Fiche de révision : Introduction à la biodiversité et aux écosystèmes

📋 Plan du Cours

1. Érosion de la biodiversité
2. Échelle et définition des écosystèmes
3. Biotope, biocénose et niche écologique
4. Groupes fonctionnels trophiques
5. Flux de matière et d’énergie
6. Espèces clés de voûte et ingénieures
7. Interactions entre écosystèmes
8. Écotones et continuités écologiques
9. Agrosystèmes et trames vertes et bleues

📖 1. Érosion de la biodiversité

🔑 Notions clés & Définitions

• Érosion de la biodiversité : Diminution de la diversité des espèces et des variations génétiques qui perturbe le fonctionnement des écosystèmes.
• Hotspots de biodiversité : Régions concentrant une forte proportion d’espèces, surtout sous les tropiques, et servant de priorités de conservation.
• Résilience d’un écosystème : Capacité d’un écosystème à retrouver un fonctionnement proche de l’état initial après une perturbation.

📝 Points essentiels

• La perte de biodiversité compromet des processus naturels nécessaires au bon fonctionnement des écosystèmes.
• L’érosion réduit la résistance et la résilience des écosystèmes face aux perturbations.
• Les hotspots occupent 2,3% de la surface terrestre alors qu’ils devaient en recouvrir 15,7% jadis.
• Environ 40% des amphibiens, oiseaux et mammifères et la moitié des plantes vasculaires se trouvent dans les hotspots.
• Environ 80% des espèces d’oiseaux et de mammifères en danger critique (CR) et 90% des amphibiens en danger (EN) s’y trouvent.

💡 Astuce mémo

Hotspots = petites surfaces, grandes pertes : 2,3% aujourd’hui contre 15,7% avant, et 80–90% des menaces CR/EN.

📖 2. Échelle et définition des écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Système fonctionnel regroupant une biocénose, un biotope et les interactions entre ces entités.
• Biotope : Milieu physico-chimique où vit une biocénose et où elle s’inscrit.
• Biocénose : Communauté d’organismes vivants vivant au même endroit et au même moment.
• Biome : Méga-écosystème correspondant à une échelle géographique plus large que celle d’un écosystème local.

📝 Points essentiels

• Un écosystème est délimité par un contour géographique fixé de façon arbitraire.
• On peut définir et étudier des écosystèmes à plusieurs échelles, du micro-écosystème jusqu’à la biosphère.
• Un tronc d’arbre mort est un exemple de micro-écosystème, tandis qu’une forêt correspond à une échelle plus grande.
• Le microbiote intestinal est présenté comme un écosystème intérieur.
• La terre entière est citée comme exemple d’échelle : la biosphère.

💡 Astuce mémo

Du tronc mort au monde : micro-écosystème → écosystème → éco-complexe → biome → biosphère.

📖 3. Biotope, biocénose et niche écologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Filtre du biotope : Mécanisme par lequel les conditions du milieu sélectionnent les communautés capables de s’y maintenir.
• Filtre des interactions biotiques : Mécanisme par lequel la présence d’autres espèces facilite ou empêche l’installation d’individus.
• Niche écologique : Ensemble des conditions et interactions permettant à une espèce de s’installer, défini par des contraintes abiotiques et biotiques.
• Dispersion : Capacité des individus à se déplacer et à atteindre de nouveaux milieux, permettant un passage préalable de sélection.

📝 Points essentiels

• La répartition et l’abondance d’une espèce peuvent dépendre de trois filtres environnementaux.
• Un premier filtre correspond à la capacité à se déplacer et à se disséminer, appelé filtre de dispersion.
• La tolérance aux variations abiotiques correspond au filtre du biotope.
• La présence d’interactions biotiques correspond au filtre des interactions biotiques.
• Les deux derniers filtres conditionnent ce qui est appelé niche écologique.

💡 Astuce mémo

Trois filtres : Dispersion d’abord, Biotope ensuite, Interactions biotiques enfin (les deux derniers = niche).

📖 4. Groupes fonctionnels trophiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Producteurs primaires : Organismes capables de fabriquer des molécules organiques à partir de matière minérale, formant la base des niveaux trophiques.
• Consommateurs primaires : Organismes se nourrissant de producteurs primaires et occupant le niveau trophique suivant.
• Consommateurs secondaires : Organismes qui se nourrissent de consommateurs primaires, constituant un niveau trophique plus élevé.
• Décomposeurs : Organismes assurant la décomposition et participant au recyclage de la matière au sein de l’écosystème.

📝 Points essentiels

• Les espèces sont classées en niveaux trophiques selon leur régime alimentaire.
• Les producteurs primaires sont suivis par des consommateurs d’ordre 1, puis 2, etc.
• Les décomposeurs sont mentionnés comme composante associée à la circulation au sein de l’écosystème.
• Un exemple de chaîne de niveaux trophiques donnée : producteurs primaires → consommateurs primaires → consommateurs secondaires → décomposeurs.

💡 Astuce mémo

“P” puis “C1”, “C2”, puis “D” : Producteurs primaires → Consommateurs primaires → Consommateurs secondaires → Décomposeurs.

📖 5. Flux de matière et d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle biogéochimique : Circulation d’un élément entre biotope et biocénose sous forme minérale puis organique et inversement.
• Énergie solaire : Source d’énergie à l’origine de la production de matière organique via la photosynthèse.
• Autotrophes : Organismes capables de produire leur matière organique à partir de matière minérale uniquement.
• Photosynthèse : Processus par lequel les plantes vertes convertissent une partie de l’énergie lumineuse en énergie chimique stockée dans des molécules organiques.

📝 Points essentiels

• L’écosystème est un système ouvert échangeant de l’énergie et de la matière avec le milieu et traversé par un flux d’énergie permanent.
• L’énergie à l’origine du système provient de la photosynthèse à partir de l’énergie solaire.
• Les plantes vertes convertissent environ 1% de l’énergie lumineuse incidente en énergie chimique sous forme de molécules organiques.
• La production utilise du CO2 et de l’eau pour fabriquer du glucose et produire des molécules organiques.
• Un élément circule entre lithosphère (minéral), hydrosphère/atmosphère (gazeux) et biosphère (organique) dans un cycle biogéochimique.
• Les principaux cycles cités sont l’eau, le carbone, l’oxygène, l’azote, le soufre et le phosphore.

💡 Astuce mémo

1% converti : Soleil → photosynthèse → glucose (autotrophes), puis transfert et pertes à chaque niveau trophique.

📖 6. Espèces clés de voûte et ingénieures

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce clé-de voûte : Espèce dont l’absence ou la présence perturbe fortement les autres espèces via des relations interspécifiques ou l’organisation du milieu.
• Espèce ingénieure : Espèce qui modifie l’agencement de l’écosystème et rend certaines ressources plus ou moins accessibles.
• Relation prédateur-proie : Interaction où un organisme capture et consomme un autre, modifiant la taille des populations concernées.

📝 Points essentiels

• Les espèces clé-de voûte peuvent agir via des interactions interspécifiques majeures comme prédateur-proie ou mutualisme.
• Quand une espèce clé-de voûte restructure l’écosystème, elle peut modifier l’accès des autres espèces aux ressources du milieu.
• Les espèces ingénieures sont associées à une modification de l’agencement de l’écosystème et donc de la disponibilité des ressources.
• Les castors sont donnés comme exemple d’ingénieurs, capables de construire des barrages.
• Une étude de 2016 attribue aux barrages un rôle pour éliminer des polluants, diminuer les risques de crue et améliorer le stockage d’eau.
• Le retour des castors est décrit comme ayant permis à d’autres espèces de proliférer selon les modifications d’habitats.

💡 Astuce mémo

Clé-de-voûte = “relations ou organisation” ; ingénieur = “aménage le milieu” (castor = barrages, abris, étangs).

📖 7. Interactions entre écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Écocomplexes : Assemblages d’écosystèmes interdépendants échangeant à la fois de la matière et des organismes vivants.
• Biosphère : Très vaste ensemble regroupant l’ensemble des écosystèmes interreliés par des mouvements de matière et d’organismes.
• Migrations : Déplacements d’organismes d’un habitat à un autre, permettant la continuité écologique et les échanges entre milieux.

📝 Points essentiels

• Les écosystèmes sont décrits comme interdépendants, car les biocénoses dépendent d’apports provenant d’écosystèmes voisins.
• Les échanges concernent à la fois la matière et des organismes vivants entre écosystèmes.
• Le terme écocomplexes désigne des ensembles d’écosystèmes interdépendants.
• Les mouvements d’air et d’eau et les déplacements des êtres vivants contribuent à l’interrelation des écosystèmes.
• La biosphère est présentée comme l’ensemble vaste rassemblant ces interrelations à grande échelle.

💡 Astuce mémo

Écocomplexe = écosystèmes qui se “ravitaillent” entre eux (matière + vivants), jusqu’à la biosphère.

📖 8. Écotones et continuités écologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Écotone : Zone de transition au contact de plusieurs écosystèmes, où coexistent espèces des milieux adjacents et espèces propres à la transition.
• Corridor écologique : Réseau permettant à une espèce de passer d’habitats de qualité en habitats nécessaires à ses besoins vitaux.
• Transition physico-chimique : Changement progressif de conditions comme salinité ou humidité, structurant la biodiversité dans une zone de transition.
• Crapauduc : Aménagement humain conçu pour aider certains animaux à traverser un obstacle et maintenir des continuités écologiques.

📝 Points essentiels

• Un écotone est une zone de transition écologique entre plusieurs écosystèmes.
• Les écotones sont décrits comme riches en biodiversité et abritent des espèces des milieux voisins et des communautés propres.
• Les communautés propres sont associées à des gradients physico-chimiques ou microclimatiques comme salinité ou humidité.
• Un écotone agit comme filtre en modifiant les habitats proches via vent, température, lumière ou eau.
• Les continuités écologiques reposent sur l’accès à des habitats permettant se nourrir, se déplacer, se cacher et se reproduire.
• En l’absence de corridors naturels comme les ripisylves, l’homme aménage des structures comme crapauducs ou passe-à-poissons.

💡 Astuce mémo

Écotone = “bord + filtre” ; Continuités = “trajet vital” (se nourrir → se cacher → se reproduire) via corridors.

📖 9. Agrosystèmes et trames vertes et bleues

🔑 Notions clés & Définitions

• Agrosystème : Écosystème géré par l’homme, avec des composantes écologiques influencées par les pratiques agricoles.
• Trame verte : Partie terrestre de la trame vertes et bleues visant à restaurer des continuités écologiques.
• Trame bleue : Partie aquatique de la trame vertes et bleues visant à protéger des continuités écologiques liées à l’eau.
• Fragmentation des habitats : Découpage des habitats en zones isolées qui réduit la connectivité entre milieux.

📝 Points essentiels

• Les trames vertes et bleues visent à remplacer des continuités écologiques détériorées par les activités humaines.
• La composante verte correspond aux continuités terrestres et la composante bleue aux continuités aquatiques.
• Le problème actuel présenté pour le bocage est la destruction et la fragmentation des habitats.
• La fragmentation entraîne une perte de connectivités écologiques.
• Quand les écosystèmes sont séparés, l’homme peut recréer des continuités par aménagements comme corridors.

💡 Astuce mémo

Trame verte = terre ; Trame bleue = eau : même objectif, restaurer les connexions rompues.

📅 Repères chronologiques

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre biotope et biocénose : le biotope est le milieu physico-chimique, la biocénose est l’ensemble des organismes présents au même lieu et moment.
2. Croire que la dispersion fait partie de la niche : la dispersion est un filtre distinct, tandis que la niche écologique découle des filtres biotope et interactions biotiques.
3. Mélanger espèces clé-de voûte et espèces ingénieures : l’une peut surtout impacter par interactions/organisation, l’autre modifie l’agencement rendant des ressources plus ou moins accessibles.
4. Penser que tous les flux énergétiques sont recyclés : l’énergie est perdue à chaque niveau trophique sous forme de chaleur et via respiration.
5. Réduire les écotones à des “zones pauvres” : ils sont décrits comme riches en biodiversité et comme ayant des communautés propres.
6. Croire que les continuités écologiques reposent uniquement sur la présence de forêts : le cours inclut aussi des aménagements comme ripisylves et ouvrages pour animaux (crapauducs, passe-à-poissons).

✅ Checklist Examen

1. Expliquer comment la perte de biodiversité impacte les processus naturels et les capacités de résistance/résilience des écosystèmes.
2. Décrire ce que sont les hotspots et donner au moins trois chiffres issus du cours (2,3%, 15,7%, 40%, 1/2, 80/90%).
3. Donner la définition d’un écosystème à partir de ses composantes (biocénose, biotope, interactions).
4. Donner les définitions de biotope et biocénose telles qu’attendues au cours.
5. Citer au moins trois échelles d’exemples d’écosystèmes (micro-écosystème, forêt/écosystème, biome, biosphère, microbiote intestinal).
6. Décrire les trois filtres qui expliquent répartition et abondance d’une espèce, en distinguant dispersion, filtre du biotope et filtre des interactions biotiques.
7. Relier le concept de niche écologique aux filtres du biotope et des interactions biotiques.
8. Lister les niveaux trophiques attendus (producteurs primaires, consommateurs primaires, consommateurs secondaires, décomposeurs) et le principe de classement par régime alimentaire.
9. Expliquer l’origine de l’énergie dans l’écosystème (soleil via photosynthèse) et donner le taux de conversion annoncé (≈1%).
10. Expliquer la notion de cycle biogéochimique et citer des cycles principaux (eau, carbone, oxygène, azote, soufre, phosphore).
11. Distinguer espèces clé-de voûte et espèces ingénieures à partir des deux grands modes d’action cités.
12. Utiliser le castor comme exemple pour relier l’idée d’ingénieur à des effets sur polluants, crues, stockage d’eau et habitats d’autres espèces.
13. Définir écocomplexes et biosphère à partir des échanges entre écosystèmes (matière et organismes).
14. Définir un écotone et citer au moins deux effets sur les habitats (vent/température/lumière/eau) et sur la biodiversité.