Fiche de révision : Flux écologiques et relations biotiques

📋 Plan du Cours

1. Exemples de coopération biologique
2. Écosystèmes et agroécosystèmes
3. Organisation des réseaux trophiques
4. Transferts et rendements énergétiques
5. Polluants dans les chaînes alimentaires
6. Interactions entre espèces

📖 1. Exemples de coopération biologique

🔑 Notions clés & Définitions

• Commensalisme : Interaction où une espèce bénéficie tandis que l’autre n’est pas affectée (+/0).
• Neutralisme : Coexistence de deux espèces sans interactions notables (0/0) ; ce cas est rare et discuté.

📝 Points essentiels

• Les nodosités des légumineuses abritent des bactéries fixatrices d’azote.

• Dans le rumen des ruminants, la panse entretient une association avec une flore microbienne.

• Les rémoras profitent de leur fixation sur les requins pour être transportés et récupérer des restes alimentaires.

📖 2. Écosystèmes et agroécosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Unité fonctionnelle constituée d’une biocénose, l’ensemble des êtres vivants, et d’un biotope, les conditions physico-chimiques du milieu.
• Agroécosystème : Écosystème modifié et géré par l’humain pour produire, comme un champ de blé, un verger ou un élevage.

★ À maîtriser

• Dans un écosystème, les organismes interagissent entre eux et avec leur environnement, ce qui fait circuler la matière et l’énergie.

Compléments

• Les agroécosystèmes dépendent d’apports externes tels que :
  • les engrais
  • l’irrigation
  • les pesticides
  • l’énergie

💡 Astuce mémo

L’écosystème fonctionne par interactions naturelles ; l’agroécosystème est simplifié et dépend des apports humains.

📖 3. Organisation des réseaux trophiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Producteurs primaires : Organismes autotrophes, comme les plantes et le phytoplancton, qui produisent leur matière organique à partir de matière minérale et d’énergie, souvent solaire.
• Consommateurs : Les consommateurs sont des organismes hétérotrophes qui utilisent la matière organique produite par d’autres organismes : C1 désigne les herbivores, C2 les carnivores mangeant des herbivores et C3 ou plus les carnivores supérieurs.
• Chaîne alimentaire : Une chaîne alimentaire est une succession d’êtres vivants liés par des relations alimentaires ; sa flèche signifie « est mangé par ».
• Réseau trophique : Superposition de chaînes alimentaires qui représente des relations alimentaires plus complexes, plus proches de la réalité.

★ À maîtriser

📌 Les détritivores fragmentent la matière organique morte, tandis que les décomposeurs, notamment les champignons et les bactéries, minéralisent ces fragments en nutriments.

Compléments

• Dans l’exemple forestier, les feuilles mortes sont consommées par les vers de terre, puis les champignons transforment la matière en nutriments recyclés dans le sol.

💡 Astuce mémo

Producteurs → consommateurs → détritivores → décomposeurs → nutriments recyclés.

📖 4. Transferts et rendements énergétiques

★ À maîtriser

• Lors du transfert entre deux niveaux trophiques, environ 80 à 90 % de l’énergie sont perdus, principalement sous forme de chaleur liée à la respiration, de déchets ou de matière non assimilée.

• Selon la loi de Lindemann, seuls 10 à 20 % de l’énergie sont transférés d’un niveau trophique au niveau supérieur.

📐 Formule - Le rendement d’assimilation est $R_A = \frac{A}{I} \times 100$, où A est l’énergie assimilée et I l’énergie ingérée.

📐 Formule - Le rendement de production nette est $R_{Pn} = \frac{PS}{A} \times 100$, où PS est l’énergie transformée en biomasse et A l’énergie assimilée.

📐 Formule - Le rendement écologique global est le rapport entre l’énergie stockée dans la biomasse et l’énergie ingérée, soit $RE = \frac{PS}{I} \times 100$.

Compléments

📌 Le rendement d’assimilation est plus faible chez les herbivores, dont la cellulose est difficile à digérer, que chez les carnivores.

📌 Le rendement de production nette est faible chez les homéothermes, qui utilisent beaucoup d’énergie assimilée pour maintenir leur température corporelle, et plus élevé chez les hétérothermes comme les poissons et les insectes.

• Pour un herbivore qui ingère 100 J, assimile 40 J et stocke 10 J pour sa croissance, le rendement d’assimilation est de 40 %, le rendement de production nette de 25 % et le rendement écologique global de 10 %.

• La faible fraction d’énergie disponible aux niveaux trophiques supérieurs explique qu’il y ait beaucoup de producteurs et peu de superprédateurs dans les pyramides des nombres et de biomasse.

• Dans les agroécosystèmes, l’élevage consomme beaucoup plus d’énergie que la production végétale directe, ce qui rend l’optimisation des rendements importante pour l’agriculture.

💡 Astuce mémo

Respiration, déchets et matière non assimilée → seuls 10 à 20 % de l’énergie passent au niveau supérieur.

📖 5. Polluants dans les chaînes alimentaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Bioconcentration : Absorption directe et passive d’un polluant du milieu de vie, par les surfaces respiratoires ou la peau, sans passage par la nourriture.
• Bioaccumulation : Accumulation progressive d’un polluant au cours de la vie d’un individu, par absorption depuis le milieu et par la nourriture ingérée.
• Bioamplification : Augmentation progressive de la concentration d’un polluant à chaque maillon de la chaîne alimentaire.

📝 Points essentiels

• Les processus de bioconcentration, de bioaccumulation et de bioamplification concernent surtout des polluants non métabolisables, souvent lipophiles ou constitués de métaux lourds, comme le méthylmercure, les polluants organiques persistants et le DDT.

• Un poisson peut absorber directement des métaux lourds présents dans l’eau par ses ouïes.

• Un polluant non éliminé peut s’accumuler dans les tissus au fil des ans, car un animal consomme beaucoup de nourriture pour maintenir son organisme en vie et en brûle une partie par la respiration.

• Une truite peut accumuler du mercure dans sa chair en l’absorbant par ses ouïes et en mangeant des crustacés contaminés pendant plusieurs années.

• Dans l’exemple de transfert trophique, environ 10 kg de proies sont nécessaires pour produire 1 kg de prédateur, tandis que les polluants conservés sont transférés au prédateur.

• Dans l’exemple du DDT dans un lac, la concentration augmente du phytoplancton au zooplancton, puis au petit poisson et au superprédateur, jusqu’à atteindre un facteur 10 000 chez la buse ou l’aigle pêcheur.

💡 Astuce mémo

Bioconcentration depuis le milieu, bioaccumulation dans un individu, bioamplification entre niveaux trophiques.

📖 6. Interactions entre espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Compétition : Interaction (−/−) qui oppose deux espèces se disputant des ressources limitées comme la nourriture, la lumière ou le territoire et qui peut limiter la croissance ou l’implantation des populations.
• Exploitation : Relation (+/−) bénéfique pour une espèce et défavorable à l’autre, qui comprend notamment la prédation et le parasitisme.
• Mutualisme : Interaction (+/+) bénéfique pour les deux partenaires, mais qui n’est pas toujours obligatoire.
• Prédation : Consommation d’un organisme par un autre pour se nourrir, y compris chez les herbivores, et qui contribue à réguler les populations.
• Parasitisme : Relation où un parasite prélève ses ressources sur un hôte sans le tuer immédiatement, ce qui maximise sa survie.
• Symbiose : Mutualisme permanent et obligatoire.

📝 Points essentiels

• Les relations entre espèces résultent souvent d’une coévolution, c’est-à-dire d’adaptations réciproques au cours du temps, et peuvent varier selon la disponibilité des ressources.

• La compétition peut devenir plus forte lorsque la nourriture est rare et modifie la possibilité pour une espèce de s’installer.

📌 La compétition est intraspécifique lorsqu’elle oppose des individus d’une même espèce et interspécifique lorsqu’elle oppose des espèces différentes.

• La mésange bleue et la mésange charbonnière se disputent des cavités de nidification, et l’écureuil gris introduit en Europe est un exemple d’espèce invasive en compétition avec l’écureuil roux.

• Le lynx prédatant des chevreuils illustre la prédation, tandis que le gui sur les arbres et le ténia chez l’homme illustrent le parasitisme.

• Lors de la pollinisation par les abeilles, l’abeille obtient du nectar et la fleur bénéficie de la reproduction.

• Dans les mycorhizes, les racines des plantes et les champignons échangent des avantages : la plante absorbe mieux l’eau et les minéraux, tandis que le champignon reçoit des sucres.

💡 Astuce mémo

Compétition −/−, exploitation +/−, coopération +/+ : les signes distinguent les effets sur les partenaires.