Écosystèmes : interactions, dynamique et services

1. a)Introduction. Une forêt est un écosystème : une biocénose en interaction avec son biotope. La valeur sélective d’un individu est son aptitude à survivre et à laisser des descendants fertiles ; une interaction se classe d’après son effet (+, − ou 0) sur celle de chaque partenaire. 1. Compétition (− / −). De jeunes hêtres d’une trouée se disputent la lumière, l’eau et les ions du sol : chacun réduit la croissance de l’autre. 2. Exploitation (+ / −). La prédation (un rapace et un campagnol) et l’herbivorie (un chevreuil qui broute un jeune chêne) ; le parasitisme, où le parasite vit aux dépens de son hôte sans le tuer vite (le cynips dont la larve vit dans une galle de l’églantier). 3. Coopération (+ / +). Le mutualisme, dont la symbiose : dans une mycorhize, le champignon cède eau et phosphates, l’arbre des glucides. Le bilan peut changer avec le milieu. 4. Un réseau qui structure l’écosystème. Ces liens règlent les effectifs des populations, la biodiversité (une espèce clé de voûte en maintient beaucoup d’autres) et le fonctionnement (production, recyclage de la matière). Conclusion. Classées par leurs effets sur la valeur sélective, les interactions organisent la forêt. (3)
2. b)Introduction. Même sans action humaine, une forêt change sans cesse. 1. Un équilibre qui bouge. Les effectifs des populations (campagnols, chenilles, jeunes arbres) fluctuent autour d’un état moyen : il n’y a pas d’équilibre immobile, mais un équilibre dynamique. 2. Des perturbations. Tempête, incendie, maladie (la chalarose tue les frênes), sécheresse ou coupe détruisent une partie de la biomasse ; leurs causes sont externes (climat, parasite introduit) ou internes (pullulation d’une espèce). 3. La résilience. Après la perturbation, une succession recolonise le milieu et l’écosystème retrouve un état comparable à l’état initial, pas identique. Elle est favorisée par la complexité du réseau et la diversité fonctionnelle : si plusieurs essences forment le couvert, la perte de l’une est compensée ; la diversité génétique (quelques frênes tolérants) joue aussi. 4. Le seuil. Si la perturbation est trop forte ou trop fréquente (incendies répétés avant la récupération), un seuil est franchi : l’écosystème bascule vers un autre état stable (une lande), la perturbation est irréversible. Conclusion. L’équilibre d’une forêt est dynamique : elle encaisse les perturbations jusqu’à un seuil. (3)

Erreur fréquente — Classer l’herbivorie en compétition : le chevreuil gagne, le chêne perd, c’est une exploitation.

1. a)Végétaux → herbivores : 1 280 ÷ 16 000 × 100 = 8 %. Herbivores → carnivores : 96 ÷ 1 280 × 100 = 7,5 %. Les deux valeurs sont proches de l’ordre de grandeur de 10 % (qui varie d’environ 5 à 20 %) : à chaque niveau, plus des neuf dixièmes de la production ne sont pas transmis. (1,5)
2. b)L’énergie non transmise correspond à la matière non consommée (feuilles non mangées, animaux morts) et non assimilée (excréments), utilisée par les décomposeurs, et surtout à l’énergie dépensée par la respiration, dissipée en chaleur. L’élève confond matière et énergie : les décomposeurs rendent aux chênes de la matière (CO₂, ions minéraux), jamais de l’énergie ; les chênes n’utilisent que l’énergie lumineuse. L’énergie traverse l’écosystème, la matière y est recyclée. (1,5)
3. c)La chute de litière (4,7) est un flux interne : hors bilan. Sorties : 6 + 4,5 = 10,5. Bilan : 12 − 10,5 = + 1,5 t C·ha⁻¹·an⁻¹ : positif, la chênaie est un puits de carbone. En CO₂ : 1,5 × 44 ÷ 12 = 5,5 t de CO₂ par hectare et par an retirées de l’atmosphère. (1,5)
4. d)Photosynthèse : 12 × 0,7 = 8,4. Bilan : 8,4 − 10,5 = − 2,1 t C·ha⁻¹·an⁻¹. Cette année-là, la chênaie rejette plus de carbone qu’elle n’en fixe : elle devient une source. Des sécheresses répétées peuvent donc réduire, voire annuler, le stockage de carbone des forêts. (1,5)

Piège — Diviser dans le bon sens : production du niveau supérieur ÷ production du niveau inférieur, un rendement est toujours inférieur à 100 %.

1. a)Les sphaignes fixent du CO₂ par photosynthèse et fabriquent de la matière organique. D’habitude, les décomposeurs minéralisent la matière morte et rendent le CO₂ à l’atmosphère. Ici, l’eau, le manque de dioxygène et l’acidité freinent fortement leur activité : la décomposition est bien plus lente que la production, le cycle du carbone reste incomplet ; la matière organique s’accumule en tourbe et son carbone est stocké durablement (bilan entrées − sorties positif). (2)
2. b)Drainée, la nappe est à 48 cm sous la surface : la tourbe supérieure est exposée à l’air. Le dioxygène permet aux décomposeurs de minéraliser une tourbe accumulée depuis très longtemps, ce qui libère du CO₂ : 9,6 t éq. CO₂·ha⁻¹·an⁻¹. En outre, les sphaignes ne couvrent que 5 % de la surface : il ne se forme presque plus de tourbe. Les sorties dépassent les entrées : le stock est devenu une source de gaz à effet de serre. (2)
3. c)Émissions évitées par hectare : 9,6 − 2,1 = 7,5 t éq. CO₂ ; sur 30 ha : 7,5 × 30 = 225 t éq. CO₂ par an. Les trois quarts de 9,6 valent 7,2 ; or la baisse est de 7,5 > 7,2 : les émissions ont baissé de plus des trois quarts (environ 78 %). Mesurer chaque année, au même mois, sur les mêmes 30 quadrats de même surface est un protocole reproductible : les différences d’une année à l’autre viennent bien de la tourbière, pas de la méthode ni de la saison. (2)
4. d)L’affirmation est excessive. Certes, la nappe est remontée (14 cm), les sphaignes progressent (de 5 % à 43 %) et les émissions ont fortement baissé. Mais la tourbière émet encore 2,1 t éq. CO₂·ha⁻¹·an⁻¹ au lieu de stocker du carbone, et les sphaignes ne couvrent pas encore la moitié de la surface. À un millimètre de tourbe par an, reconstituer la tourbe perdue prendra des siècles : la résilience est lente et impose un suivi à long terme. Services retrouvés : régulation (stockage de carbone, débit de l’eau, qui limite crues et étiages), maintien d’espèces rares, services culturels (promenade, paysage) : c’est de l’ingénierie écologique de restauration. (2)

Méthode — Pour juger une restauration, comparer chaque indicateur à l’état initial visé, pas seulement à l’état dégradé.