lumière, humidité, nature du sol ou disponibilité en ions minéraux. Les facteurs biotiques concernent les organismes et leurs interactions. Un inventaire d’espèces ne suffit donc pas à décrire un écosystème : il faut aussi rechercher ce qui les relie et ce qui conditionne leur répartition.

La frontière du système dépend de la question. On peut étudier une parcelle forestière, un bassin versant ou une mare. Cette frontière ne constitue pas un mur : des graines, de l’eau, des animaux et des gaz la traversent. Une observation doit préciser la surface, la période et la grandeur mesurée. Dix arbres recensés sur une petite surface ne se comparent pas directement à dix arbres recensés sur une grande surface.

Pour comparer des stations, on conserve une même surface d’échantillonnage, une saison et une méthode d’identification comparables, puis on répète les relevés. Un quadrat délimite une surface ; un transect permet de répartir des observations le long d’une direction. On mesure aussi les conditions du milieu. Une association entre lumière et abondance suggère une relation, mais d’autres variables, comme l’humidité ou la compétition, peuvent intervenir.

Dans une compétition, deux organismes utilisent une ressource limitée, par exemple l’eau ou la lumière. La présence de l’autre réduit leur accès à cette ressource. La prédation et le parasitisme profitent à un partenaire en défavorisant l’autre : une chenille consommant une feuille exploite une plante ; un parasite utilise un hôte dont il dépend. Les signes positif et négatif désignent ici des effets sur la survie ou la reproduction, et non des jugements moraux.

Un mutualisme procure un bénéfice réciproque dans les conditions étudiées. Une symbiose est une association étroite et durable ; les mycorhizes associent des racines et des champignons. Le végétal fournit des composés organiques issus de la photosynthèse ; le champignon facilite l’accès à l’eau et aux éléments minéraux. Pour établir le bénéfice, on compare des organismes associés et non associés dans des conditions contrôlées, plutôt que de se contenter d’une proximité visible.

Les relations alimentaires constituent un réseau trophique, souvent plus ramifié qu’une chaîne. Si une flèche signifie un transfert alimentaire, elle va de l’organisme consommé vers le consommateur. Un oiseau peut consommer plusieurs insectes, eux-mêmes liés à plusieurs plantes. Une modification d’effectif peut donc avoir des conséquences indirectes. L’abondance d’un prédateur ne dépend toutefois pas d’une seule proie : abris, reproduction et conditions climatiques interviennent aussi.

Un réservoir contient une quantité de matière à une date donnée : carbone de la végétation, de la litière ou du sol. Un flux est une quantité transférée pendant une durée. La biomasse correspond à la masse de matière vivante ; on peut la mesurer en masse sèche pour limiter l’effet variable de l’eau. La production correspond à une formation de biomasse par unité de temps. Une forêt ancienne peut posséder une forte biomasse sans présenter la croissance annuelle la plus rapide.

Les végétaux chlorophylliens utilisent l’énergie lumineuse pour fabriquer de la matière organique à partir de matière minérale. Les consommateurs se nourrissent de matière organique déjà produite. Les décomposeurs transforment les restes et participent à la remise à disposition d’éléments minéraux. La respiration concerne les végétaux comme les animaux et les micro-organismes ; elle libère notamment du dioxyde de carbone. La matière peut être recyclée, tandis que l’énergie se dissipe progressivement sous forme de chaleur.

Les saisons, les migrations, les naissances et les morts modifient régulièrement les populations. Une perturbation transforme plus fortement les conditions ou les effectifs : tempête, incendie, sécheresse ou maladie. Elle peut être naturelle ou liée aux activités humaines. Après une ouverture du couvert forestier, la lumière atteint davantage le sol ; d’autres végétaux peuvent se développer et modifier à leur tour les habitats. Le système n’est donc pas figé dans un équilibre immobile.

La résilience désigne la capacité d’un écosystème à retrouver des caractéristiques de fonctionnement ou d’organisation après une perturbation. Elle doit être évaluée avec des indicateurs et une durée explicites. Une couverture végétale revenue à sa valeur initiale ne prouve pas que les mêmes espèces ou les mêmes stocks de carbone sont rétablis. La diversité des fonctions et la possibilité de recolonisation peuvent favoriser la récupération ; elles ne la garantissent pas au-delà de toute intensité de perturbation.

Pour attribuer une évolution à une perturbation, on dispose idéalement de mesures avant et après, ainsi que de parcelles témoins comparables. On suit plusieurs indicateurs, comme la composition en espèces, la biomasse et l’humidité du sol. Une sécheresse répétée peut empêcher une récupération observée après un événement isolé. Une perte de sol ou un changement durable du milieu peut conduire vers un autre état plutôt que vers une reconstitution identique.

S’entraîner : retrouve les activités de SVT dans l’espace Exercices du site. Pour poursuivre le cours, étudie ensuite comment les activités humaines dépendent du fonctionnement des écosystèmes et le modifient.