0) Définitions
1) L'autoécologie
Les facteurs abiotiques
Les facteurs biotiques
2) La dynamique des populations
3) Les adaptations
4) Les cycles de la matière
5) Les flux d'énergie
6) L'effet de serre
Liens



L'Ecologie est la science des relations des êtres vivants avec leur milieu; c'est-à-dire qu'elle vise à établir des lois qui règlent leurs rapports, à la fois avec leur environnement abiotique et avec les organismes vivants.

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L'écologie est subdivisée en

- autoécologie : elle étudie l'influence des facteurs extérieurs sur un individu.
- synécologie : elle étudie les communautés d'êtres vivants et le milieu qui les entoure.
- dynamique des populations : elle étudie les fluctuations des populations.



Définitions:

- le biotope: lieu dans lequel une espèce vit et se développe (forêt, plage, étang, désert,....)
- la biocénose: ensembles des êtres vivants (faune et flore) qui vivent dans un biotope
- un écosystème : Biotope + biocénose :conditions d'un lieu ainsi que les êtres vivants qui y vivent.
- la biosphère: partie de la planète où se trouve la vie (atmosphère – lithosphère - hydrosphère)
- un milieu: ensembles des conditions physico-chimiques (facteurs abiotiques) et biologiques (facteurs biotiques) dans un biotope.
- une niche écologique: C'est le rôle d'une espèce dans un écosystème, ces relations à son environnement.
- un biome: ensemble d'écosystèmes variés, caractéristiques d'une zone géographique.

Pour commencer, nous allons étudier quelques biomes:

1. L'AUTOECOLOGIE
Elle étudie l'influence des facteurs extérieurs sur un individu. Ces facteurs sont de deux sortes: abiotiques et biotiques.

1. La notion de facteur limitant:
Si un phénomène biologique est influencé par plusieurs facteurs, il suffit que l'un de ces facteurs ne soit pas à sa valeur minimale au bon fonctionnement du phénomène pour ralentir l'ensemble du phénomène. On peut comparer ce principe à un tonneau., dont il manquerait une latte. On ne peut plus alors remplir le tonneau entièrement, car le trou limite le remplissage.

Exemple: Production de matière sèche par la tomate: 3 facteurs qui entrent en jeu: la quantité de CO2, la température et la lumière.

Taux de CO2 fixe normal
Température ambiante fixe normale
Masse sèche moyenne par plant de tomates
Lumière faible
3.4 g
Lumière intense
3.6 g

Ici:La lumière est le facteur limitant.

2. La notion de limite de tolérance:
Pour tout facteur écologique (biotique ou abiotique), chaque espèce vivante présente: une limite inférieure de tolérance, un optimum et une limite supérieure de tolérance que l'on peut interpréter par le schéma suivant:

croissance.jpg

3. Les facteurs abiotiques:
Les facteurs édaphiques sont les facteurs liés au substrat, sol ou eau. Ils peuvent être chimiques (acidité, salinité, etc.) ou physiques (structure et porosité du sol, vitesse du courant d'une rivière, etc.). Les variations de la qualité des sols et des eaux influent sur les êtres vivants, végétaux et animaux.
Les facteurs climatiques sont la température, la lumière, l'eau, le vent ...

3.a. La température:
- Elle influe sur la répartition des espèces végétales en fonction de l'altitude et de la latitude (voire biomes). Elle modifie le développement et le fonctionnement des végétaux.
Exemples: chutes des feuilles, floraison, germinations,....
- Elle influe sur l'activité de certaines espèces animales, mais également sur leur morphologie et l'anatomie.
Exemples: Changement de poils en hiver, hibernation,....

Loi de Bergmann (LEP p.147):
Lorsqu'un groupe d'organismes occupe une vaste aire de distribution géographique, la taille des espèces s'accroît au fur et à mesure que la latitude augmente, les plus grandes espèces étant celles qui vivent aux plus hautes latitudes.
Loi d'Allen:
Dans un groupe d'animaux à température constante, on observe une tendance à la réduction de la taille des appendices par rapport à la taille corporelle dans les biotopes froids.

3.b. La lumière:
- Elle est particulièrement importante pour les végétaux qui en dépendent pour la photosynthèse. Il y a des plantes qui nécessitent beauoup de soleil, alors que d'autres préfèrent les sous-bois. La morphologie des arbres peut changer pour capter un maximum de lumière.
- La lumière influe également sur les animaux, notamment en modulant les comportements reproducteurs et leur mode de vie. Il y a également des adaptations morphologiques, comme les taupes devenues aveugles.
Exemples: les animaux nocturnes et diurnes

3.c. L'eau:
L'eau est indispensable à tous les êtres vivants. Elle peut prendre plusieurs formes: pluie, neige, grêle, ruissellement, stagnation, filtration, brouillars, humidité de l'air,....
- Les végétaux ont des besoins différents en eau selon les espèces. De nombreuses adaptations existent pour les espèces végétales.
Exemples: une cuticule épaisse chez les cactus, ....

- L'eau modifie la physiologie et le comportement de certains animaux.
Exemple: comportements de migration, modification du métabolisme pour diminuer la transpiration,....

3.d. Le vent:
Le vent agit sur le biotope (évaporation de l'eau, érosion des sols, déplacments des nuages). Les effets du vent sur la flore sont importants: déracinements, déformations, augmentation de la transpiration, asséchement, mais il contribue aussi à la dissémination des pollens et graines. Pour les animaux, le vent agit par exemple en favorisant la transmission d'odeurs.


2. Les facteurs biotiques:
Les organismes vivants (animaux et végétaux) exercent les uns sur les autres différents types d'actions.
Celles-ci peuvent être indirectes et modifier les facteurs initiaux du milieu (exemple : l'arbre en été provoque une zone d'ombre au niveau du sol, il en modifie le microclimat stationnel et la microbiologie). Les êtres vivants peuvent donc transformer les conditions dans lesquelles vivent d'autres organismes.
Elles peuvent aussi être directes et former un ensemble de véritables facteurs liés aux êtres vivants.
Certains types d'interactions désignent des relations entre individus d’espèces différentes (Relations interspécifiques). C'est le cas de la prédation, du parasitisme, de la symbiose et du commensalisme. D'autres désignent des interactions possibles entre individus de la même espèce (Relations intraspécifiques).

2.1. Les relations intraspécifiques
L'effet de groupe comprend les modifications de comportement des animaux de la même espèce lorsqu'ils sont groupés. Une conséquence est l'accélération de la vitesse de croissance des individus dans la population. Certaine espèces ne peuvent pas se reproduire s'il n'y a pas au moins un certainnombre d'individus.
L'effet de masse désigne les effets liés au surpeuplement. Il peut se traduire par une diminution de la fécondité, des troubles physiologiques, des comportements aberrants comme le cannibalisme à l'égard des oeufs ou des jeunes. Les causes sont le plus souvent la limitation de la quantité de nourriture disponible ou le manque d'espace.
La compétition intraspécifique est la concurrence s'exerçant entre plusieurs individus lorsque la somme de leurs demandes en nourriture, en certains éléments minéraux, en eau, en sources énergétiques, en espace libre, etc., est supérieure à ce qui est réellement disponible.

2.2. Les relations interspécifiques
Lacompétition interespèce ne diffère pas de la compétition intraespèce. Elle agit généralement pour la nourriture ou le territoire.
Lors de prédation, le prédateur est un organisme libre qui recherche une nourriture vivante; il tue sa proie pour s'en nourrir. Un prédateur peut subsister aux dépens d'une ou plusieurs espèces. Les prédateurs jouent un rôle important dans l'équilibre biologique; ils ont une action limitante ou régulatrice sur les populations des espèces proies.
Le terme parasite est employé lorsque l'organisme "exploiteur" est petit et qu'il vit sur ou dans l'hôte qui sert alors de source d'énergie et d'habitat.
Le commensalisme est la relation entre deux individus d'espèces différentes dont l'un profite de l'autre sans toutefois lui nuire ou lui apporter un quelconque avantage.
Pour les végétaux, on parlera rarement de commensalisme, mais plutôt d'épiphytisme. C’est le cas par exemple de mousses et de lichens vivant sur les troncs d'arbres.
Il y a mutualisme ou symbiose si l'association des deux êtres vivants entraîne des bénéfices réciproques. Un des cas les plus connus est celui des lichens où une algue est associée avec un champignon. L'algue fournit au champignon les glucides élaborés par la photosynthèse et en échange, le champignon assurerait l'hébergement et la protection



2.DYNAMIQUE DES POPULATIONS

Caractéristiques des populations
La répartition spatiale:
Sur une surface donnée, les individus peuvent être répartis de différentes façons:
- uniforme (rare dans la nature, mais fréquente dans les milieux artificiels, tels que les plantations)
- contagieuse (par groupe, c’est la répartition la plus fréquente)
- au hasard (chez des espèces qui n'ont aucune tendance à l’agrégation comme les plantes supérieures pour lesquelles la dispersion des semences est assurée par le vent)
La densité est le nombre d'individus d'une espèce donnée par unité de surface. On peut la mesurer par comptage direct des individus ou l'évaluer par comptage indirect sur toute la surface ou par échantillonnage sur une portion de celle-ci.
La croissance est la variation numérique par unité de temps des individus au sein de la population. Elle dépend essentiellement de la natalité et de la mortalité, mais aussi de l'émigration et de l'immigration.
La durée de vie est définie selon 3 types de courbes de survie:

courbes_survie.jpg

Pour de nombreux mammifères, beaucoup d'individus ont la même durée de vie et meurent relativement âgés. Dans le cas de l'hydre d'eau douce, le coefficient de mortalité reste constant pendant toute la durée de la vie. Pour les invertébrés (huître), diverses espèces d'oiseaux et les poissons, la courbe correspond à une mortalité élevée aux stades jeunes.
Le sex ratio est le rapport des sexes, il varie avec les espèces considérées et au cours du développement de l'individu, depuis la fécondation de l’œuf jusqu'à l'état adulte.

Répartition des populations :
La niche écologique d'une espèce est déterminée par:
-sa position dans la chaîne trophique,
-son domaine vital,
-son type d'activité,
-ses éventuelles adaptations.
Rem: La niche écologique peut varier au fil des saisons (oiseaux migrateurs).
L'habitat est l'endroit (le biotope) où vit l’espèce considérée. Il est caractérisé par un ensemble de facteurs abiotiques et correspond à une aire de dimensions variables où les conditions dominantes sont homogènes.
L'aire de répartition est la surface occupée naturellement par une population ou par toutes les populations d'une espèce. Cette surface peut être très variable:
EXEMPLE :
Le genêt de Corse vit uniquement en Corse, c'est de l'endémisme (aire très restreinte). Le genêt d'Angleterre occupe une aire européenne-atlantique.

Fluctuations des populations
La puissance d'expansion correspond au taux d'accroissement potentiel sans aucune régulation. Exemple: une bactérie se divise pour donner naissance à deux bactéries toutes les 20 minutes.
Le taux d'accroissement correspond à l'augmentation d'une population. Il est limité par différents facteurs abiotiques ou par des facteurs directement liés à la densité de la population (ex: effet de masse, cannibalisme) ou encore par l'influence de la prédation.
La capacité limite d'un milieu est la quantité d'individus que peut supporter ce milieu sans dommage pour celui-ci. Exemple: Si la vitesse à laquelle pâture le bétail égale la vitesse de régénération du tapis végétal, la surface envisagée a atteint sa capacité limite. Lorsque celle-ci est dépassée, il y a surpâturage, donc appauvrissement de la végétation et finalement dégradation du sol par érosion. Dans la nature, la population animale régresse alors jusqu'à régénération d'une couverture végétale suffisante. C'est le phénomène d'autorégulation.

Exemple 1 :
Accroissement de la population de bactéries
Courbe exponentielle (doublement à chaque génération). C’est une courbe continue sans facteur limitant !

Exemple 2 :
Accroissement de la population de ténébrions
Courbe sigmoïde. C’est une courbe avec des facteurs limitants (manque de nourriture, manque de place, substance toxique,…)! Les facteurs limitants déterminent la capacité limite d’un écosystème (taille maximale d’une population dans un milieu).
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Régulations des populations :
Loi de Volterra sur la dynamique des relations prédateurs-proies (on considère 1 prédateur et 1 proie):
« Les tailles des populations d’un prédateur et d’une proie fluctuent périodiquement même dans des conditions environnementales constantes avec des maximums décalés »
Les facteurs de régulations sont :

- dépendants de la densité (quantité de nourriture, présence de prédateurs, stress influençant la reproduction, manque d’espace induisant une baisse de fécondité)
- indépendants de la densité (climat, qualité de nourriture, composition du sol). Les fluctuations des populations sont alors irrégulières, non cycliques.

Le développement épidémique consiste en la prolifération excessive d’une population, suivi de son effondrement presque total.
Exemple : Les chenilles de la tordeuse du mélèze. Après pullulation, la nourriture est rare, donc les femelles font moins d’œufs, les aiguilles de mélèzes moins riches et le nombre de prédateurs plus important, donc la mortalité des chenilles augmente et l’espace vient à manquer, donc émigration hors de l’écosystème.

Equilibre dans un écosystème

Lorsqu’une proie prolifère, le nombre de ses prédateurs augmente, faisant diminuer le nombre de proies, qui va faire diminuer la population de prédateurs. Les espèces se contrôlent ainsi les unes les autres. Il s’établit dons un équilibre biologique.

Cet équilibre peut être rompu par :
- des facteurs climatiques (exemple : sécheresse qui dure)
- des facteurs dépendants d’êtres vivants (exemple : maladie apportée par une espèce)
- l’action de l’homme (soit en surprotégeant une espèce, soit en exterminant une autre estimée nuisible)

Remarque : Dans un système équilibré, les effectifs des différentes espèces varient peu !


3. LES ADAPTATIONS

Définition :
L’adaptation est l’ensemble des caractéristiques (et de leurs modifications) qui permettent à une espèce de se maintenir dans un milieu donné, et, lors de changements de cet environnement, de survivre et de continuer à se reproduire. Ces caractéristiques peuvent être physiques ou comportementales. Le phénomène d’adaptation est lié au processus d'évolution par selection naturelle.

Caractères adaptatifs :
L’adaptation est la possibilité pour une espèce de développer de nouvelles armes pour survivre dans un environnement inhabituel. Chaque espèce possède en effet un certain nombre de caractères dits adaptatifs, qui maintiennent l’adéquation entre l’espèce et son milieu. Les caractères adaptatifs permettent l’utilisation optimale des conditions et des ressources de l’environnement, la défense adéquate contre les prédateurs et la protection contre toute autre condition défavorable à la survie de l’espèce.
Exemples :
1. Les bandes sur les coquilles des escargots. Certaines sont de couleur sombre, d’autres de couleur claire. Les coquilles majoritairement sombres absorbent en effet plus d’énergie solaire que les claires : ces escargots sont avantagés dans les microclimats frais et ombreux (en revanche, ils risquent la mort par choc thermique dans les endroits chauds et ensoleillés).
2. Les phasmes ont une allure et une couleur qui les font passer pour des brindilles.
3. Certaines orchidées attirent les pollinisateurs par leur ressemblance avec des abeilles femelles et fixent ainsi leur pollen sur le dos du visiteur trompé : la reproduction de l’orchidée en est facilitée.
On distingue notamment :
- Les adaptations adaptations physiques.
Exemple : dans les déserts chauds, où l’eau est extrêmement rare et les températures élevées, les dromadaires sont capables de fabriquer de l’eau en oxydant les réserves graisseuses contenues dans leur bosse pour survivre à la sécheresse et la chaleur. C’est aussi le cas des cactus qui développent des systèmes de stockage d’eau et sont dépourvus de feuilles pour limiter la transpiration.
- Les adaptations comportementales.
Exemple : le cri d’alarme d’une espèce de singes, les singes vervets, est différent selon que le prédateur repéré est un python, un aigle, ou un léopard. La troupe interprète le message et adapte son comportement de fuite : vers la cime des arbres pour un prédateur terrestre, vers le sol pour un prédateur volant.

Adaptations et sélection naturelle :
C’est par la sélection naturelle que se maintiennent ou disparaissent les adaptations des espèces, sous la pression des forces sélectives de l’environnement qui s’exercent depuis des millions d’années. On ne sait pas si c’est l’environnement qui agit directement sur les individus ou si ce sont les variations anatomiques et physiologiques au sein d’une espèce qui favorisent certains individus. Ce serait ensuite à partir de ces individus, mieux armés pour vivre dans leur nouvel environnement (et donc pour se reproduire), qu’apparaîtraient de nouvelles caractéristiques au sein de la population.

1. Des nécessités contradictoires :
Le phénomène d’adaptation est un compromis entre des exigences contradictoires, qui peuvent être, par exemple, la nécessité pour les membres d’une espèce d’être reconnaissables par leurs partenaires, associée à l’impératif de se protéger des prédateurs. Certains poissons qui présentent des colorations très vives en période de reproduction, ce qui favorise leur reconnaissance par leurs partenaires sexuels, se trouvent par là même exposés face à leurs prédateurs. Cela pourrait expliquer pourquoi certaines espèces conservent des caractéristiques qui semblent les désavantager.
2. Des Changements environnementaux :
Lorsque l’environnement change, la plupart des adaptations développées par les espèces dans leur milieu précédent ne sont plus valables. Leur survie est donc compromise. Seuls les individus qui, par hasard, possèdent certaines caractéristiques adaptées au nouvel environnement pourront perpétuer l’espèce. De génération en génération, les individus les plus adaptés seront sélectionnés. C’est le cas, par exemple, des résistances bactériennes aux antibiotiques. La plupart des individus d’une population de bactéries soumises à un antibiotique vont mourir. Mais il se peut que quelques individus possèdent un gène de résistance. Ils seront les seuls à survivre et à se reproduire, donnant cette fois une population en majorité résistante à l’antibiotique.
Remarque : Les adaptations des espèces sont des phénomènes en général lents. Qu’une espèce soit parfaitement adaptée à son milieu peut prendre des millions d’années.
3. Des adaptations convergentes :
Face à un même milieu et à des conditions de vie identiques, des espèces totalement différentes et très éloignées peuvent présenter des adaptations similaires, dites convergentes. Les oiseaux (vertébrés à sang chaud), les chauves-souris (mammifères) et les insectes volants telles les libellules (invertébrés) ont, parallèlement, développé des ailes et occupé les airs.


4. LES CYCLES DE LA MATIERE

Introduction:
- Qu'est-ce qu'un cycle?

Un cycle est une suite de phénomènes qui ont lieu dans un ordre donné afin de se retrouver au point de départ.
- Pourquoi parler de cycle de la matière en écologie?
Les plantes ont besoin de gaz carbonique (CO2), d’eau (H2O) et de substances minérales pour leur alimentation La matière végétale est constamment renouvelée par photosynthèse. Une partie de la matière fabriquée passe dans les chaînes alimentaires et donc assimilée par les consommateurs. Leurs cadavres et excréments servent alors de nourriture aux décomposeurs, qui vont dégrader les matières végétales et animales jusqu’à ce qu’elles soient à nouveau assimilables par les plantes !!!
RIEN DE SE CREE, RIEN NE SE PERD, TOUT SE TRANSFORME !!!!!!

4.1. Cycle de l'eau:
L'eau se trouve sur notre planète sous plusieurs formes: pluie. nuages, brouillars, neige, glace, buée,....
Elle peut se trouver à l'état solide, liquide ou gazeux. Voici comment se nomment les différentes transformations pour le passage d'un état à l'autre:
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Voici comment se fair le cycle de l'eau:

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Je vous rends attentifs à la présence sur le dessin des champs et des villes. Les eaux sont utilisées pour notre consommation (douche, boisson, arrosage,...). après passage dans des stations d'épurations qui rendent les eaux propres à la consommation. Les eaux usées sont renvoyées dans le cycle naturel de l'eau, mais hélas chargées de substances tels des nitrates, des carbonates, des hormones qui vont bouleversés l'équilibre des espèces aquatiques. Exemple: L'eutrophisation:
L’eutrophisation est en fait une pollution nutritionnelle naturelle de certains écosystèmes aquatiques qui reçoivent trop de matières nutritives assimilables par les algues (Azote, Phosphore, oligoéléments) et que celles-ci prolifèrent.

Espèces en concernées :
- Phytoplancton (algues microscopiques en suspension)
- Diatomées fixées (algues microscopiques)
- Algues filamenteuses fixées
- Grandes algues envahissant parfois
- Végétaux supérieurs

Causes :
L'eutrophisation résulte d'un apport excessif de nutriments venant des eaux de ruissellement et des torrents…:
- azote (des nitrates provenant des engrais ou des rejets industriels)
- carbone (carbonates, hydrogénocarbonates, dioxyde de carbone, matières organiques...)
- phosphore (les phosphates venant des engrais et des lessives).

Ce processus :
L'eutrophisation peut se décomposer plusieurs étapes :
  1. des nutriments, notamment les phosphates et les nitrates issus de l'agriculture, sont déversés en grande quantité dans le milieu aquatique ;
  2. les eaux ainsi enrichies permettent la multiplication rapide des végétaux aquatiques, en particulier la prolifération d'algues;
  3. la lumière n'atteignant plus les zones profondes du fait du développement des algues ou des plantes flottantes — telles les lentilles d'eau (Lemna sp.) — la respiration provoque un appauvrissement en oxygène;
  4. il peut en résulter la mort d'organismes aquatiques aérobies — insectes, crustacés, poissons, mais aussi végétaux —, dont la décomposition, consommatrice d'oxygène, amplifie le déséquilibre ;
  5. le milieu devient alors rapidement hypoxique puis anoxique (diminution en oxygène), d’autant plus vite que certaines bactéries utilisent de l’oxygène pour dégrader les organismes morts.
  6. Les bactéries, en absence d’oxygène, ne peuvent plus dégrader toute la matière organique morte et celle-ci s’accumule dans les sédiments.
Facteurs aggravants :
Outre une richesse en nitrates, phosphates et nutriments certains facteurs physiques favorisent l'eutrophisation :
- Température élevée : les végétaux aquatiques proliférent particulièrement entre 15 et 25° C
- Eclairement fort : les espèces végétales aquatiques recherchent les fortes insolations pour leur photosynthèse.
- Courant faible : si le courant est faible les végétaux s'implantent facilement. Par ailleurs, plus le courant est faible moins le milieu se renouvelle ce qui favorise le développement du phytoplancton.


Les cycles du carbone et de l'azote:
voire ici



5. LES FLUX D’ENERGIE DANS UN ECOSYSTEME :

Définition :
L’énergie est la capacité à provoquer un changement ou à produire un travail (exemples : synthèse de macromolécules, capture de proie).
!!! L’activité physique est une source de dépense énergétique et non pas de flux !!!

Le flux d’énergie est l’énergie transmise le long de la chaîne alimentaire. Chaque maillon ne transmet qu’une partie de l’énergie qu’il a reçue, le reste étant perdu.

Flux d’énergie dans un écosystème:

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I : Aliments ingérés
A : Nutriments assimilés
NA : Nutriments non assimilés
R : Respirations (besoin énergétique)
PS : Production secondaire de tissus

L’énergie n’est pas recyclable !!!
Chaque individu utilise une partie de sa nourriture comme énergie. Une grande partie de cette énergie présente dans les molécules organiques nutritives est perdue sous forme de chaleur.
Une production continue d’énergie solaire est essentielle pour les organismes photosynthétiques autotrophes (algues et plantes, qui fabriquent leur propre nourriture) fabriquent de la matière organique. Sans le soleil, il n’y aurait plus de matière nutritive pour les consommateurs et la vie cesserait !!!!
Cette perte d’énergie explique que dans un écosystème, la biomasse (poids de la matière vivante dans un écosystème à un moment donné) des consommateurs diminue à chaque niveau ; c’est la notion de bioaccumulation!
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Les pyramides écologiques :
Définition :
Les pyramides sont des représentations graphiques du fonctionnement d’un écosystème. Elles se construisent par superposition de rectangles de même largeur, mais dont la longueur est proportionnelle à l’importance du paramètre mesuré.

a. pyramide des nombres :
On constate dans chaque habitat:
- plus de végétaux que d’animaux
- plus d’herbivores que de carnivores
- le nombre d’individus décroît lorsqu’on passe au niveau trophique suivant, tandis que la taille augmente.

1 homme
4,5 veaux
5 millions de luzernes

b. pyramide des biomasses :
Les rectangles sont proportionnels au poids des individus.
La pyramide des biomasses représente mieux les relations alimentaires, car elle exprime la biomasse présente à un moment donné, à chaque niveau de a chaîne.

58 kg d’homme
1125 kg de veau
8925 kg de luzerne

Si un lapin mange un 1 kg de luzerne, cela ne représentera en fait pas 1 kg de viande :
- une partie serte pour le fonctionnement de l‘organisme du lapin
- une partie est perdue sous forme de déchets ou de chaleur
- une partie sert de viande de lapin

Les scientifiques appliquent la règle des 10% : ainsi 1000kg de luzerne font vivre 100kg de lapins, qui feront vivre 10Kg de renards. Cela explique pourquoi sur un territoire les renards sont moins nombreux que les lapins, eux-mêmes moins nombreux que les végétaux.
Exemple : 16 kg de maïs permettent d’obtenir 1 kg de bœuf, dont seulement 0.75 kg seront utilisés par l’homme.

c. pyramide des énergies :
Cette pyramide indique la quantité d’énergie accumulée par unité de temps et de surface à chaque niveau trophique. Elle correspond à la productivité nette de chaque niveau.

1320 kj homme / jour
72000 kj veau / jour
280000 kj luzerne / jour



6. EFFET DE SERRE:

effet_de_serre.jpg



Sans effet de serre, la température de la Terre serait de -15°C en moyenne au lieu de 15°C -> l’effet de serre est BENEFIQUE.
Les dangers viennent de l’homme qui modifie et amplifie cet effet conduisant à un réchauffement de la planète (changement climatique).

Quels sont les gaz à effet de serre?
Les plus importants sont:
VAPEUR D’EAU (H20) et GAZ CARBONIQUE (CO2).
Mais il y a également:
- des gaz « naturels » :
METHANE (CH4), PROTOXYDE D’AZOTE (N20), OZONE (O3)
- des gaz « artificiels : gaz industriels (absorbent très fortement les infrarouges et durée de vie très longue dans atmosphère): HALOCARBURES.

gaz_effet_serre.jpg
1. Le Gaz Carbonique:
Il est produit naturellement (exemple: photosynthèse), mais l’homme l’augmente par:
- la combustion des énergies fossiles
(charbon, pétrole, gaz,…)
- certaines industries
evolution_CO2.jpg
1. Le méthane:
Il est produite naturellement (exemple: putréfaction organique), mais l’homme l’augmente par:
- l'élevage de ruminants
- la culture de riz(zones humides)
- les décharges d’ordures et compostage
- fuites de gaz des exploitations pétrolières et gazières

3. Les Halocarbures proviennent des:
- gaz propulseurs (CFC)
- fuites de gaz réfrigérants
- certains procédés industriels (exemple: composants d’ordinateurs)

4. Le Protoxyde d’azote provient des:
- engrais azotés pour les cultures
- certains procédés chimiques

5. L’Ozone: naturellement présent dans l’atmosphère, mais l’homme augmente indirectement par la combustion d’hydrocarbures (transports terrestre et aériens).

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Dessin 1: Répartition de émissions de gaz à effet de serre par secteur (France, 1998)

Pourquoi la planète se réchauffe-t'elle?
Le Réchauffement a déjà commencé: + 0,5°C depuis le début du siècle
rechauffement.jpg
Aujourd’hui, l’homme a modifié la situation « comme si » le soleil avait augmenté sa puissance de 1%!!!!!
homme_atmosphere.jpg
Que va-t-il se passer plus tard??????
1. La température moyenne de la planète va continuer d’augmenter de 1 à 7°C pour le prochain siècle:
2. Les échanges d’eau entre la Terre et l’atmosphère vont augmenter: il va pleuvoir plus souvent et plus fort.
3. Il y aura un réchauffement plus important: la nuit – l’hiver – aux pôles – sur les continents.

Quelles seront les conséquences?
Il y a des INDICES (pas de preuves formelles) que les phénomènes extrêmes vont augmenter:
*Pour le cycle de l’eau: INONDATIONS et SECHERESSES (extension des zones arides)
*Modification des courants marins (Ex: Gulf Stream et reroidissement en Europe)
*Augmentation des maladies tropicales (dues aux précipitations et températures)
*Augmentation des tempêtes (sans pouvoir prévoir les localisations)
*Augmentation des ouragans (évacuation rapide par l’atmosphère d’une fraction de son énergie): Atmosphère plus chaud -> plus énergétique -> libération plus fréquentes et plus énergétiques (donc plus déstructrices)
*Fonte des glaciers et de la banquise, d'oû une élévation du niveau des mers et océans, menaçant certaines régions.
fonte_glaciers.jpg



Que peut-on faire?

1. Cesser immédiatement d’émettre des gaz à effet de serre?
NON: La durée de vie des gaz déjà présents est très longue, nous ne ferions que stabiliser et le phénomène continuerait encore quelques siècles!!!

Les gaz peuvent être retirés de l’atmosphère:
- par des phénomènes physique: la pluieou la condensationenlève la vapeur d’eau
- par des phénomènes chimiques: la photosynthèserécupère le CO2
-par des phénomènes radiatifs: les rayons cosmiques cassent des molécules

2. Retirer rapidement le surplus de gaz à effet de serre dans l’atmosphère?
NON: Il n'y a pas de procédés connus. Les puits de carbone naturels fonctionnent trop lentement (sols, arbres, océans,…)

3. Émettre des précurseurs d’aérosols?
AEROSOL: suspension de gouttelettes ou de poussières dans l’air
= POUSSIERE, GAZ favorisant la condensation de l’eau, VOLCANISME.
Les précurseurs (par exemple le nuage de poussière quand on passe le balai) vont devenir suite à des réactions chimiques des nuages dans l’atmosphère qui atténueront l’effet de serre en empêchant la lumière de passer.

MAIS: Les aérosols ont une durée de vie très courte et ne s’accumulent pas!!!



LIENS:
quelques vidéos
(lecteur realplayer nécessaire: cliquer sur l'image: nature et environnement, puis sur l'image écologie)

animation: le cycle du carbone
animation: le cycle de l'eau
animation: le cycle naturel et domestique de l'eau