Qui vit où, et qui mange qui
Un étang contient plus que de l'eau : des populations qui se nourrissent entre elles, cyclent le carbone et l'azote, et répondent — parfois de manière catastrophique — aux apports humains. L'écologie pose quatre questions : qui vit ici (population, communauté, habitat, écosystème), qui mange qui (chaînes alimentaires, réseaux trophiques, pyramides), ce qui circule (cycles du carbone et de l'azote), et ce que nous y faisons (pollution, gaz à effet de serre, eutrophisation, déforestation).
Edexcel International GCSE Biologie 4BI1, Section 4 (énoncés 4.1–4.18B) récompense les définitions précises et le cycle du carbone dessiné de mémoire.
L'organisme dans son environnement
A population is all the organisms of one species in a habitat; a community is all the populations in that habitat; a habitat is the place; an ecosystem is the community plus its non-living surroundings. Population size is set by abiotic factors (light, water, temperature) and biotic factors (food, predators, disease, competition). Quadrat practicals estimate population size (mean per quadrat × total area ÷ quadrat area), and (B) quadrats along a transect show distribution and biodiversity.
Relations trophiques
Producteurs (plantes) captent l'énergie lumineuse ; consommateurs primaires se nourrissent de producteurs ; consommateurs secondaires et tertiaires suivent ; décomposeurs décomposent la matière morte. Les flèches d'une chaîne alimentaire pointent de l'être mangé vers celui qui mange — le sens du flux énergétique. Les pyramides de nombre peuvent être inversées (un arbre, beaucoup d'insectes), mais les pyramides de transfert d'énergie se rétrécissent toujours vers le haut, et les pyramides de biomasse le font presque toujours (à quelques exceptions dans les écosystèmes aquatiques avec un plancton se reproduisant rapidement) : car seulement environ 10 % de l'énergie d'un niveau passe au suivant ; le reste est perdu par respiration, mouvement et excrétion, ainsi qu'à l'état de chaleur.
Cycles au sein des écosystèmes
Carbone : la photosynthèse retire le CO₂ de l'air ; l'alimentation fait circuler le carbone le long des chaînes ; la respiration (tous les organismes) et la décomposition le restituent ; la combustion des combustibles fossiles libère le carbone stocké depuis des millions d'années.
(B) Azote : les bactéries fixatrices d'azote transforment l'azote atmosphérique N₂ en composés azotés ; les décomposeurs décomposent la matière morte en ammoniac ; les bactéries nitrifiantes convertissent l'ammoniac en nitrates absorbés par les plantes ; les bactéries dénitrifiantes renvoient l'azote dans l'air.
Influences humaines
Pollution atmosphérique : le dioxyde de soufre se dissout dans la pluie pour former les pluies acides (endommagent feuilles, lacs, bâtiments) ; le monoxyde de carbone se lie à l'hémoglobine, réduisant la capacité du sang à transporter l'oxygène. Les gaz à effet de serre — vapeur d'eau, dioxyde de carbone, protoxyde d'azote, méthane et CFC — piègent le rayonnement sortant ; la combustion des combustibles fossiles, la déforestation, l'agriculture et l'industrie les ajoutent, épaississant la couverture (l'effet de serre renforcé), provoquant un réchauffement global avec élévation du niveau des mers et changements climatiques. Les eaux usées dans l'eau alimentent des microbes qui consomment l'oxygène. Eutrophisation : les engrais lessivent vers l'eau, provoquent une prolifération algale, meurent, et les décomposeurs extraient l'oxygène — les poissons s'étouffent.
(B) Déforestation retire racines et canopée : la pluie lessive les minéraux du sol, le sol s'érode, l'évapotranspiration diminue (moins de nuages et de pluie), et le carbone stocké retourne dans l'air, déséquilibrant les gaz atmosphériques.
Vérifiez-vous
- Définir population, communauté, habitat et écosystème.
- Pourquoi une pyramide de nombre peut-elle être inversée alors qu'une pyramide de biomasse ne l'est presque jamais ?
- Expliquer pourquoi seulement environ 10 % de l'énergie passe entre les niveaux trophiques.
- Nommez les quatre processus du cycle du carbone.
- (B) Quelles bactéries convertissent l'ammoniac en nitrates, et quelles bactéries retournent l'azote à l'air ?
- Pourquoi le monoxyde de carbone est-il mortel ?
- Nommez les cinq gaz à effet de serre.
- Décrivez la séquence d'eutrophisation en quatre étapes.
- (B) Donnez deux conséquences de la déforestation pour le cycle du carbone et deux pour le sol.
Réponses : 1 population — tous les organismes d'une espèce dans un habitat ; communauté — toutes les populations dans un habitat ; habitat — l'endroit où vivent les organismes ; écosystème — communauté plus son environnement ; 2 comptages numériques d'individus — un seul grand arbre peut nourrir beaucoup d'insectes, inversant la forme — tandis que la biomasse mesure la masse totale, qui diminue presque toujours à chaque niveau ; 3 l'énergie est perdue à chaque étape par respiration (chaleur), mouvement et excrétion/dégjection des parties non mangées ; 4 photosynthèse, respiration, décomposition, combustion ; 5 (B) bactéries nitrifiantes ; bactéries dénitrifiantes ; 6 il se lie à l'hémoglobine plus fortement que l'oxygène, donc le sang transporte moins d'oxygène vers les tissus ; 7 vapeur d'eau, dioxyde de carbone, protoxyde d'azote, méthane, CFC ; 8 lessivage des engrais dans l'eau → prolifération algale → algues meurent et décomposeurs prolifèrent → décomposeurs respirent, consommant l'oxygène, donc poissons et autres organismes meurent ; 9 (B) carbone : moins d'arbres font de la photosynthèse, et la combustion libère le carbone stocké ; sol : lessivage des minéraux et érosion sans racines, avec moins d'évapotranspiration.