Les écosystèmes : des interactions dynamiques

Les écosystèmes sont constitués par des communautés d’êtres vivants (biocénose) interagissant au sein de leur milieu de vie (biotope).

La biocénose est en interaction avec le biotope (répartition des espèces selon les conditions abiotiques). La diversité des interactions biotiques s’étudie à la lueur de leur effet sur la valeur sélective des partenaires : compétition (pour la lumière, pour l’eau, les nutriments, etc.), exploitation (prédation, parasitisme) et coopération (mutualisme, dont symbiose).

Ces interactions structurent l’organisation (biodiversité de l’écosystème), l’évolution (dynamique des populations) et le fonctionnement de l’écosystème (production, flux de matière et réservoirs, recyclage de la matière organique, etc.).

En particulier, les êtres vivants génèrent ou facilitent des flux de matière (eau, carbone, azote, etc.) qui entrent (absorption racinaire, photosynthèse, respiration), circulent (réseau trophique) et sortent (évapotranspiration, érosion) de l’écosystème. Une partie de la matière est recyclée, notamment grâce au sol. L’effet des écosystèmes dans les cycles géochimiques ainsi constitués, se mesure par des bilans d’entrée/sortie de matière.

Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatio-temporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations. La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation.

Un écosystème se caractérise donc par un équilibre dynamique susceptible d’être bousculé par des facteurs internes et externes.

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Les interactions des êtres vivants entre eux et avec le milieu

Un écosystème comporte une communauté d’êtres vivants (biocénose) de différentes espèces (biodiversité). Ces espèces ne sont pas réparties au hasard dans l’écosystème. Elles s’établissent en fonction des caractères physico-chimiques du milieu (biotope) qui leur conviennent le mieux. La biocénose et le biotope sont donc en interaction.

Les espèces au sein d’un écosystème établissent de nombreuses interrelations. Ces relations peuvent être :

• des relations de compétition : pour l’eau, la lumière, les nutriments… ;

• des relations d’exploitation : la prédation, le parasitisme ;

• des relations de coopération : le mutualisme, la symbiose.

Le fonctionnement des écosystèmes

Les différentes interrelations entre les composantes d’un écosystème sont à l’origine de flux de matière et d’énergie (par exemple, lorsqu’une chenille consomme une feuille, elle absorbe la matière et l’énergie que la feuille contient). Ainsi, les êtres vivants génèrent des flux d’eau, de dioxyde de carbone, de matière organique et d’énergie. La photosynthèse (réalisée par les végétaux chlorophylliens) permet de faire entrer la matière et l’énergie dans l’écosystème. Une grande partie de la matière est recyclée, notamment grâce au sol.

Au sein d’un écosystème, les producteurs primaires (végétaux chlorophylliens) convertissent l’énergie solaire en énergie stockée dans la matière organique qu’ils produisent. Une faible partie de l’énergie solaire est captée et transmise aux producteurs secondaires (1 à 2%).

À chaque niveau trophique, une partie seulement de la biomasse est utilisée par le niveau suivant, le reste est non utilisé, ou perdu sous forme de chaleur.

Le carbone est un élément important des molécules organiques. Le carbone « entre » dans la biosphère par la photosynthèse et en « sort » par la respiration et la fermentation.

L’azote et l’eau circulent également dans les écosystèmes.

Les micro-organismes du sol jouent un rôle important dans ces cycles en permettant le stockage temporaire des éléments dans le sol.

L’équilibre dynamique d’un écosystème après une perturbation par un facteur externe

Les écosystèmes sont en évolution dynamique permanente. Ce dynamisme est particulièrement visible après un incendie ou une maladie qui décime une population. Très rapidement après la perturbation, des espèces de plus en plus diversifiées recolonisent progressivement l’espace. Tout d’abord, des espèces pionnières s’installent, puis des espèces intermédiaires et enfin, si la durée le permet, un stade mature est atteint.

On qualifie de résilience cette capacité de l’écosystème à surmonter une perturbation et à retrouver un état proche de l’état d’avant la perturbation.

Toutefois, il arrive que, sous l’effet d’une perturbation catastrophique et de perturbations trop souvent répétées, l’écosystème perde sa capacité de résilience et bascule vers un état différent, dégradé et moins diversifié.

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