Exercices: Les écosystèmes de notre environnement

Observer le schéma de classification des écosystèmes. Indiquer dans quelle case (1, 2 ou 3) vous placeriez chacun de ces écosystèmes : une chênaie verte, un récif corallien, un lac de montagne, une dehesa (pâturage parsemé de chênes, typique de l'Espagne), un herbier de posidonie et une rivière.

Nommer deux écosystèmes terrestres caractéristiques de la péninsule Ibérique et un écosystème propre aux îles Canaries ou Baléares, en citant une espèce typique de chacun.

Décrire l'écosystème le plus proche de votre commune : indiquer s'il est terrestre ou aquatique, nommer trois êtres vivants qui l'habitent et un facteur abiotique important de ce milieu.

Classer ces écosystèmes en terrestres ou aquatiques : une lagune, une hêtraie, un marais maritime, une prairie, un récif et un maquis.

Indiquer si ces écosystèmes sont d'eau douce ou marins : la Loire, la mer du Nord, un lac de montagne, un étang et l'océan Atlantique.

Expliquer avec vos mots la différence entre un écosystème naturel et un écosystème transformé par l'être humain, et donner un exemple de chacun.

Citer deux espèces caractéristiques de la forêt méditerranéenne et deux de la forêt atlantique de la péninsule Ibérique.

Qu'est-ce qu'un écosystème urbain ? Nommer trois êtres vivants qui vivent dans votre commune et un facteur abiotique caractéristique de ce milieu.

Indiquer deux différences entre un écosystème d'eau douce et un écosystème marin et expliquer pourquoi la plupart des poissons ne peuvent pas passer d'un type de milieu à l'autre.

La dehesa est une forêt de chênes verts ou de chênes-lièges éclaircie par l'être humain pour l'exploiter comme pâturage et comme culture. Expliquer pourquoi elle est considérée comme un écosystème transformé par l'être humain et, en même temps, comme un exemple d'exploitation durable à grande biodiversité.

Dans les îles Canaries existent des espèces, comme le lézard géant de El Hierro, qui ne vivent nulle part ailleurs dans le monde (endémismes). Expliquer le rôle de l'isolement insulaire dans l'apparition des endémismes.

Au bord d'une rivière qui traverse une zone de chênaie verte poussent des peupliers noirs, des peupliers blancs et des saules, formant une ripisylve. Expliquer quel facteur abiotique rend possible cette forêt si différente de celle qui l'entoure.

Les marais maritimes sont des écosystèmes de transition entre le fleuve et la mer, où la salinité change avec les marées et les pluies. Expliquer ce que cette variation représente pour les êtres vivants et pourquoi les espèces des marais maritimes sont très spécialisées.

En montagne, au-dessus d'une certaine altitude, les arbres disparaissent (limite de la forêt). Citer deux facteurs abiotiques qui empêchent leur croissance sur les sommets et expliquer comment l'un d'eux agit.

Un aquarium d'eau de mer et un aquarium d'eau douce demandent des soins très différents. Relier ces différences aux conditions du milieu naturel de chaque type de poisson.

Dans les dunes littorales, peu d'espèces vivent, mais elles sont très bien adaptées. Citer deux conditions difficiles de ce milieu (sable mobile, salinité, vent, rareté de l'eau douce) et expliquer une adaptation des plantes dunaires.

Lors de l'agrandissement d'un port de plaisance sur un herbier de Posidonia oceanica, les travaux augmentent fortement la turbidité de l'eau et déposent des sédiments fins sur le fond. Le porteur du projet affirme : « L'herbier ne subira aucun dommage car la digue est construite à 50 mètres de distance et nous n'arrachons directement aucune plante ». Réfuter son affirmation en expliquant les effets physiologiques de la turbidité et de la sédimentation sur ces plantes marines. Prévoir en outre deux conséquences écologiques en cascade sur l'écosystème côtier et sur la pêche locale.

Un groupe écologiste amateur propose de repeupler l'estuaire d'une rivière en y introduisant des truites communes capturées dans le cours supérieur de cette même rivière, en arguant que « s'agissant du même bassin versant, l'espèce s'acclimatera sans problème ». Réfuter la viabilité écologique et physiologique de cette proposition en analysant comment varient trois facteurs abiotiques (vitesse du courant, température et concentration en dioxygène dissous, et salinité) entre les deux tronçons. Justifier pourquoi les adaptations de ces truites résidentes, déplacées sans acclimatation préalable, rendraient leur survie très improbable à l'embouchure.

Vous voulez comparer la biodiversité d'une pinède de reboisement avec celle d'une chênaie voisine. Concevoir une étude simple : indiquer ce que vous observeriez ou compteriez, comment vous rendriez les mesures comparables et quel résultat vous vous attendriez à obtenir.

On analyse la biodiversité végétale de trois parcelles de 500 m² dans un écosystème méditerranéen : une chênaie verte mature (24 espèces), une pinède de reboisement (9 espèces) et une eucalyptaie de production (5 espèces). Après une période de sécheresse extrême et une invasion d'insectes défoliateurs, l'eucalyptaie a perdu 65 % de sa masse foliaire, alors que la chênaie a été à peine touchée (moins de 8 % de dégâts). Interpréter ces résultats en reliant la diversité des espèces, la stratification végétale (herbes, arbustes, arbres) et les niches écologiques à la capacité de résistance et d'autorégulation de chaque écosystème.

Après l'assèchement d'une lagune côtière pour la transformer en champs d'irrigation intensive, les habitants de la région observent trois problèmes dans les années suivantes : les inondations lors des pluies torrentielles sont plus graves, les puits d'eau douce sont devenus saumâtres et des invasions d'insectes ravageurs prolifèrent dans les cultures. Un élu municipal affirme que « ces problèmes sont dus au hasard, car la zone humide n'était qu'un terrain marécageux sans utilité ». Réfuter son affirmation en expliquant les mécanismes écologiques et hydrologiques par lesquels la zone humide rendait ces trois services écosystémiques et évitait ces problèmes.

Le désert chaud comme la zone abyssale marine sont des écosystèmes extrêmes dont la biomasse de producteurs photosynthétiques est très réduite ou nulle :

1. a) Expliquer quel est le principal facteur abiotique limitant pour les producteurs primaires dans chacun de ces deux milieux et déduire d'où provient la matière organique qui alimente les réseaux alimentaires abyssaux loin des sources hydrothermales.
2. b) Un poisson abyssal présente des os peu minéralisés, l'absence de vessie natatoire et un métabolisme extrêmement lent, tandis qu'un rongeur du désert présente une urine hyperconcentrée et des habitudes nocturnes. Justifier pourquoi chacune de ces adaptations répond aux contraintes spécifiques de son milieu et ce qui se passerait s'ils échangeaient leurs habitats.

Après la réintroduction du castor dans une rivière de montagne, les barrages réduisent la vitesse du courant de 1,4 m/s à 0,1 m/s, favorisent le dépôt de limons sur le fond, augmentent la température estivale de 3 °C et font baisser le dioxygène dissous. En conséquence, les truites et les macroinvertébrés des eaux torrentielles disparaissent du tronçon, mais des amphibiens, des oiseaux de rive et des plantes aquatiques qui n'existaient pas auparavant dans la vallée s'installent. Interpréter ces données : justifier pourquoi les nouvelles conditions abiotiques excluent les poissons d'origine et prévoir l'impact de cet animal, en tant qu'« ingénieur de l'écosystème », sur la biodiversité à l'échelle de tout le paysage.

Une espèce de poisson autochtone vit dans le cours inférieur d'une rivière, adaptée aux eaux lentes, troubles et tempérées (22 °C en été), où elle fraie sur des fonds vaseux et se camoufle de ses prédateurs. On construit en amont un barrage qui retient les sédiments (éclaircissant l'eau) et libère périodiquement des débits de fond à 11 °C. Prévoir et justifier comment ces modifications abiotiques affecteront la viabilité de la population de ce poisson face à la reproduction, à la prédation et à l'éventuelle invasion d'espèces exotiques provenant d'eaux froides et limpides.

Défi du thème. Devenez conseiller écologique de votre commune et évaluez la santé d'un écosystème urbain proche (un parc, un jardin ou un terrain vague). Suivre ces étapes :

1. Biotope et climat : Aller sur le site de Météo-France et relever la température moyenne (par exemple, $T = 16,4\text{ }^\circ\text{C}$) et les précipitations du dernier mois dans votre commune. Noter aussi deux facteurs abiotiques observés sur place (type de sol, durée d'ensoleillement ou humidité).

2. Biocénose et interactions : Identifier au moins $5$ êtres vivants présents (en les classant en producteurs, consommateurs et décomposeurs). Décrire deux relations écologiques observables entre eux (comme le mutualisme plante-insecte ou la compétition pour l'espace).

3. Réseau alimentaire et proposition : Concevoir un schéma des relations trophiques observées et rédiger deux mesures réalistes pour favoriser la biodiversité et atténuer l'impact humain sur cette zone.

Élaborer comme production finale un court compte rendu d'une page avec vos données, le réseau alimentaire et votre proposition.

Seront évalués :

• La rigueur dans le relevé et l'interprétation des données climatiques de Météo-France et des facteurs du biotope.

• L'exactitude des concepts dans la classification trophique et les relations entre êtres vivants.

• La cohérence écologique et la faisabilité des mesures d'amélioration proposées.