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Écosystème

Un écosystème est un système dynamique, relativement autonome, qui comprend de multiples communautés (facteurs biotiques) et l'environnement (facteurs abiotiques) dans lequel elles vivent. Les communautés sont constituées de populations de différentes espèces qui vivent et interagissent les unes avec les autres. Les différentes espèces interagissent non seulement entre elles et avec d'autres espèces, mais aussi avec leur environnement non vivant. Dans tous les écosystèmes, les concepts de génétique, de populations et d'évolution sont liés les uns aux autres. Voyons comment chacun d'entre eux contribue à la diversité dans les écosystèmes.

Facteurs biotiques : composants vivants de l'environnement comprenant les plantes, les animaux, les bactéries et autres organismes vivants.

Facteurs abiotiques : composants non vivants de l'environnement, comme l'eau, le sol, la température, etc.

Les différents types d'écosystèmes

Il existe deux grands types d'écosystèmes : les écosystèmes aquatiques et les écosystèmes terrestres. Voyons ici des exemples d'écosystèmes :

Les écosystèmes aquatiques

Les écosystèmes aquatiques désignent tous les écosystèmes contenus dans une masse d'eau. Il existe deux types d'écosystèmes aquatiques : les écosystèmes d'eau douce et les écosystèmes marins. Leurs principales sources d'énergie (les produits ; voir ci-dessous) sont les microalgues et les macroalgues, ainsi que certaines plantes aquatiques.

Les écosystèmes d'eau douce

L'eau des écosystèmes d'eau douce n'a pas ou très peu de teneur en sel. Les lacs, les étangs, les cours d'eau et les zones humides sont des exemples d'écosystèmes d'eau douce. Les écosystèmes peuvent être classés de différentes manières, mais les trois principales sont les suivantes :

  • lentique : eaux lentes, comme dans les étangs, qui sont extrêmement riches en flore et en faune ;

  • lotique : eaux rapides, comme les ruisseaux ;

  • zones humides : zones de terre recouvertes d'eau, qui sont anoxiques (elles ont peu ou pas d'oxygène) car le sol est saturé d'eau. Les zones humides jouent un rôle important dans la fixation de l'azote (libération d'azote libre, N2).

Les écosystèmes d'eau douce ne représentent qu'environ 3 % des réserves d'eau de la planète. Les humains et les autres organismes vivants dépendent des écosystèmes d'eau douce pour s'approvisionner en eau fraîche.

Vous avez peut-être entendu parler de la crise hydrique au Cap en 2018, connue sous le nom de jour « zéro ». L'eau allait être coupée pour 4 millions de personnes. Les gens étaient encouragés à ne pas tirer la chasse d'eau des toilettes pour économiser l'eau. La crise a donné lieu à des compétitions insolites, comme qui laverait le moins souvent ses vêtements. Cela peut sembler humoristique, mais c'est un problème très sérieux. Depuis novembre 2021, les arbres sont coupés pour économiser l'eau. Comme ils utilisent de grandes quantités d'eau pour pousser, lorsque les arbres sont coupés, la consommation d'eau de la forêt diminue. Bien que cette pratique ne soit pas viable à long terme, elle pourrait être une réalité future pour les pays riches en eau, car notre demande dépasse largement la disponibilité de l’eau.

Écosystème Un lac de montagne StudySmarter

Fig. 1 - Un lac de montagne.

Les écosystèmes marins

Les écosystèmes marins sont des masses d'eau qui contiennent de grandes quantités de sel, comme les récifs coralliens, les mangroves, les océans ouverts et les plaines abyssales. Ils sont classés en fonction de la profondeur et d'autres caractéristiques du littoral. Les écosystèmes, tels que les récifs coralliens et les mangroves, sont responsables de l'approvisionnement en nourriture et en emplois. Les communautés des pays les plus pauvres dépendent souvent énormément des emplois dans le secteur de la pêche.

Comme les écosystèmes d'eau douce, les écosystèmes marins souffrent de la surpopulation et du changement climatique, qui entraînent la surpêche, la pollution et d'autres problèmes.

Écosystème Un récif corallien en bonne santé abrite est un écosystème riche et complexe StudySmarter

Les écosystèmes terrestres

Les écosystèmes terrestres sont des écosystèmes qui existent uniquement sur terre, comme dans les exemples suivants.

Les déserts

Les déserts se trouvent généralement dans un climat très chaud (bien qu'il y ait des exceptions, comme les déserts froids du Groenland), avec une végétation clairsemée et moins de 25 cm de précipitation annuelle. Les animaux et les plantes des déserts sont très bien adaptés à cet environnement extrême. Par exemple, les cactus conservent l'eau en la stockant dans leurs tiges épaisses et possèdent des épines pour se défendre des prédateurs.

Écosystème Un désert de sable et sa végétation clairsemée StudySmarter

Les forêts

Les forêts, caractérisées par leurs arbres, sont des centrales de production d'oxygène (tout comme les algues des milieux aquatiques, qui malheureusement sont souvent oubliées). La déforestation, principalement due à l'intervention humaine, est l'un des principaux problèmes affectant la survie des forêts. Elles sont exploitées pour le bois, réduites pour le développement des terres agricoles et dégradées en raison du changement climatique.

Il existe différents types de forêts :

  • les forêts boréales, composées d'espèces de conifères, dans les régions froides de l'hémisphère nord ;
  • les forêts tempérées, caractérisées par une abondance d'arbres à feuilles caduques, une température moyenne tempérée et des précipitations fréquentes ;
  • les forêts méditerranéennes, généralement caractérisées par des étés chauds et secs et des espèces adaptées au manque d'eau ;
  • les forêts tropicales, caractérisées par un environnement chaud et humide, une précipitation importante, des arbres de grande taille et une grande richesse d'espèces végétales.

Écosystème Une forêt boréale, caractérisée par des espèces de conifères StudySmarter

Les prairies

Les prairies sont en grande partie couvertes d'herbes et d'autres végétaux herbacés, mais elles sont dépourvues d'arbres ou n'en compte qu'un petit nombre. Elles sont connues sous différents noms à travers le monde, comme les steppes en Europe ou les savanes en Afrique. Les prairies se trouvent généralement dans des zones où les forêts ne parviennent pas à se maintenir, souvent en raison du manque de pluie.

Écosystème La savane africaine StudySmarter

L'ensemble des écosystèmes se nomme la biosphère.

Les réseaux alimentaires dans les écosystèmes

Les réseaux alimentaires dans les écosystèmes sont extrêmement complexes. Les chaînes alimentaires sont souvent utilisées à des fins de simplification, notamment lorsqu'il s'agit de montrer le mouvement de l'énergie à travers les niveaux trophiques. Les réseaux alimentaires se composent de producteurs, de consommateurs (primaires, secondaires, etc.) et de décomposeurs.

Producteurs et consommateurs

Dans les écosystèmes aquatiques, les producteurs comprennent les plantes aquatiques et les algues, tandis que dans les écosystèmes terrestres, ils sont uniquement constitués de plantes. Les producteurs captent l'énergie du soleil et absorbent les nutriments inorganiques pour les transformer en matière organique grâce à la photosynthèse. Les consommateurs primaires peuvent alors accéder à cette énergie en consommant la matière organique, et les consommateurs secondaires se nourrissent des consommateurs primaires.

Écosystème Une vache (consommateur herbivore) broutant de l'herbe (plante productrice) StudySmarter

Décomposeurs

Les décomposeurs sont des organismes qui décomposent la matière organique des plantes et des animaux en matière inorganique, qui peut ensuite être à nouveau utilisée par les producteurs primaires. Les décomposeurs sont essentiels pour compléter le cycle des nutriments et renvoyer les ions inorganiques dans le sol. Les champignons, les bactéries, les vers et les insectes sont des exemples de décomposeurs.

Écosystème Un tronc en décomposition est un écosystème peuplé de décomposeurs StudySmarter

Adaptations aux conditions biotiques et abiotiques dans les écosystèmes

Les organismes vivants, qui interagissent avec les facteurs biotiques et abiotiques (voir la définition en début d'explication) dans leur écosystème, développent des adaptations pour survivre dans leur environnement. Prenons l'exemple d'un écosystème de savane composé d'arbres très espacés dans une prairie :

  • dans une savane, les arbres (les producteurs) ont des racines profondes pour pouvoir absorber l'eau et les nutriments qui se trouve généralement dans le sol. La profondeur des racines protège également dans certains cas les arbres des incendies, ce qui leur permet de repousser ;

  • certaines proies, comme les zèbres qui se nourrissent d'herbes (ce sont des consommateurs primaires), utilisent leur camouflage pour se cacher des prédateurs. D'autres, comme les suricates, utilisent des cris d'alarme pour avertir leurs congénères lorsqu'ils ont détecté un prédateur ;

  • les prédateurs, qui sont des consommateurs secondaires, utilisent également le camouflage pour traquer leurs proies ;

  • la plupart des animaux des savanes (proies et prédateurs) réalisent de grandes migrations pour trouver des sources d'eau.

Il existe une multitude d'interactions biotiques et abiotiques, elles ne peuvent pas toutes être abordées ici.

Écosystème Le camouflage est l'une des adaptations les plus utiles que l'on puisse observer dans la nature StudySmarter

La génétique dans les écosystèmes

Les individus d'une même espèce sont très semblables les uns aux autres sur le plan génétique. Ils possèdent le même nombre de chromosomes, le même nombre de gènes et les mêmes types de gènes. Cependant, différents individus peuvent posséder différentes combinaisons d'allèles de ces gènes.

Les allèles sont des versions du même gène. Ils sont hérités du ou des parents de l'individu, et différents gènes peuvent avoir différents schémas d'hérédité. Par exemple, certains gènes sont hérités au hasard et indépendamment des autres. Certains sont hérités en même temps que le sexe de l'individu, et d'autres sont liés à d'autres gènes.

Les allèles peuvent interagir les uns avec les autres pour produire différentes caractéristiques. Certains allèles sont dominants et en suppriment d'autres, tandis que d'autres peuvent être codominants avec d'autres allèles et créer des caractéristiques intermédiaires.

Les allèles dont individu hérite contribuent à déterminer ses caractéristiques observables. Différents facteurs environnementaux, tels que la disponibilité des ressources ou la lumière, peuvent également contribuer à les façonner. Les caractéristiques d'un individu déterminent son aptitude ou sa capacité à survivre et à se reproduire dans son environnement. Les allèles sont responsables de la diversité génétique des espèces. Plus il y a d'allèles dans le génome d'une espèce, plus sa diversité génétique est grande. Vous pouvez en apprendre plus sur ce concept dans l'article sur la diversité génétique.

Les allèles (gènes) létaux provoquent la mort de l'animal qui les porte. Ils apparaissent souvent dans le cadre de mutations qui étaient bénéfiques pour le développement et la croissance essentiels de l'animal. Ces allèles peuvent être dominants ou récessifs.

Par exemple, le gène agouti des souris, qui détermine la couleur de leur pelage, peut présenter une mutation qui rend le pelage jaune. Si deux souris sont porteuses de ce gène mutant, elles produiront une progéniture morte, comme l'illustre le carré de Punnett dans la Figure suivante (les gènes sont utilisés pour prédire les caractéristiques des croisements).

Fig.9 - Carré de Punnett illustrant l'allèle létal du pelage jaune chez la souris

Populations et évolution

Les individus d'une même espèce vivant ensemble dans un habitat forment une population. Les allèles peuvent avoir des fréquences différentes dans la population, ceux qui augmentent les chances de survie étant généralement plus fréquents. La sélection naturelle, une notion de la théorie de l'évolution qui a été décrit pour la première fois par Charles Darwin, se produit lorsque les allèles qui augmentent l'aptitudesurvie du plus apte » ) augmentent en fréquence. Dans les petites populations, les allèles peuvent également voir leur fréquence augmenter de façon aléatoire en raison de la dérive génétique. La modification de la fréquence des allèles au fil du temps est appelée évolution.

La sélection naturelle peut intervenir de différentes manières. Elle peut stabiliser une population en favorisant les caractéristiques moyennes, ou favoriser un trait extrême par rapport à son opposé. Lorsque deux traits différents ou plus peuvent offrir aux individus le même niveau de valeur adaptative, la sélection naturelle peut également diversifier la population.

Lorsque différentes populations d'une même espèce sont isolées les unes des autres et n'interagissent plus, des variations génétiques peuvent s'accumuler entre elles. Avec le temps, ces différences peuvent conduire à une incapacité à se reproduire et à assurer une descendance elle-même capable de se reproduire. D'autre part, de nouvelles espèces peuvent évoluer lorsque les populations ne se reproduisent qu'entre elles. Toutes les espèces se développent à partir des espèces existantes grâce à l'évolution par sélection naturelle, ce qui signifie que toutes les espèces remontent à un ancêtre commun. Tout ceci fait partie de la théorie de l'évolution, qui est un concept fondamental en biologie.

L'écosystème rend favorable un équilibre naturel dans les échanges entre l'environnement et les communautés qui l'habitent ainsi qu'entre les communautés, et où les mécanismes évolutifs opèrent souvent en faveur de la biodiversité.

La taille de la population dans les écosystèmes

La taille d'une population est affectée par des facteurs vivants et non vivants dans son environnement, qui dispose de ressources limitées et ne peut donc accueillir qu'un certain nombre d'individus. Cela entraîne une concurrence pour les ressources et les possibilités de reproduction au sein d'une population. La concurrence, qui est essentielle au maintien du nombre de populations, se produit également entre les populations et même au sein des communautés, car certaines espèces s'attaquent aux autres.

Alors, que se passe-t-il lorsqu'une population n'est pas maîtrisée ?

Dans les années 1800, des lapins européens ont été introduits en Australie à des fins de chasse. En raison de l'absence de prédateurs et de la capacité des lapins à se reproduire rapidement, cette espèce envahissante a connu une explosion démographique. Elle a ensuite causé des dommages aux cultures et aux espèces indigènes australiennes. Les lapins ont été abattus pour contrôler les populations, et le virus du myxome a été libéré pour réduire davantage les populations de lapins.

Au fil du temps, les écosystèmes peuvent changer selon un processus connu sous le nom de succession écologique. La compréhension des étapes de la succession a des applications importantes en matière de conservation. La complexité du conflit entre les besoins humains et la conservation fait de la résolution de ce problème une tâche difficile, mais pas irréalisable.

L'impact de l'homme sur les écosystèmes

L'homme a de nombreux impacts sur les écosystèmes, dont certains sont énumérés ci-dessous :

  • la pollution, qui est causée, par exemple, lorsque des déchets non traités sont rejetés dans les écosystèmes d'eau douce. Cela affecte non seulement les espèces de l'écosystème qui peuvent être cruciales pour la pêche, mais crée également des risques plus élevés pour la santé humaine ;

  • le changement climatique, qui est dû à l'accumulation de gaz à effet de serre (par exemple, le dioxyde de carbone) dans l'atmosphère. Le changement climatique a entraîné des conditions météorologiques plus extrêmes, notamment des inondations et des sécheresses. Les écosystèmes fragilisés résistent moins bien aux changements et ont des taux de récupération plus faibles, voire ne se rétablissent pas du tout ;

  • l'exploitation minière, qui, entre autres, peut altérer le profil des sols, provoquer l'érosion (qui, à son tour, entraîne une augmentation du ruissellement des nutriments de la terre vers les ruisseaux et les rivières) et conduire à la déforestation ;

  • la déforestation, qui entraîne la perte d'importants producteurs qui absorbent le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène.

Écosystèmes - Points clés

  • Un écosystème est un système dynamique, relativement autonome, qui comprend plusieurs communautés (facteurs biotiques) et leur environnement (facteurs abiotiques). Il existe deux grands types d'écosystèmes : les écosystèmes aquatiques et les écosystèmes terrestres.

  • Les réseaux alimentaires des écosystèmes sont extrêmement complexes et se composent de producteurs, de consommateurs (primaires, secondaires, etc.) et de décomposeurs, qui interagissent tous les uns avec les autres selon différents schémas.

  • Les individus d'une même espèce sont génétiquement très semblables les uns aux autres. Cependant, différents individus peuvent posséder différentes combinaisons d'allèles (versions) de ces gènes.

  • Les individus d'une même espèce vivant ensemble dans un habitat forment une population. La sélection naturelle se produit lorsque les allèles qui augmentent la valeur adaptative (« survie du plus apte ») augmentent en fréquence. La modification de la fréquence des allèles au fil du temps est appelée évolution.

  • Des facteurs vivants et non vivants affectent la taille des populations. La concurrence pour des ressources limitées et pour les possibilités de reproduction se produit au sein des populations ou des communautés.

  • L'homme a un impact sur les écosystèmes de nombreuses façons, notamment par la pollution, le changement climatique, l'exploitation minière, la déforestation, etc.


References

  1. Fig. 1 - Un lac de montagne. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  2. Fig. 2 - Un récif corallien en bonne santé abrite est un écosystème riche et complexe. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  3. Fig. 3 - Un désert de sable et sa végétation clairsemée. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  4. Fig. 4 - Une forêt boréale, caractérisée par des espèces de conifères. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  5. Fig. 5 - La savane africaine. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  6. Fig. 6 - Une vache (consommateur primaire) broutant de l'herbe (producteur). Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  7. Fig. 7 - Un tronc en décomposition est un écosystème peuplé de décomposeurs. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/
  8. Fig. 8 - Le camouflage est l'une des adaptations les plus utiles que l'on puisse observer dans la nature. Source : Pixabay. License : https://pixabay.com/service/license/

Questions fréquemment posées en Écosystème

Un système dynamique constitué de différentes communautés ainsi que de l'environnement au sein de la biosphère.

Les écosystèmes aquatiques et terrestres

Sa composante abiotique (environnementale) et biotique (le vivant).

L'écosystème rend favorable un équilibre naturel dans les échanges entre l'environnement et les communautés qui l'habitent ainsi qu'entre les communautés, et où les mécanismes évolutifs opèrent souvent en faveur de la biodiversité. 

La biosphère.

Questionnaire final de Écosystème

Question

Qu'est ce qu'un écosystème?

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Réponse

un ensemble de facteurs biotiques et abiotiques

Montrer la question

Question

Qu'est ce que la biosphère 

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Réponse

Un ensemble d'écosystèmes

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Question

A quoi correspond la théorie de l'évolution de Darwin?

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Réponse

A la transformation constante et la biodiversification progressive des espèces au cours du temps

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Question

Qu'est ce que la biodiversité?

Montrer la réponse

Réponse

Tous les être vivants de la biosphère

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Question

La sélection naturelle renvoie à l'augmentation de la fréquence d'un allèle favorisant la valeur adaptative au sein d'une espèce

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Réponse

Vrai

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Question

Qu'est-ce que l'écologie ?

Montrer la réponse

Réponse

L'étude des relations entre les organismes et leur environnement, y compris les facteurs abiotiques et biotiques.

Montrer la question

Question

Les allèles sont hérités du ou des parents de l'individu, et différents gènes peuvent avoir différents schémas d'hérédité. Par exemple, certains gènes sont hérités de manière aléatoire et indépendante des autres.

Montrer la réponse

Réponse

Vrai

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Question

Que comprend une population ?

Montrer la réponse

Réponse

Une population comprend des individus de la même espèce vivant ensemble dans un habitat. 

Montrer la question

Question

Quand l'évolution d'une population se produit-elle ?

Montrer la réponse

Réponse

Cela se produit lorsqu'il y a un changement dans les fréquences des allèles au fil du temps.

Montrer la question

Question

Pourquoi la sélection naturelle est-elle importante pour une population ?

Montrer la réponse

Réponse

La sélection naturelle peut stabiliser une population en favorisant les caractéristiques moyennes, ou elle peut favoriser un trait extrême par rapport à son opposé. La sélection naturelle peut également diversifier la population lorsque deux traits différents ou plus peuvent permettre aux individus d'avoir le même niveau de fitness au sein de la population.

Montrer la question

Question

Remplissez le vide.


Au fil du temps, les écosystèmes eux-mêmes peuvent changer dans un processus connu sous le nom de __________. La compréhension des étapes de ce processus a des applications importantes en matière de conservation.

Montrer la réponse

Réponse

Au fil du temps, les écosystèmes eux-mêmes peuvent changer dans un processus connu sous le nom de succession. La compréhension des étapes de ce processus a des applications importantes en matière de conservation.

Montrer la question

Question

Que sont les allèles ?

Montrer la réponse

Réponse

Les allèles sont des versions du même gène.

Montrer la question

Question

Pourquoi les caractéristiques d'un individu sont-elles importantes ?

Montrer la réponse

Réponse

Les caractéristiques d'un individu déterminent son aptitude ou sa capacité à survivre et à se reproduire dans son environnement.

Montrer la question

Question

Quelle caractéristique d'une population est affectée par les facteurs vivants et non vivants de son environnement ?

Montrer la réponse

Réponse

La taille de la population.

Montrer la question

Question

Nomme un écosystème d'eau douce et un écosystème terrestre.

Montrer la réponse

Réponse

D'eau douce : un étang. Terrestre : une savane.

Montrer la question

Question

Quelle est la différence entre les écosystèmes d'eau douce lentiques et lotiques ?

Montrer la réponse

Réponse

Le terme "lentique" désigne un écosystème d'eau douce qui se déplace lentement, comme un étang, tandis que les masses d'eau lotiques se déplacent rapidement, comme un ruisseau ou une rivière.

Montrer la question

Question

Quels sont les trois éléments importants du réseau alimentaire qui constituent un cycle complet des nutriments ?

Montrer la réponse

Réponse

Producteurs, consommateurs et décomposeurs.

Montrer la question

Question

Quelle est la différence entre les facteurs biotiques et abiotiques ?

Montrer la réponse

Réponse

Les facteurs biotiques sont des organismes vivants, tandis que les facteurs abiotiques sont des facteurs non vivants, comme le vent ou la température.

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Question

Cite deux exemples d'impacts humains sur les écosystèmes.

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Réponse

L'exploitation minière et la déforestation.

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