Enjeux planétaires contemporains

ENJEUX PLANETAIRES CONTEMPORAINS

NOURRIR L’HUMANITE

Rappels de connaissances

1. Pourquoi dit-on que les êtres vivants sont des producteurs ?

Car ils produisent de la matière organique.

2. Qu’est ce que la matière organique ?

La matière organique est formée de molécules organiques

Une molécule organique est une molécule

- riche en énergie

- fabriquée par les êtres vivants

- qui contiennent du carboneassocié à de l'hydrogène (H).

Exemple de molécules organiques : Glucides, Glucose C6H12O6, Protéines, Lipide

Toute molécule qui n'est pas organique est une molécule minérale.

Exemple : CO2, sels minéraux.

3. Quels sont les besoins nutritifs d’un végétal chlorophyllien ?

Un végétal nécessite de l’eau, du CO2 et des sels minéraux, ainsi que de la lumière.

I Ecosystème naturel et flux de matière et d’énergie dans un écosystème

A) Définition

Document 1 page 190.

Définir la notion d’écosystème.

Un écosystème naturel est constitué d'un milieu de vie (biotope) et des êtres vivants qui le peuplent (biocénose).

B) Flux d’énergie dans un écosystème.

Dans un écosystème, les êtres vivants sont interdépendants sur le plan alimentaire. Ils sont reliés par deschaînes alimentaires(ensemble d’êtres vivants où chaque être vivant est mangé par le suivant) dont la réunion constitue un réseau trophique.

Le premier maillon d'une chaîne alimentaire est toujours un végétal vert qui utilise l'énergie lumineuse et des molécules minérales (CO2, H2O, ions) pour produire de la matière organique grâce notamment à la photosynthèse. La biomasse produite s’appelle la productivité primaire.

La productivité primaire est utilisée comme nourriture par les consommateurs de premier ordre (herbivores) servant eux- mêmes de nourriture aux consommateurs de deuxième ordre (carnivores), etc. Chaque maillon de la chaîne est appelé un réseau trophique.

Activité 1 : Flux d’énergie dans un écosystème et pyramide énergétique

La circulation de matière et de l’énergie le long des chaînes alimentaires peut être représentée par des pyramides écologiques. Dans ces pyramides, chaque maillon d’une chaîne alimentaire est représenté par un rectangle dont la longueur est proportionnelle à sa biomasse (pyramide des biomasses) ou son énergie (pyramide des énergies). La hauteur des rectangles est identique pour tous les maillons. Les producteurs primaires sont à la base de la pyramide, les consommateurs se superposent en respectant l’ordre des niveaux trophiques. Les décomposeurs ne figurent pas toujours sur la pyramide.

Producteurs primaires Consommateurs primaires Consommateurs secondaires Consommateurs tertiaires

Biomasse (en kg/ha) 280 000 500 10 1

Energie (en kJ) 104 500 104,5 10,5 1,5

Document 1 : Production de matière et d’énergie dans l’écosystème « forêt ».

Consommateur primaires

Souris (Phytophage) Consommateur secondaire

Musaraigne (zoophage)

Matière ingérée

(en kJ/m2) 46,5 29,7

Matière non assimilée (en kJ/ m2) 7,9 2,9

Pertes respiratoires

(en kJ/ m2) 37,7 26,4

Document 2 : Devenir de l’énergie de la matière organique ingérée dans les différents niveaux trophiques.

1. A l’aide du document 1, construire la pyramide des énergies de l’écosystème « forêt ». Prendre l’échelle de votre choix.

2. Préciser comment évoluent les biomasses et l’énergie associée lorsque l’on passe d’un échelon à l’autre. Puis à l’aide du document 2, proposer une explication à ces évolutions.

3. Calculer les rendements de transfert de matière et d’énergie pour chaque niveau trophique (rapport de la biomasse ou de l’énergie ingérée par maillon et de la biomasse ou de l’énergie produite par ce maillon).

D'un niveau trophique au suivant, 90% en moyenne de la biomasse est perdue

- soit parce qu'elle est non consommée

- soit parce qu'elle est consommée mais non assimilée

- soit par respiration pour assurer les dépenses énergétiques des organismes.

Ainsi, la productivité du niveau n+1 ne représente en moyenne que 10% de la productivité du niveau n (selon les cas elle varie entre 1 et 20%).

Le transfert de matière organique dans les chaînes alimentaire correspond à un flux d'énergie, avec une énergie entrante (la lumière solaire) et une énergie sortante (dépenses des organismes et chaleur)

C) Cycle de la matière dans un écosystème.

Chaque maillon de la chaîne alimentaire respire et produit donc de la matière minérale (le CO2). Ce CO2 est recyclé par les plantes en matière organique grâce à la photosynthèse.

D’autre part, les décomposeurs se nourrissent de la matière organique non assimilée et celle des organismes morts et transforme cette matière organique en matière minérale disponible à nouveau pour les végétaux.

En l’absence de minéralisation de la matière organique, les végétaux manqueront de la matière minérale nécessaire pour produire de la matière

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