| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Affirmer que le Soleil est la principale source d'apport énergétique aux systèmes biologiques | |
| 2 Décrire le flux d'énergie à travers les êtres vivants, y compris l'énergie lumineuse du Soleil et l'énergie chimique chez les organismes, et son transfert final vers l'environnement |
Organismes et leur environnement
Biologie IGCSE · Sujet 19
8:11
Organismes et leur environnement
Une savane africaine. Un récif corallien. Ils ne ressemblent à rien du tout, mais ils fonctionnent selon la même règle. Chaque être vivant ici est relié aux autres par l'alimentation. L'énergie…
Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés
19.1
Flux d'énergie
Programme
Source : Programme Cambridge International
Le Soleil est la principale source d'énergie 能量 pour presque toute la vie. Les plantes captent l'énergie lumineuse par photosynthèse 光合作用 et la stockent sous forme d'énergie chimique dans les aliments. Cette énergie passe ensuite d'un organisme à l'autre lorsqu'ils se nourrissent. À chaque étape, une partie de l'énergie est perdue (principalement sous forme de chaleur due à la respiration 呼吸作用) vers l'environnement 环境. L'énergie circule dans un seul sens — elle n'est pas recyclée.
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Flux d'énergie à travers une chaîne alimentaire
L'énergie du Soleil entre dans les êtres vivants par les plantes, puis passe le long de la chaîne alimentaire — en perdant beaucoup à chaque étape.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ | 呼吸作用 | hū xī zuò yòng |
| environment/enˈvaɪrənmənt/ | 环境 | huán jìng |
19.2
Chaînes alimentaires et réseaux trophiques
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire une chaîne alimentaire comme montrant le transfert d'énergie d'un organisme à l'autre, commençant par un producteur | |
| 2 Construire et interpréter des chaînes alimentaires simples | |
| 3 Décrire un réseau trophique comme un ensemble de chaînes alimentaires interconnectées et interpréter les réseaux trophiques | |
| 4 Décrire un producteur comme un organisme qui fabrique ses propres nutriments organiques, généralement en utilisant l'énergie du soleil, par photosynthèse | |
| 5 Décrire un consommateur comme un organisme qui obtient son énergie en se nourrissant d'autres organismes | |
| 6 Affirmer que les consommateurs peuvent être classés comme primaires, secondaires, tertiaires et quaternaires selon leur position dans une chaîne alimentaire | |
| 7 Décrire un herbivore comme un animal qui obtient son énergie en mangeant des plantes | |
| 8 Décrire un carnivore comme un animal qui obtient son énergie en mangeant d'autres animaux | |
| 9 Décrire un décomposeur comme un organisme qui tire son énergie de matière organique morte ou des déchets | |
| 10 Utiliser les chaînes alimentaires et les réseaux trophiques pour décrire l'impact des humains par la surexploitation des espèces alimentaires et par l'introduction d'espèces étrangères dans un habitat | |
| 11 Dessiner, décrire et interpréter les pyramides de nombres et les pyramides de biomasse | 15 Dessiner, décrire et interpréter les pyramides d'énergie |
| 12 Discuter des avantages de l'utilisation d'une pyramide de biomasse plutôt que d'une pyramide de nombres pour représenter une chaîne alimentaire | 16 Discuter des avantages de l'utilisation d'une pyramide d'énergie plutôt que des pyramides de nombres ou de biomasse pour représenter une chaîne alimentaire |
| 13 Décrire un niveau trophique comme la position d'un organisme dans une chaîne alimentaire, un réseau trophique ou une pyramide écologique | |
| 14 Identifier les niveaux suivants comme des niveaux trophiques dans les réseaux trophiques, les chaînes alimentaires et les pyramides écologiques : producteurs, consommateurs primaires, consommateurs secondaires, consommateurs tertiaires et consommateurs quaternaires | |
| 17 Expliquer pourquoi le transfert d'énergie d'un niveau trophique à un autre n'est souvent pas efficace | |
| 18 Expliquer, en termes de perte d'énergie, pourquoi les chaînes alimentaires ont généralement moins de cinq niveaux trophiques | |
| 19 Expliquer pourquoi il est plus rentable énergétiquement pour les humains de manger des cultures que de manger du bétail nourri avec des cultures |
Source : Programme Cambridge International
Une chaîne alimentaire 食物链 montre le transfert d'énergie d'un organisme à l'autre, commençant par un producteur. Chaque flèche pointe dans la direction du flux d'énergie :
herbe → lapin → renard
Un réseau trophique 食物网 est plusieurs chaînes alimentaires liées ensemble.
Producteurs, consommateurs et décomposeurs
| Type | Signification |
|---|---|
| producteur 生产者 | fabrique sa propre nourriture (nutriments organiques 营养物质), généralement par photosynthèse |
| consommateur 消费者 | obtient son énergie en se nourrissant d'autres organismes |
| herbivore 食草动物 | un consommateur qui mange des plantes |
| carnivore 食肉动物 | un consommateur qui mange d'autres animaux |
| décomposeur 分解者 | tire son énergie de matière morte ou des déchets, provoquant la décomposition 分解 |
Les consommateurs sont nommés selon leur position : un consommateur primaire consomme le producteur ; un consommateur secondaire consomme le consommateur primaire ; viennent ensuite les consommateurs tertiaires et quaternaires.
Niveaux trophiques et pyramides
Un niveau trophique 营养级 est la position d'un organisme dans une chaîne alimentaire (producteurs d'abord, puis consommateurs primaires, etc.). On peut représenter une chaîne alimentaire sous forme de pyramide 金字塔 :
- une pyramide des effectifs compte les organismes à chaque niveau.
- une pyramide de biomasse 生物量 montre la masse totale à chaque niveau — généralement une image meilleure, car elle ne dépend pas de la taille des organismes.
- (Supplément) une pyramide d'énergie montre l'énergie à chaque niveau — l'image la plus utile de toutes.
Perte d'énergie le long d'une chaîne (Supplément)
Seulement environ 10 % de l'énergie à un niveau trophique passe au suivant. Le reste est perdu sous forme de chaleur (respiration), dans le mouvement et dans les déchets. Comme tant d'énergie est perdue, les chaînes alimentaires ont généralement moins de cinq niveaux trophiques. Il est plus efficace énergétiquement pour les humains de manger directement des plantes cultivées 农作物 que de manger des animaux nourris avec ces cultures, car chaque niveau supplémentaire gaspille de l'énergie.
Exemple résolu. Les producteurs d'un champ piègent 40 000 kJ d'énergie. Environ quelle quantité atteint un consommateur secondaire, et pourquoi les chaînes alimentaires restent-elles courtes ? Environ 10% est transmis à chaque étape. Les consommateurs primaires reçoivent 10% de 40 000 = 4000 kJ. Les consommateurs secondaires reçoivent 10% de 4000 = 400 kJ - seulement 1% de ce que les plantes ont capté. Après quelques niveaux, il reste trop peu d'énergie pour en soutenir un autre, ce qui explique pourquoi les chaînes dépassent rarement cinq niveaux. Appliquez le 10% à chaque étape, et non une seule fois pour toute la chaîne.
Impact humain
Les humains peuvent endommager les réseaux trophiques en :
- surexploitation 过度捕捞 — prélever trop d'une espèce (comme la surpêche), faisant chuter ses effectifs.
- introduire une espèce exotique 外来物种 — une nouvelle espèce peut ne pas avoir de prédateurs et peut étouffer les espèces indigènes.
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Route énergétique du réseau trophique
Déplacez l'énergie du producteur vers les consommateurs et voyez pourquoi chaque maillon perd de l'énergie.
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Construisez la pyramide d'énergie
Glissez l'énergie capturée par les plantes et observez qu'un seul dixième monte à chaque niveau — le prédateur supérieur ne reçoit presque rien.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| energy/ˈenədʒi/ | 能量 | néng liàng |
| photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ | 光合作用 | guāng hé zuò yòng |
| food chain/fuːd tʃeɪn/ | 食物链 | shí wù liàn |
| food web/fuːd web/ | 食物网 | shí wù wǎng |
| producer/prəˈdjuːsə/ | 生产者 | shēng chǎn zhě |
| nutrients/ˈnjuːtrɪənts/ | 营养物质 | yíng yǎng wù zhì |
| consumer/kənˈsuːmə/ | 消费者 | xiāo fèi zhě |
| herbivore/ˈhɜːbɪvɔː/ | 食草动物 | shí cǎo dòng wù |
| carnivore/ˈkɑːnɪvɔː/ | 食肉动物 | shí ròu dòng wù |
| decomposer/ˌdiːkəmˈpəʊzə/ | 分解者 | fēn jiě zhě |
| decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | 分解 | fēn jiě |
| trophic level/ˈtrəʊfɪk ˈlevl/ | 营养级 | yíng yǎng jí |
| pyramid/ˈpɪrəmɪd/ | 金字塔 | jīn zì tǎ |
| biomass/ˌbaɪəʊˈmæs/ | 生物量 | shēng wù liàng |
| crop plants/krɒp plænts/ | 农作物 | nóng zuò wù |
| overharvesting/ˌəʊvəˈhɑːvɪstɪŋ/ | 过度捕捞 | guò dù bǔ lāo |
| foreign species/ˈfɒrən ˈspiːsiːz/ | 外来物种 | wài lái wù zhǒng |
| ecosystem/ˈiːkəʊsɪstəm/ | 生态系统 | shēng tài xì tǒng |
| competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ | 竞争 | jìng zhēng |
| predation/prɪˈdeɪʃn/ | 捕食 | bǔ shí |
| resources/rɪˈzɔːsɪz/ | 资源 | zī yuán |
| lag phase/læɡ feɪz/ | 延迟期 | yán chí qī |
| exponential phase/ˌekspəˈnenʃl feɪz/ | 对数期 | duì shù qī |
| stationary phase/ˈsteɪʃənəri feɪz/ | 稳定期 | wěn dìng qī |
| limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ | 限制因素 | xiàn zhì yīn sù |
| death phase/deθ feɪz/ | 衰亡期 | shuāi wáng qī |
19.3
Cycles des nutriments
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire le cycle du carbone, limité à : photosynthèse, respiration, alimentation, décomposition, formation de combustibles fossiles et combustion | |
| 2 Décrire le cycle de l'azote en se référant à : • décomposition des protéines végétales et animales en ions ammonium • nitrification • fixation de l'azote par la foudre et les bactéries • absorption des ions nitrate par les plantes • production d'acides aminés et de protéines • alimentation et digestion des protéines • déamination • dénitrification | |
| 3 Affirmer le rôle des micro-organismes dans le cycle de l'azote, limité à : décomposition, nitrification, fixation de l'azote et dénitrification (les noms génériques des bactéries individuelles, ex. Rhizobium, ne sont pas requis) |
Source : Programme Cambridge International
Contrairement à l'énergie, les nutriments sont recyclés — utilisés encore et encore.
Cycle du carbone
Dans le cycle du carbone 碳循环 :
- la photosynthèse retire le dioxyde de carbone 二氧化碳 de l'air.
- la respiration et la combustion 燃烧 (brûlure) retournent le dioxyde de carbone dans l'air.
- l'alimentation transfère le carbone d'un organisme à l'autre.
- la décomposition retourne le carbone dans l'air et le sol.
- sur des millions d'années, les organismes morts peuvent former des combustibles fossiles 化石燃料 (charbon et pétrole), qui libèrent du dioxyde de carbone lorsqu'ils sont brûlés.
Cycle de l'azote (Supplément)
Le cycle de l'azote 氮循环 recycle l'azote pour fabriquer des protéines 蛋白质. Les micro-organismes 微生物 font la plupart du travail :
- décomposition : les décomposeurs dégradent les protéines mortes en ions ammonium 铵离子.
- nitrification 硝化作用 : les bactéries transforment les ions ammonium en ions nitrate 硝酸根离子.
- fixation de l'azote 固氮作用 : la foudre et certaines bactéries 细菌 transforment le gaz azote en composants utilisables par les plantes.
- les plantes absorbent les ions nitrate pour fabriquer des acides aminés 氨基酸 et des protéines ; les animaux les obtiennent par alimentation et digestion 消化.
- la déamination 脱氨基作用 (dans le foie) et la décomposition relâchent à nouveau des composés azotés.
- denitrification 反硝化作用 : certaines bactéries transforment les ions nitrate en gaz azote.
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Le cycle du carbone
Le carbone circule entre l'air, les êtres vivants et le sol dans un cycle sans fin.
Vocabulaire
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| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| carbon cycle/ˈkɑːbən ˈsaɪkl/ | 碳循环 | tàn xún huán |
| carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ | 二氧化碳 | èr yǎng huà tàn |
| combustion/kəmˈbʌstʃn/ | 燃烧 | rán shāo |
| fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ | 化石燃料 | huà shí rán liào |
| nitrogen cycle/ˈnaɪtrədʒn ˈsaɪkl/ | 氮循环 | dàn xún huán |
| proteins/ˈprəʊtiːnz/ | 蛋白质 | dàn bái zhì |
| microorganisms/ˌmaɪkrəʊˈɔːɡənɪzəmz/ | 微生物 | wēi shēng wù |
| ammonium ions/æˈməʊnɪəm ˈaɪɒnz/ | 铵离子 | ǎn lí zi |
| nitrification/ˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ | 硝化作用 | xiāo huà zuò yòng |
| nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ | 硝酸根离子 | xiāo suān gēn lí zi |
| nitrogen fixation/ˈnaɪtrədʒn fɪkˈseɪʃn/ | 固氮作用 | gù dàn zuò yòng |
| bacteria/bækˈtɪərɪə/ | 细菌 | xì jūn |
| amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ | 氨基酸 | ān jī suān |
| digestion/daɪˈdʒestʃn/ | 消化 | xiāo huà |
| deamination/ˌdiːmɪˈneɪʃn/ | 脱氨基作用 | tuō ān jī zuò yòng |
| denitrification/diːˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ | 反硝化作用 | fǎn xiāo huà zuò yòng |
19.4
Populations
Programme
| Fondamental | Supplémentaire |
|---|---|
| 1 Décrire une population comme un groupe d'organismes d'une même espèce, vivant dans la même zone, au même moment | |
| 2 Décrire une communauté comme l'ensemble des populations d'espèces différentes dans un écosystème | |
| 3 Décrire un écosystème comme une unité contenant la communauté d'organismes et leur environnement, interagissant ensemble | |
| 4 Identifier et affirmer les facteurs affectant le taux de croissance d'une population pour une population d'un organisme, limité à l'approvisionnement alimentaire, la compétition, la prédation et la maladie | |
| 5 Identifier les phases de latence, exponentielle (log), stationnaire et de mortalité dans la courbe sigmoïde de croissance d'une population croissant dans un environnement à ressources limitées | |
| 6 Interpréter les graphiques et diagrammes de croissance de population | 7 Expliquer les facteurs conduisant à chaque phase de la courbe sigmoïde de croissance de population, en faisant référence, le cas échéant, au rôle des facteurs limitants |
Source : Programme Cambridge International
- une population 种群 est un groupe d'organismes d'une même espèce 物种, vivant dans la même zone au même moment.
- une communauté 群落 est l'ensemble des populations de différentes espèces dans un endroit.
- non écosystème 生态系统 est la communauté avec son environnement, tous interagissant.
Croissance d'une population
La croissance d'une population dépend de l'approvisionnement alimentaire, de la compétition 竞争, de la prédation 捕食 (être mangé) et des maladies.
Lorsqu'une population croît dans un lieu aux ressources 资源 limitées, sa croissance suit une courbe en S avec quatre phases :
| Phase | Ce qui se passe |
|---|---|
| phase de latence 延迟期 | croissance lente au début, tandis que les effectifs sont encore faibles |
| phase exponentielle 对数期 | croissance très rapide, avec beaucoup de nourriture et d'espace |
| phase stationnaire 稳定期 | la croissance s'arrête ; naissances ≈ décès (un facteur limitatif 限制因素 comme la nourriture la freine) |
| phase de mortalité 衰亡期 | les effectifs diminuent alors que la nourriture manque, les déchets s'accumulent ou les maladies se propagent |
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Comment une population grandit
Modifiez le taux de croissance et la capacité de charge. La croissance est rapide au début, puis se stabilise lorsque les ressources se raréfient.
Vocabulaire
Entrainer
| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| population/ˌpɒpjʊˈleɪʃn/ | 种群 | zhǒng qún |
| species/ˈspiːsiːz/ | 物种 | wù zhǒng |
| community/kəˈmjuːnɪti/ | 群落 | qún luò |
19.4
Conseils d'examen
- L'énergie entre par le Soleil, circule dans un seul sens le long de la chaîne et est perdue sous forme de chaleur à chaque étape. Les nutriments sont recyclés.
- La chaîne alimentaire commence par un producteur ; les flèches indiquent le flux d'énergie. Apprenez producteur, consommateur, herbivore, carnivore, décomposeur.
- Seulement ~10 % de l'énergie passe au niveau trophique suivant, donc les chaînes sont courtes et manger des plantes est plus efficace.
- Cycle du carbone : photosynthèse ↔ respiration et combustion ; cycle de l'azote (Supplément) : fixation, nitrification, dénitrification par les microorganismes.
- Population : une espèce, une zone, un moment donné. Apprenez les quatre phases de la courbe de croissance en S.
Leçons interactives sur ce sujet
Traversez-le étape par étape, avec des exercices à vérification instantanée.