Exercice 1 — Définitions et vocabulaire
1. Définitions (1,5 pt)
- Biocénose : l'ensemble des êtres vivants (animaux, végétaux, champignons, micro-organismes) qui occupent un milieu donné et interagissent entre eux.
- Biotope : le milieu non vivant (ensemble des conditions physiques et chimiques : lumière, température, eau, sol, pH…) dans lequel vivent les organismes.
- Facteur abiotique : une condition physique ou chimique non vivante du milieu (ex : lumière, température, humidité, sels minéraux, pH). Il conditionne quelles espèces peuvent s'y installer.
2. Le climax (1,5 pt)- Définition : le climax est l'état stable et final vers lequel tend un écosystème soumis aux conditions climatiques locales. C'est la communauté la plus complexe et la plus diversifiée que le milieu puisse accueillir.
- Autoentretien : il est dit « autoentretenu » car les espèces qui le composent maintiennent elles-mêmes les conditions (sol, microclimat, humidité…) favorables à leur propre survie, sans nécessiter de modification supplémentaire du milieu.
3. Succession primaire vs secondaire (1 pt)- Succession primaire : elle part d'un substrat totalement vierge, sans sol ni matière organique préexistante. Elle est longue et lente. Exemple : colonisation d'une roche volcanique nue après une éruption (île de Surtsey).
- Succession secondaire : elle se déroule sur un sol qui existait déjà, après une perturbation. Elle est plus rapide car les graines et la matière organique sont déjà présentes dans le sol. Exemple : recolonisation d'une forêt après un incendie ou d'un champ après abandon.
Exercice 2 — Analyse d'un document (colonisation d'une friche)
1. Type de succession (2 pt)
Il s'agit d'une succession secondaire. En effet, le terrain était préalablement cultivé, donc le sol existait déjà, avec des graines dormantes et de la matière organique. La recolonisation repart donc d'un sol en place, ce qui la distingue d'une succession primaire (substrat nu sans sol).
2. Pourquoi les chardons s'installent en premier et non les chênes ? (1,5 pt)
Les chardons (et renouées) sont des espèces pionnières adaptées aux milieux ouverts et pauvres : elles poussent rapidement sur un sol peu enrichi, supportent l'exposition directe au soleil et la compétition limitée. Les chênes, en revanche, sont des espèces exigeantes : ils ont besoin d'un sol épais et riche en humus, d'une certaine humidité et de temps pour se développer. Les conditions du terrain en 2011 ne sont pas encore favorables à leur installation. La succession se déroule par étapes progressives, chaque communauté améliorant le milieu pour la suivante.
3. Le stade de 2045 et son évolution (1,5 pt)
La chênaie établie en 2045 correspond au climax de cet écosystème en zone tempérée. En théorie, le climax est un état stable qui s'autoentretient et n'évolue plus spontanément vers une autre communauté. Cependant, il peut être remis en question par des perturbations (tempête, incendie, intervention humaine) qui relancent une succession secondaire. Sans perturbation majeure, le climax est considéré comme stable.
Exercice 3 — Les facteurs du milieu
1. Le facteur limitant (2 pt)
Un facteur limitant est un facteur abiotique dont la valeur s'écarte trop de l'optimum d'une espèce, au point d'empêcher son développement ou sa survie dans le milieu, même si tous les autres facteurs sont favorables.
Exemple : dans un désert, l'eau est le facteur limitant pour la plupart des espèces végétales. Même si la lumière et la température sont abondantes, l'absence d'eau empêche l'installation de plantes non adaptées à la sécheresse. Seules les plantes xérophytes (cactus, etc.) peuvent y survivre car elles ont développé des adaptations à ce facteur limitant.
2. Augmentation des nitrates dans un lac (3 pt)
L'augmentation des nitrates dans un lac provoque une série de perturbations appelée eutrophisation :
- Les nitrates sont des sels minéraux qui stimulent la croissance des algues : il se forme une prolifération massive d'algues microscopiques (« bloom algal »), qui trouble l'eau et empêche la lumière de pénétrer en profondeur.
- Les plantes aquatiques du fond meurent faute de lumière (facteur abiotique limitant).
- En se décomposant, l'excès d'algues mortes consomme l'oxygène dissous dans l'eau (par les bactéries décomposeurs), ce qui entraîne une asphyxie progressive des poissons et autres animaux aquatiques.
- Le peuplement du lac se simplifie drastiquement : la biodiversité diminue, de nombreuses espèces disparaissent.
Ainsi, un changement d'un seul facteur abiotique (les nitrates) peut modifier profondément l'ensemble du peuplement du lac.
Exercice 4 — Interactions biotiques et peuplement
1. Classement des interactions biotiques (1,5 pt)
- a) Le moustique pique un humain : parasitisme. Le moustique vit aux dépens de l'humain (son hôte) sans le tuer directement. Il profite de son sang comme ressource.
- b) Deux espèces d'herbes se disputent l'eau : compétition. Les deux espèces entrent en compétition pour la même ressource abiotique (eau). Celle qui est la plus efficace pour l'exploiter aura tendance à s'imposer.
- c) Le champignon et l'algue du lichen échangent : symbiose. Les deux partenaires bénéficient mutuellement de l'association : l'algue fournit des sucres (photosynthèse) ; le champignon fournit de l'eau et des sels minéraux. Les deux espèces sont indissociables.
2. La prédation et la biodiversité (1,5 pt)La prédation contribue à maintenir la biodiversité en
régulant les populations des espèces proies. Sans prédateurs, certaines espèces proies prolifèrent, consomment toutes les ressources disponibles et éliminent les espèces plus faibles (compétition). Le prédateur évite ce monopole en maintenant les populations de proies à un niveau raisonnable, ce qui laisse de la place et des ressources pour d'autres espèces. Ce mécanisme est illustré par le concept de «
prédateur de sommet » (ex : le loup dans un écosystème de forêt) : sa présence permet une plus grande diversité végétale et animale.
Exercice 5 — L'action humaine sur les milieux
1. Actions humaines perturbant et restaurant le peuplement (2 pt)
Perturbations :
- La déforestation : destruction des forêts climaciques, fragmentation des habitats, perte de biodiversité et impossibilité pour de nombreuses espèces de se réinstaller.
- L'introduction d'espèces invasives : des espèces exotiques (ex : renouée du Japon, jussie) concurrencent et éliminent les espèces locales, perturbant les successions naturelles.
(Autres réponses acceptables : agriculture intensive, urbanisation, pollutions des sols ou des eaux.)
Restaurations :- La replantation d'arbres indigènes : réintroduire des espèces locales dans un milieu dégradé accélère la reconstitution de la forêt et relance la succession écologique.
- La dépollution des sols et la création de zones protégées (réserves naturelles) : supprimer les sources de pollution et protéger les processus naturels permet aux successions de reprendre leur cours.
(Autres réponses acceptables : création de mares, réintroduction d'espèces disparues, phytoremédiation.)
2. Espèce invasive et blocage de la succession (1 pt)Une
espèce invasive est une espèce introduite hors de son aire d'origine naturelle, qui se reproduit et se répand de façon incontrôlée, perturbant les espèces locales et les écosystèmes. Elle peut
bloquer la succession écologique en entrant en
compétition intense avec les espèces locales qui participent normalement aux étapes de la succession. En éliminant ces espèces, elle interrompt la progression vers le climax et maintient le milieu dans un état appauvri et déséquilibré.