Lycée · 2ⁿᵈᵉ · SVT (2nde)
Les flux de matière et d'énergie dans les écosystèmes
Producteurs, consommateurs et décomposeurs : comprendre les transferts de matière et d'énergie au sein des écosystèmes (programme de 2nde, Enjeux planétaires contemporains)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Quel est le rôle des producteurs primaires dans un écosystème ?
- A. Consommer des animaux
- B. Synthétiser de la matière organique à partir de matière minérale
- C. Dégrader la matière organique morte
- D. Prédater les herbivores
Réponse
B. Synthétiser de la matière organique à partir de matière minérale — Les producteurs primaires (végétaux, algues) sont des autotrophes qui fabriquent de la matière organique par photosynthèse.
Laquelle de ces propositions décrit correctement un consommateur secondaire ?
- A. Un végétal
- B. Un herbivore
- C. Un carnivore qui mange des herbivores
- D. Un décomposeur
Réponse
C. Un carnivore qui mange des herbivores — Le consommateur secondaire est un carnivore de premier ordre qui se nourrit des herbivores (consommateurs primaires).
Quel gaz est capté par les plantes lors de la photosynthèse ?
- A. Oxygène (O₂)
- B. Azote (N₂)
- C. Dioxyde de carbone (CO₂)
- D. Méthane (CH₄)
Réponse
C. Dioxyde de carbone (CO₂) — Les chloroplastes captent le CO₂ atmosphérique pour synthétiser des glucides en présence de lumière.
Quel produit gazeux est libéré par la photosynthèse ?
- A. CO₂
- B. O₂
- C. N₂
- D. H₂
Réponse
B. O₂ — La photosynthèse libère de l'oxygène (O₂) comme sous-produit de la photolyse de l'eau.
Dans une chaîne alimentaire, la flèche représente :
- A. Le sens de la prédation (qui mange qui)
- B. Le transfert de matière et d'énergie vers le prédateur
- C. Le déplacement physique des organismes
- D. Le sens du cycle de la matière
Réponse
B. Le transfert de matière et d'énergie vers le prédateur — La flèche indique le sens du transfert de matière et d'énergie : elle va de la proie vers le prédateur.
Un décomposeur transforme la matière organique en :
- A. Matière organique plus complexe
- B. Matière minérale
- C. Énergie lumineuse
- D. Biomasse animale
Réponse
B. Matière minérale — Les décomposeurs (bactéries, champignons) minéralisent la matière organique morte en composés minéraux simples (CO₂, H₂O, ions).
Quelle est la principale source d'énergie pour la photosynthèse ?
- A. La chaleur du sol
- B. La lumière solaire
- C. L'énergie chimique du sol
- D. Les nutriments minéraux
Réponse
B. La lumière solaire — La photosynthèse utilise l'énergie lumineuse (photons) pour synthétiser des molécules organiques à partir de CO₂ et d'eau.
Parmi ces organismes, lequel est un détritivore ?
- A. Lapin
- B. Ver de terre
- C. Aigle
- D. Blé
Réponse
B. Ver de terre — Le ver de terre est un détritivore : il fragmente mécaniquement la matière organique morte (litière) dans le sol.
La PPN est différente de la PPB car :
- A. Les producteurs respirent et consomment une partie de la matière qu'ils produisent
- B. La PPN inclut l'énergie solaire totale
- C. La PPB ne comprend pas les décomposeurs
- D. La PPN est toujours supérieure à la PPB
Réponse
A. Les producteurs respirent et consomment une partie de la matière qu'ils produisent — PPN = PPB − R(producteurs). La respiration cellulaire des producteurs consomme une part de la PPB, donc PPN < PPB.
Un réseau trophique est :
- A. Une seule chaîne alimentaire linéaire
- B. Un ensemble de chaînes alimentaires interconnectées dans un écosystème
- C. La liste des producteurs primaires d'un milieu
- D. Le cycle de la matière entre sol et atmosphère
Réponse
B. Un ensemble de chaînes alimentaires interconnectées dans un écosystème — Le réseau trophique représente l'ensemble des relations alimentaires, formant un maillage complexe de chaînes interconnectées.
Quel organisme est un producteur primaire aquatique ?
- A. Hareng
- B. Zooplancton
- C. Phytoplancton
- D. Dauphin
Réponse
C. Phytoplancton — Le phytoplancton (algues microscopiques) est le principal producteur primaire des écosystèmes marins et lacustres.
Les nutriments minéraux libérés par les décomposeurs peuvent être utilisés par :
- A. Les consommateurs secondaires uniquement
- B. Les producteurs primaires
- C. Les prédateurs du sommet
- D. Les détritivores seulement
Réponse
B. Les producteurs primaires — Les nutriments minéraux (NO₃⁻, PO₄³⁻…) libérés par la décomposition sont absorbés par les producteurs (racines des plantes) pour synthétiser de la matière organique.
Niveau moyen — 12 questions
Quel est l'ordre de grandeur du rendement trophique entre deux niveaux successifs ?
- A. 1 %
- B. 10 %
- C. 50 %
- D. 90 %
Réponse
B. 10 % — En moyenne, seulement 10 % de l'énergie d'un niveau trophique est transféré au niveau suivant. Cette règle empirique explique la courte longueur des chaînes alimentaires.
Si la productivité des herbivores d'un écosystème est de 200 kJ·m⁻²·an⁻¹, quelle est la production attendue des carnivores de premier ordre ?
- A. 200 kJ·m⁻²·an⁻¹
- B. 20 kJ·m⁻²·an⁻¹
- C. 2 000 kJ·m⁻²·an⁻¹
- D. 2 kJ·m⁻²·an⁻¹
Réponse
B. 20 kJ·m⁻²·an⁻¹ — Avec un rendement de 10 %, les carnivores reçoivent 10 % × 200 = 20 kJ·m⁻²·an⁻¹.
Pourquoi les chaînes alimentaires ont-elles rarement plus de 5 niveaux trophiques ?
- A. Parce qu'il n'y a pas assez d'espèces
- B. Parce que l'énergie disponible diminue de 90 % à chaque niveau, rendant un 6e niveau difficilement viable
- C. Parce que les prédateurs refusent de manger des proies de niveau 5
- D. Parce que les décomposeurs empêchent la formation de niveaux supplémentaires
Réponse
B. Parce que l'énergie disponible diminue de 90 % à chaque niveau, rendant un 6e niveau difficilement viable — La règle des 10 % implique qu'au 5e niveau, il ne reste que 0,01 % de l'énergie initiale. Un 6e niveau ne disposerait pas d'assez d'énergie pour maintenir une population viable.
Lors de la respiration cellulaire, l'énergie est principalement dissipée sous forme de :
- A. Matière organique
- B. Lumière
- C. Chaleur
- D. Énergie cinétique
Réponse
C. Chaleur — La respiration cellulaire dégrade les molécules organiques et produit de l'énergie (ATP), mais la majeure partie est perdue sous forme de chaleur (principe de dégradation de l'énergie).
Un écosystème est un 'puits de carbone' lorsque :
- A. Sa respiration totale dépasse sa photosynthèse
- B. Sa photosynthèse dépasse sa respiration totale
- C. Ses décomposeurs sont très actifs
- D. Il n'y a pas de consommateurs
Réponse
B. Sa photosynthèse dépasse sa respiration totale — Puits de carbone : photosynthèse > respiration totale → le CO₂ atmosphérique est séquestré dans la biomasse et les sols.
Quelle fraction de l'énergie initiale des producteurs reste disponible au niveau 3 (carnivores) en appliquant le rendement de 10 % ?
- A. 10 %
- B. 1 %
- C. 0,1 %
- D. 100 %
Réponse
B. 1 % — Niveau 1 → 2 : 10 %. Niveau 2 → 3 : 10 % de 10 % = 1 % de l'énergie initiale des producteurs.
La matière organique morte non encore décomposée s'appelle :
- A. Humus
- B. Nécromasse
- C. Litière
- D. Biomasse
Réponse
B. Nécromasse — La nécromasse désigne l'ensemble de la matière organique morte (cadavres, feuilles mortes, excrétas) avant sa décomposition par les détritivores et les décomposeurs.
Quel processus réalise l'inverse de la photosynthèse en libérant du CO₂ ?
- A. La transpiration
- B. La fermentation
- C. La respiration cellulaire
- D. La photorésolution
Réponse
C. La respiration cellulaire — La respiration cellulaire (dans les mitochondries) oxyde les glucides et libère du CO₂ et de l'énergie, à l'inverse de la photosynthèse.
Quel nutriment libéré par les décomposeurs est essentiel pour la synthèse des protéines végétales ?
- A. Le calcium (Ca²⁺)
- B. L'azote (sous forme NO₃⁻)
- C. Le chlorure (Cl⁻)
- D. Le sodium (Na⁺)
Réponse
B. L'azote (sous forme NO₃⁻) — Les ions nitrate (NO₃⁻) sont la principale forme d'azote assimilée par les plantes. L'azote est indispensable à la synthèse des acides aminés et des protéines.
Dans le cycle du carbone, quelle est la principale voie d'entrée du carbone dans la biosphère ?
- A. La respiration des animaux
- B. La décomposition de la litière
- C. La photosynthèse des autotrophes
- D. La combustion des carburants
Réponse
C. La photosynthèse des autotrophes — La photosynthèse fixe le CO₂ atmosphérique en le convertissant en matière organique. C'est la principale porte d'entrée du carbone inorganique dans les écosystèmes.
Quel organisme joue le rôle d'intermédiaire entre la litière et les décomposeurs en la fragmentant mécaniquement ?
- A. Le phytoplancton
- B. Le détritivore
- C. Le carnivore tertiaire
- D. Le producteur primaire
Réponse
B. Le détritivore — Les détritivores (vers de terre, cloportes, mille-pattes) fragmentent la litière, augmentant la surface d'action des microorganismes décomposeurs.
Quelle différence y a-t-il entre flux de matière et flux d'énergie dans un écosystème ?
- A. La matière circule en sens unique, l'énergie est recyclée
- B. L'énergie circule en sens unique et se dissipe ; la matière est recyclée
- C. Les deux sont recyclés indéfiniment
- D. La matière se dissipe en chaleur, l'énergie est recyclée
Réponse
B. L'énergie circule en sens unique et se dissipe ; la matière est recyclée — L'énergie suit un flux unidirectionnel (entrée solaire → dissipation en chaleur). La matière (carbone, azote…) est recyclée par les décomposeurs et réutilisée par les producteurs.
Niveau difficile — 12 questions
Dans un écosystème où la PPB est de 4 000 g C·m⁻²·an⁻¹ et la respiration des producteurs de 2 400 g C·m⁻²·an⁻¹, quel pourcentage de la PPB représente la PPN ?
- A. 40 %
- B. 60 %
- C. 10 %
- D. 80 %
Réponse
A. 40 % — PPN = 4 000 − 2 400 = 1 600 g C·m⁻²·an⁻¹. PPN/PPB = 1 600/4 000 = 0,4 → 40 %.
Un écosystème dont la respiration totale (tous organismes confondus) dépasse la photosynthèse totale est :
- A. Un puits de carbone
- B. Une source de carbone
- C. Un réservoir de carbone neutre
- D. Un écosystème à rendement optimal
Réponse
B. Une source de carbone — Quand respiration > photosynthèse, l'écosystème émet plus de CO₂ qu'il n'en fixe : il est une source nette de carbone atmosphérique.
Quelle conséquence aurait la disparition des abeilles (pollinisateurs) sur les flux de matière d'un écosystème terrestre ?
- A. Aucune conséquence sur les flux de matière
- B. Augmentation de la productivité primaire
- C. Réduction de la reproduction végétale entraînant une chute de la productivité primaire et donc de tous les niveaux trophiques
- D. Augmentation de la biodiversité des décomposeurs
Réponse
C. Réduction de la reproduction végétale entraînant une chute de la productivité primaire et donc de tous les niveaux trophiques — Les abeilles assurent la pollinisation de nombreux végétaux. Sans elles, la reproduction et donc la productivité primaire diminueraient, appauvrissant tous les niveaux trophiques supérieurs — un effet cascade.
L'efficacité trophique mesurée est souvent différente des 10 % théoriques. Quelle raison l'explique le mieux ?
- A. Les organismes ne respirent pas tous
- B. Les espèces omnivores brouillent les niveaux trophiques, et les rendements réels varient de 5 à 20 % selon les écosystèmes
- C. Les décomposeurs captent 90 % de l'énergie
- D. La photosynthèse est plus efficace en milieu aquatique
Réponse
B. Les espèces omnivores brouillent les niveaux trophiques, et les rendements réels varient de 5 à 20 % selon les écosystèmes — La règle des 10 % est une moyenne empirique. En réalité, les rendements varient de 5 à 20 % selon les espèces, les milieux et les saisons. De plus, les omnivores occupent plusieurs niveaux, compliquant le calcul.
Qu'appelle-t-on 'redondance fonctionnelle' dans un réseau trophique ?
- A. Le fait qu'un organisme occupe deux niveaux trophiques
- B. La présence de plusieurs espèces remplissant le même rôle écologique, conférant de la résilience
- C. La répétition d'une chaîne alimentaire dans différents écosystèmes
- D. Le recyclage répété de la matière par les décomposeurs
Réponse
B. La présence de plusieurs espèces remplissant le même rôle écologique, conférant de la résilience — La redondance fonctionnelle signifie que plusieurs espèces jouent le même rôle écologique. Si l'une disparaît, les autres maintiennent la fonction, rendant l'écosystème plus résilient.
Pourquoi l'eutrophisation peut-elle paradoxalement réduire la biodiversité malgré une hausse initiale de la productivité primaire ?
- A. Les algues sont toxiques pour tous les organismes
- B. La prolifération d'algues entraîne une désoxygénation des eaux profondes lors de la décomposition, asphyxiant la faune benthique
- C. Les herbivores disparaissent car ils ne mangent pas d'algues
- D. La photosynthèse des algues absorbe trop de CO₂
Réponse
B. La prolifération d'algues entraîne une désoxygénation des eaux profondes lors de la décomposition, asphyxiant la faune benthique — Lors de la mort des algues, leur décomposition par les bactéries aérobies consomme tout l'oxygène dissous. Les eaux profondes deviennent anoxiques, éliminant les organismes benthiques (poissons de fond, invertébrés) et appauvrissant la biodiversité globale.
Qu'est-ce que l'effet cascade trophique (trophic cascade) ?
- A. L'augmentation progressive de l'énergie à chaque niveau trophique
- B. La répercussion d'un changement à un niveau trophique sur les niveaux inférieurs et supérieurs
- C. Le recyclage en cascade de la matière par les décomposeurs
- D. La diminution de la biodiversité le long d'une chaîne alimentaire
Réponse
B. La répercussion d'un changement à un niveau trophique sur les niveaux inférieurs et supérieurs — L'effet cascade trophique désigne la propagation d'un changement (disparition ou arrivée d'une espèce) à d'autres niveaux trophiques. Ex. : disparition du prédateur → explosion des herbivores → surpâturage → érosion végétale.
Lequel de ces écosystèmes a généralement la productivité primaire nette la plus élevée ?
- A. Désert chaud
- B. Forêt tropicale humide
- C. Toundra arctique
- D. Steppe continentale
Réponse
B. Forêt tropicale humide — La forêt tropicale humide bénéficie de températures élevées, d'une forte luminosité et de précipitations abondantes tout au long de l'année : toutes les conditions sont réunies pour maximiser la photosynthèse et la PPN (> 2 000 g C·m⁻²·an⁻¹).
Dans la respiration cellulaire des consommateurs, quel couplage chimique permet de stocker l'énergie libérée par l'oxydation du glucose ?
- A. La photophosphorylation
- B. La phosphorylation oxydative (synthèse d'ATP)
- C. La fixation du CO₂ par la RuBisCO
- D. La fermentation lactique
Réponse
B. La phosphorylation oxydative (synthèse d'ATP) — La phosphorylation oxydative dans la chaîne respiratoire des mitochondries couple l'oxydation du NADH/FADH₂ à la synthèse d'ATP, permettant de stocker l'énergie chimique.
Qu'est-ce que l'humus et quel est son rôle dans le flux de matière ?
- A. Du carbone fossile utilisé comme combustible
- B. Matière organique en décomposition avancée, riche en nutriments disponibles pour les plantes
- C. Un champignon décomposeur du bois
- D. Une forme de phytoplancton terrestre
Réponse
B. Matière organique en décomposition avancée, riche en nutriments disponibles pour les plantes — L'humus est de la matière organique partiellement décomposée (matière humique stable). Il améliore la structure du sol, retient l'eau et libère progressivement des nutriments minéraux disponibles pour les producteurs.
Quelle est la principale différence entre la chaîne des pâturages (grazing chain) et la chaîne de détritus (detritus chain) ?
- A. La chaîne des pâturages concerne uniquement les plantes aquatiques
- B. La chaîne de détritus commence par la matière organique morte, contrairement à la chaîne des pâturages qui part des organismes vivants
- C. La chaîne des pâturages n'existe que dans les prairies
- D. Les deux chaînes ont des décomposeurs comme premier maillon
Réponse
B. La chaîne de détritus commence par la matière organique morte, contrairement à la chaîne des pâturages qui part des organismes vivants — La chaîne des pâturages part de producteurs vivants consommés par les herbivores. La chaîne de détritus part de la matière organique morte (nécromasse), traitée d'abord par les détritivores puis par les décomposeurs. Les deux existent simultanément dans tous les écosystèmes.
Quel processus biologique est responsable de la fixation biologique de l'azote atmosphérique (N₂) dans le sol ?
- A. La photosynthèse des cyanobactéries
- B. La fixation de l'azote par des bactéries symbiotiques (Rhizobium) ou libres (Azotobacter)
- C. La respiration des racines
- D. La décomposition de la litière
Réponse
B. La fixation de l'azote par des bactéries symbiotiques (Rhizobium) ou libres (Azotobacter) — Des bactéries fixatrices d'azote (Rhizobium en symbiose avec les légumineuses, ou Azotobacter dans le sol libre) convertissent le N₂ atmosphérique en ammonium (NH₄⁺), forme assimilable par les plantes. Ce processus est essentiel au cycle de l'azote.
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