Les écosystèmes

« C'est ainsi que l'écosystème possède des propriétés qui émergent à partir de celles des éléments qui le composent • l'.énergie traverse le système avec des pertes plus ou moins importantes , que la transmission d'énergie se fasse d'un niveau structurel à un autre ou d'un niveau trophique à un autre.

Ainsi, Raymond Laurel Lindeman (1915·1942) a calculé, en 1942 , que seulement 10 % de l'énergie passe d'un maillon à l'autre de la chaîne trophique .

Ce qui implique que les chaînes trophiques sont limitées -on dépasse ainsi rarement le niveau du consommateur tertiaire.

l'.énergie étant moins abondante en bout de chaîne, les consommateurs de rang supérieur ont géné ralement une reproduction plus limitée et allouent leur énergie à la survie (stra tégie adaptative dite de type K -peu de petits, mais survivan t bien), alor-; que les consommateur-; de rang inférieur appartiennent généralement à des espèces aux stratégies adaptatives de type R (beaucoup de petits avec une survie limitée) .

LA NOTION DE PIODUCTIYITT Un écosystème transforme et fabrique en continu de la matière.

La quantité totale de matière vivante est appe lée biomasse.

Les écosystè mes fabriquent de la biomasse en quantité variable dans un temps donné .

• Pour comparer les différents types d'écosystèmes, on calcule leur productivité.

Dans un écosystème, la productivité primaire est réalisée par les producteur-; primaires.

Elle mesure la quantité totale de matière organi que fixée par photosyn thèse en fonction d'une unité de surfa ce (ou de volume pour un écosystème aquatiq ue) et de temps.

Elle est exprimée en masse sèche ou masse fraîche, selon que l'on tient compte ou non de l'eau contenue dans la biomasse .

• La productivité est calculée à partir de la production primaire brute ou nette.

La production primaire brute est l'énergie totale qu'assimilent les plantes par la voie de la photosynthèse .

La production primaire nette est la quantité d'énergie accumulée dans la biomasse de la plante moins la respira tion cellulaire.

Les valeur-; de production primaire permettent aux écologues de déterminer la quantité d'énergie disponible pour les autres organismes hétérotrophes (détritivo res, herbivores, etc.).

• Il faut être consc ient que la biomas se et la production primaire ne sont pas liées : ainsi les récifs coralliens ont-ils une biomasse faible mais une très forte productivité , alor-; que les forêts trofllc•lff ont à la fois une productivité et une biomasse très fortes.

LES CYCLES IICK.tOCHIMIQUES Au sein d'un écosystème, la matière suit des transformations , passant de formes minérales à des formes organiques.

La success ion de transformations constitue des cycles dits biogéochimiques , car ils impliquent le substrat minéral (roche mère et sol) et les organismes vivants.

• Les principaux cycles étudiés sont ceux des éléments de la matière organique : carbone, oxygène, azote, phosphore, soufre.

Au niveau des écosystèmes, les cycles assurent le recyclage des éléments nutritifs .

Cepen dant si la matière connaît des cycles au sein de l'écosystème, il n'en reste pas moins que le système reste ouve~ la matière y entre et en ressort régulièrement • Les cycles biogéochimiques décrits au niveau de la planète régulent la disponibilité des éléments sur la Terre et assurent le maintien d'une quantité relativement stable de chacun d'entre eux dans les différents compartiments terrestres (atmosphère , lithosphère, hydrosphère).

Aujourd'hui, cet équilibre est remis en question par les activités de l'homme , et la capacité des écosystèmes à résister à ces perturbations est mise à rude épreuve .

ÉVOLUTION DES ÉCOSYSTÈMES ET ANTHROPISATION Diver-;ité , stabilité et résilience sont les trois critères principaux permettant de qualifier les écosystèmes.

• La diver-;ité est caractérisée à la fois par le nombre d'espèces présentes et le nombre de leurs représentants, ainsi que par l'hétérogénéité des habitats (qui influe grande ment sur la diver sité des espèces).

• La stabilité d'un écosystème est une notion très difficile à évalue r puisque , par nature, les écosystèmes sont des équilibres dynamiques issus d'une longue histoire.

On l'analyse cependant selon trois paramètres : la connectance, l'organisation hiérarchique et l'historicité .

La connectance est la proportion d'interactions réelles par rapport au nombre théoriquement poss ible.

On considère généralement qu'une connectance supé rieur e à 10 % engendre un système instable.

Les écosystèmes sont composés de sous· systèmes (eux-mêmes pouvant être divisés en sous-systèmes).

Chaque sous-système possède en son sein de nomb reuses et fortes interactions, mais n'est relié aux autres que par des interactions plus faibles.

Cette organisation hiérarchique est issue d'une longue histoire d'évolu tions successives au cour-; desquelles les connexions ont été sélectionnées afin que ne perdurent que les connexions viables.

• Une des caractéristiques principales des écosystèmes est la notion de résilience (auss i appelée homéostasie).

C'est la capaci té d'un écosystème à retrouver son état d'équilibre après une perturbation.

En réponse aux transformations du milieu , l'écosystème met en marche des mécanismes visant à assu rer la perm anence du réseau d'interactions.

Par exemple, si une espèce assurant un rôle de recyclage disparaît on voit géné ralement la population d'une autre espèce capable d'assure r cette fonction augmen ter fortement La résilience est en effet souvent assurée grace à la biodiver-;ité et à la redondance des fonctions écologiques des espèces.

rtvoLUTION l'.équi libre dynamique qui anime un écosystème lui confère par nature une évolution.

Sous l'influence de facteur-; exte rnes et internes , la phytocénose évolue, influençant parallèlement la zoocénose.

En écologie, on consi dère qu'un écosystème connaît plusieur-; stades de développement • Le premier correspond à l'installation des premières espèces sur un substrat dénudé.

Ces espèces sont qualifiées d'organismes pionniers .

La série de biocénoses qui vont se succéde r dans le temps se termine par un stade considéré comme relativement stable (à l'échelle humaine) , en équilibre avec son biotope .

C'est ce qu'on appelle le climax.

• On parle de série évolutive progressive pour désigner la succession de groupements végéta ux prenant place dans une station homogène depuis le stade initial jusqu 'au climax.

Par exemple, sur un sol sableux, on voit d'abord apparaître une lande à callunes et à bruyères, qui, par vieillissement laissera place à des arbustes puis à des arbres tels que les bouleaux ou les charmes, avan t de devenir une véritab le forêt climacique, comme une pinble .

• Par opposition , on parle de série évolutive régressive pour qualifier les écosys tèmes qui connaissent des perturbations souvent brusques et importan tes.

Elles sont amorcées par des phénomènes naturels tels que les incendies ou les .,,•l•IK~ .

ou par l'action de l'homme (paturage , exploita tion forestière intensive ...

).

Pour le cas d'une pinède, suite à un incendie -par exemple-, celle-. »