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Génome, santé et écosystèmes : exercices complémentaires · L'humanité et les écosystèmes

Services écosystémiques et impacts humains

En Loire-Atlantique, une commune veut construire un lotissement sur une zone humide. Les élus se demandent : « Ce marais ne sert à rien, non ? » Pourtant, il filtre l'eau, retient les crues et abrite des oiseaux. Peut-on mettre un prix sur tout cela ? Et comment décider ? À la fin de la page, tu auras les outils pour répondre.

Les services écosystémiques

Un écosystème est formé d'une biocénose (les êtres vivants) et d'un biotope (le milieu). Il fonctionne même sans nous, mais nous en tirons des bénéfices : ce sont les services écosystémiques.

Trois catégories de services écosystémiques avec des exemples Approvisionnement Ce qu'on prélève : nourriture, bois, eau, fibres, médicaments Régulation Ce qui maintient le milieu : pollinisation, filtration de l'eau, stockage du carbone Culturels Ce qu'on vit : randonnée, paysages, loisirs, éducation

Pour classer un service, pose-toi la question : est-ce que je prélève quelque chose (approvisionnement), est-ce que l'écosystème règle un processus à ma place (régulation), ou est-ce que j'en tire une expérience (culturel) ?

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Classer les services écosystémiques suivants en services d'approvisionnement, de régulation ou culturels : pêche en mer, pollinisation des vergers, randonnée en forêt,…

Classer les services écosystémiques suivants en services d'approvisionnement, de régulation ou culturels : pêche en mer, pollinisation des vergers, randonnée en forêt, filtration de l'eau par une zone humide, bois de chauffage.

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Les impacts des activités humaines

Les services dépendent du bon état des écosystèmes. Or les activités humaines les modifient fortement.

Activité Impact sur les écosystèmes
Agriculture intensive pesticides et engrais qui polluent l'eau, disparition des haies, perte d'insectes pollinisateurs
Urbanisation destruction et fragmentation des habitats, sols imperméabilisés
Pollution eutrophisation des eaux, plastiques, contamination des chaînes alimentaires
Surexploitation surpêche, déforestation
Changement climatique déplacement des aires de répartition, perturbations plus fréquentes
Introduction d'espèces espèces invasives qui concurrencent les espèces locales

Une dégradation de l'écosystème entraîne souvent la perte d'un service : moins de pollinisateurs, c'est moins de fruits ; une zone humide drainée, c'est moins de filtration et plus d'inondations.

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Citer trois impacts des activités humaines sur les écosystèmes (par exemple agriculture intensive, urbanisation, pollution).

Citer trois impacts des activités humaines sur les écosystèmes (par exemple agriculture intensive, urbanisation, pollution).

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Les espèces invasives

Exemples en France : la jussie dans les marais, le frelon asiatique, la renouée du Japon, la coccinelle asiatique, l'écrevisse de Louisiane. Elles ont peu de prédateurs ou de parasites dans leur nouveau milieu, d'où leur succès. Conséquences : compétition avec les espèces indigènes, baisse de la biodiversité, perte de services (pêche, loisirs nautiques).

Mesurer une variation

Pour comparer des effets, on calcule une variation relative :

$$\text{variation relative} = \frac{\text{valeur finale} - \text{valeur initiale}}{\text{valeur initiale}}$$

Une croissance qui s'emballe

Quand la ressource n'est pas limitante, une population invasive peut doubler à intervalles réguliers. C'est une suite géométrique de raison $q = 2$ : $S_n = S_1 \times q^{\,n-1}$ si $S_1$ est la valeur la première année.

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Définir « espèce invasive » et donner un exemple présent en France, avec une conséquence pour les écosystèmes.

Définir « espèce invasive » et donner un exemple présent en France, avec une conséquence pour les écosystèmes.

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La coccinelle asiatique (Harmonia axyridis) est introduite en France pour lutter contre les pucerons. Dans un verger, on dénombre 2 000 pucerons par m² avant et 600 par…

La coccinelle asiatique (Harmonia axyridis) est introduite en France pour lutter contre les pucerons. Dans un verger, on dénombre 2 000 pucerons par m² avant et 600 par m² après son installation. Le nombre de coccinelles indigènes passe de 50 à 20 par m².

  1. a) Calculer la variation relative des pucerons et celle des coccinelles indigènes.
  1. b) Expliquer le bénéfice et le risque de cette introduction.
  1. c) Proposer une mesure de gestion.
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La jussie, plante aquatique invasive, colonise un étang du Marais poitevin. Sa surface couverte est de 1 hectare la première année et double chaque année tant que la…

La jussie, plante aquatique invasive, colonise un étang du Marais poitevin. Sa surface couverte est de 1 hectare la première année et double chaque année tant que la ressource n'est pas limitante. L'étang mesure 40 hectares.

  1. a) Exprimer la surface $S_n$ en fonction de l'année $n$.
  1. b) Déterminer l'année où la surface dépasse la moitié de l'étang.
  1. c) Expliquer les conséquences sur la biodiversité et sur les usages, puis justifier l'intérêt d'une intervention précoce.
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L'ingénierie écologique

Exemple : restaurer une rivière dégradée.

Action Service de régulation rétabli (exemples)
Replanter la ripisylve (végétation des berges) stabilisation des berges, ombrage qui limite le réchauffement de l'eau, filtration des polluants
Rétablir les méandres ralentissement du courant, limitation des crues, diversité des habitats
Poser des seuils aménagés oxygénation de l'eau, maintien du niveau d'eau, circulation des poissons

Pour savoir si une restauration réussit, on suit des indicateurs mesurables avant et après : nombre d'espèces de poissons ou d'invertébrés, qualité de l'eau (nitrates, oxygène dissous), hauteur de crue, fréquence des inondations.

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Pour restaurer une rivière dégradée, un syndicat de bassin installe des seuils aménagés, replante la ripisylve et rétablit les méandres. a) Définir « ingénierie…

Pour restaurer une rivière dégradée, un syndicat de bassin installe des seuils aménagés, replante la ripisylve et rétablit les méandres.

  1. a) Définir « ingénierie écologique ».
  1. b) Associer chaque action à un service de régulation rétabli.
  1. c) Indiquer deux indicateurs permettant d'évaluer la réussite après cinq ans.
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Évaluer et décider : la monétarisation

Pour comparer un projet d'aménagement et la conservation d'un milieu, on estime parfois la valeur monétaire des services : on exprime en euros par hectare et par an ce que l'écosystème rend.

On peut aussi comparer des solutions sur la durée :

$$\text{coût total} = \text{investissement} + (\text{coût annuel} \times \text{nombre d'années})$$

Un projet de gestion durable cherche donc un équilibre : répondre aux besoins actuels sans détruire les services dont dépendront les générations futures.

Retour au début : la zone humide de la commune filtre l'eau et limite les crues. En chiffrant ces services et en les comparant au bénéfice d'un lotissement, les élus peuvent décider en connaissance de cause, tout en gardant en tête que ce chiffre ne dit pas tout.

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Une zone humide de 200 hectares en Loire-Atlantique filtre l'eau et limite les crues. Une étude évalue ce service à 1 500 € par hectare et par an. a) Calculer la valeur…

Une zone humide de 200 hectares en Loire-Atlantique filtre l'eau et limite les crues. Une étude évalue ce service à 1 500 € par hectare et par an.

  1. a) Calculer la valeur annuelle estimée du service.
  1. b) Une commune propose d'urbaniser 40 hectares. Calculer la perte annuelle correspondante et le pourcentage de la valeur totale.
  1. c) Donner une limite de la monétarisation des services écosystémiques.
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Dans une région viticole, la perte des pollinisateurs sauvages réduit le rendement de 15 %. Le rendement initial est de 60 hl/ha, le prix de 250 € l'hectolitre, pour 100…

Dans une région viticole, la perte des pollinisateurs sauvages réduit le rendement de 15 %. Le rendement initial est de 60 hl/ha, le prix de 250 € l'hectolitre, pour 100 ha de culture. Un maintien de haies coûte 120 € par hectare et par an et permettrait de rétablir les deux tiers de la perte.

  1. a) Calculer le manque à gagner annuel dû à la perte de pollinisateurs.
  1. b) Calculer le gain obtenu avec les haies et le comparer au coût.
  1. c) Discuter les avantages et les limites d'un raisonnement uniquement monétaire.
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Une commune littorale doit choisir entre une digue en béton et la restauration d'un cordon dunaire végétalisé pour se protéger de l'érosion. Le coût de la digue est de 3…

Une commune littorale doit choisir entre une digue en béton et la restauration d'un cordon dunaire végétalisé pour se protéger de l'érosion. Le coût de la digue est de 3 millions d'euros avec 50 ans de durée de vie, sans coût d'entretien pris en compte ni bénéfice annexe. La restauration coûte 1,2 million d'euros, avec entretien de 20 000 € par an, et apporte tourisme, habitat et stockage de carbone.

  1. a) Calculer le coût total sur 50 ans de chaque solution.
  1. b) Identifier les services écosystémiques associés à la solution dunaire.
  1. c) Rédiger une recommandation argumentée pour un projet de gestion durable, en mentionnant au moins une incertitude.
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L'essentiel

  • Les services écosystémiques sont les bénéfices que l'humanité tire des écosystèmes : approvisionnement, régulation, culturels.

  • Les activités humaines (agriculture intensive, urbanisation, pollution, surexploitation, changement climatique) dégradent les écosystèmes et donc ces services.

  • Une espèce invasive est introduite hors de son aire d'origine et menace les espèces locales ; sa croissance est souvent exponentielle, d'où l'intérêt d'une intervention précoce.

  • L'ingénierie écologique restaure ou gère des milieux en rétablissant des services, et on évalue son succès avec des indicateurs.

  • La monétarisation permet de comparer des projets en euros par hectare et par an ou en coût total, mais elle a des limites : une décision de gestion durable doit aussi tenir compte de ce qui ne se chiffre pas.


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