Dans cette 3e partie du cours consacré aux écosystèmes, nous nous penchons sur leur fonctionnement. Matière et énergie, un cycle et un flux, s’interpénètrent et dégagent une dynamique à la fois interne et externe.

écosystèmes 3*3 matière et énergie



 

([lastupdate])
partie de cours travaillée un dimanche de novembre, pendant un °épisode° de bise ;-)

Cours du matin, 18 octobre 2013 :

Plan de l’intervention

1. Ecosystèmes : définitions > écosystèmes 1*

2. Systémique : mots-clés > écosystèmes 2*

1. Organisation hiérarchique
2. Analyse et synthèse
3. (Transfert d’échelles)
4. Auto-organisation
5. Homéostasie
6. Rétroactions (positives et négatives)
7. Propriétés émergentes
8. Limites
9. Interactions
10. Structure espace-temps
11. Matière et énergie > écosystèmes 3*
12. (Flux dissipatifs)

 

2.11 Matière et Energie
> Fonctionnement des écosystèmes

Energie photosynthétique (primaire) et énergie auxiliaire (subsidiaire) sont nécessaires au fonctionnement des écosystèmes.

a) énergie photosynthétique

Les producteurs primaires convertissent l’énergie solaire en énergie chimique (biomasse = de l’énergie chimique contenue).

Photosynthèse : processus de transformation de l’énergie solaire, de l’eau et du CO2 en hydrates de carbone et en oxygène.

Soleil >> photosynthèse > biomasse > décomposition > chaleur résiduelle >> espace

havlicek photosynthese respiration

L’énergie photosynthétique structure les écosystèmes (évolution vers le climax = état d’équilibre). Plus un sol est développé, plus cela permet la maturation progressive de l’écosystème.

Cf. Carbone (cycle du …) > fiche

 

b) énergie auxiliaire (subsidiaire)

Tous les types d’énergie, autres que solaire, nécessaires au fonctionnement des écosystèmes. L’énergie auxiliaire ne passe pas à travers la biomasse (elle n’est pas stockée dans la biomasse). Elle sert principalement à la structuration/déstructuration et permet la co-variance des éléments liés à l’énergie photosynthétique.

énergie auxiliaire primaire
> énergie hydraulique
> énergie gravitationnelle
> énergie thermique (mouvements de masse)

havlicek ecosystemes énergies co-variance

exemple : écosystème océanique > l’énergie auxiliaire permet la co-variance des éléments (leur permet de se rencontrer au ‘bon’ endroit au ‘bon’ moment)

énergie solaire : premières couches d’eau > biomasse introduite dans la chaîne trophique
les éléments minéraux qui composent les êtres vivants (décomposition > sédimentation : 3000-4000 mètres de profondeur)
le phytoplancton absorbe les éléments minéraux des couches supérieures qui viennent du transfert minéral du continent à l’eau (pas beaucoup)
zones upwelling (énergie auxiliaire) : zones où les courants font remonter ce qui est en profondeur > pas très étendues, mais c’est là qu’a lieu la production primaire et consommation (bcp de poissons : endroit où vont les pêcheurs > surconsommation des océans)

schéma classique :
à partir d’un milieu minéral abiotique > colonisation, producteurs primaires > sol plus riche : buissons > jeune forêt > forêt mature en équilibre
apport d’énergie auxiliaire important au début et diminue
plus un écosystème est mature, plus il fonctionne à l’énergie photosynthétique

havlicek energies fonctionnement ecosystemes

énergie auxiliaire secondaire
> d’origine biologique : nids (fourmis), migrations, (bioturbation)
> d’origine humaine : organisation des habitats, agriculture, foresterie, etc

l’Homme utilise énormément d’énergie auxiliaire secondaire pour sa survie et son confort
toutes les productions > consommation d’énergie auxiliaire secondaire (non stockée dans la biomasse) – on structure notre environnement pour optimiser nos conditions de vie

Tout est interconnecté !

havlicek interconnexion matiere energie

changement climatique : gaz à effet de serre > …. > …. > …. effets sur certaines populations (déplacement des espèces végétales déjà constaté dans les Alpes, notion : étages climatiques)

une espèce qui survit est en accord avec son environnement

 

La dernière partie de ce cours parle du fonctionnement trophique-dynamique des écosystèmes et de leur dynamique interne. Faut que je reprenne les choses calmement parce que c’est là que ça se corse ;-) … Patience …

un écosystème est une unité fonctionnelle > deux méthodes d’approche

l’énergie transmise dans la chaîne alimentaire, une partie est perdu (efficacité du système)

plantes utilisent 1% de l’énergie photosynthétique
les vaches ne transforment pas toute l’herbe en biomasse (une grande partie est utilisée pour ses propres besoins)
son prédateur ne transmet pas tout au niveau supérieure

Un écosystème est

un complexe dynamique de communauté de plantes, d’animaux et de microorganismes et de leur environnement non vivant, interagissant en une unité fonctionnelle.

 

Le fonctionnement trophique-dynamique

Elton (1927) > chaîne et réseau trophique
Juday (1940) > rendement énergétique
Lindeman (1942) : fonctionnement trophique-dynamique : une fiche qui contient l’article original de Lindemann, une étude sur ses années de jeunesse et la ‘découverte’ de la synécologie (kesako ?)

1927, Elton > étude des renards polaires : qu’est-ce qu’ils font ? > la plupart du temps, rien ! cette constatation ne lui a pas suffi : pourquoi ? parce qu’ils doivent conserver l’énergie (chasser, demande de l’énergie + climat froid) – ils mangent bcp de canards qui eux-mêmes mangent bcp de petites plantes > pyramide où ya perte d’énergie à chaque niveau

ecosysteme rendement energetique

carrying capacity (capacité de charge) d’un écosystème : au-delà de laquelle on ne peut pas nourrir les organismes qui y vivent

dynamique interne d’un écosystème : capacité de capter et de transmettre l’énergie

la matière est un cycle, l’énergie est un flux

lindemann fonctionnement trophique-dynamique schema

mo = matière organique
notion de
rhétérotrophe <— ???

incorporation dominante : un écosystème qui a sa biomasse en expansion est en croissance, progressif
consommation dominante : un écosystème qui perd de la biomasse est en sénescence (on coupe une forêt et on la transforme en pâturage), décroissance, régressif
un écosystème stable ne gagne ou ne perd pas de biomasse

dynamique externe : évolution vers le climax

modèle ‘cycle de vie’ de TOUS les écosystèmes (le rajeunissement ne se passe pas toujours au même moment de la vie de l’écosystème)

Ces deux dynamiques de tout écosystème – interne (fonctionnement trophique-dynamique) et externe (évolution vers le climax) – s’interpénètrent en une double dynamique :

ecosystemes double dynamique interne externe

 



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