L'écosystème et ses interactions

Exercice 1 — Composantes et interactions dans un écosystème lacustre
Corrigé :
1. Deux facteurs abiotiques : température (faible en altitude → limite la vitesse de reproduction du phytoplancton) et luminosité (conditionne la photosynthèse du phytoplancton ; diminue avec la profondeur). Tout autre facteur pertinent (O₂ dissous, pH) est accepté avec justification.
2. Chaîne proposée : Phytoplancton (N1) → Daphnie (N2) → Truite (N3) → Héron (N4). La truite est au niveau trophique 3 (consommateur secondaire). Les bactéries constituent le réseau détritivore (non dans la chaîne principale mais indispensables au recyclage).

Exercice 2 — Types d'interactions biotiques
Corrigé :
1. Le mutualisme est une interaction bénéfique pour les deux partenaires : bilan (+/+). Exemple : pollinisateur/fleur. Le parasitisme est bénéfique pour le parasite et néfaste pour l'hôte : bilan (+/−). Exemple : tique/mammifère.
2. Il s'agit d'une symbiose mutualiste (ou mutualisme obligatoire, car les deux partenaires dépendent l'un de l'autre). Bilan (+/+) : les fourmis bénéficient d'une source de nourriture ; le champignon est protégé, cultivé et ne se reproduit que grâce aux fourmis.
3. La compétition interspécifique s'instaure (−/−) car les deux espèces exploitent la même ressource. Le principe de exclusion compétitive (loi de Gause) prédit qu'à terme, une des deux espèces exclura l'autre, sauf si elles se spécialisent sur des ressources différentes (partage de niche).

Exercice 3 — Transfert d'énergie dans un réseau trophique
Corrigé :
1. PPB = 500 000 × 2 % = 10 000 kJ/m²/an.
2. Respiration végétaux = 10 000 × 40 % = 4 000 kJ. PPN = 10 000 − 4 000 = 6 000 kJ/m²/an.
3. Herbivores (N2) : 6 000 × 10 % = 600 kJ. Carnivores N3 : 600 × 10 % = 60 kJ/m²/an.
4. À chaque transfert, 90 % de l'énergie est perdue (chaleur, respiration, excrétion). Après 4-5 niveaux, la quantité d'énergie disponible est si faible qu'elle ne peut plus soutenir une population viable.

Exercice 4 — Successions écologiques
Corrigé :
1. C'est une succession secondaire : après l'incendie, le sol est toujours présent avec sa banque de graines et ses micro-organismes. La recolonisation repart d'un état perturbé, non d'un substrat vierge.
2. Le climax est l'état d'équilibre stable vers lequel tend un écosystème au terme de la succession. Il est remis en question car : (a) les perturbations (tempêtes, incendies, changements climatiques) empêchent souvent d'atteindre un vrai « équilibre » ; (b) la notion suppose un état final unique alors que plusieurs états stables alternatifs peuvent exister.
3. La forêt tropicale est plus résiliente grâce à la redondance fonctionnelle : si une espèce disparaît, d'autres peuvent assurer la même fonction écologique. En forêt boréale, chaque espèce est plus difficile à remplacer en cas de perte.

Exercice 5 — Perturbations et biodiversité
Corrigé : Une espèce invasive est une espèce introduite hors de son aire d'origine (volontairement ou non) qui prolifère au détriment des espèces locales. Elle perturbe l'écosystème en : (1) entrant en compétition avec les espèces indigènes pour les ressources, pouvant les éliminer ; (2) perturbant les réseaux trophiques (absence de prédateurs naturels = population incontrôlée) ; (3) modifiant le biotope.
Exemple : La Jussie (Ludwigia sp.) introduite dans les zones humides françaises forme des tapis denses qui asphyxient les herbiers aquatiques indigènes, réduisent l'O₂ dissous et menacent la faune piscicole. Autre exemple accepté : le raton laveur, la tortue de Floride, le frelon asiatique (avec justification des effets).