Ressources · 5ᵉ · SVT
Écosystèmes : relations alimentaires et équilibres
Rappels de 6ᵉ : écosystème, biotope et biocénose ; chaînes et réseaux trophiques ; producteurs, consommateurs et décomposeurs ; la matière d’un niveau à l’autre et son cycle ; prédation, compétition, parasitisme, mutualisme et coopération ; équilibres, perturbations et résilience.
À propos de cette page
Rappels de 6ᵉ : l’écosystème, biotope et biocénose
Un étang, une haie, un tronc mort, un récif de corail : chacun de ces lieux est un écosystème. En 6ᵉ, on a décrit un milieu et les êtres vivants qui l’habitent ; en 5ᵉ, on donne à chacune de ces deux parties son nom scientifique.
Le biotope est la partie non vivante de l’écosystème : le lieu et ses conditions (sol, roche, eau, lumière, température, humidité, vent). Ce sont les facteurs abiotiques vus en 6ᵉ.
La biocénose est l’ensemble des êtres vivants de l’écosystème : végétaux, animaux, champignons, bactéries. Les effets des êtres vivants les uns sur les autres sont les facteurs biotiques.
Écosystème = biotope + biocénose + les relations qui les unissent.
Ce que l’on sait depuis la 6ᵉ
Une espèce ne vit que là où les conditions du milieu conviennent à ses besoins : c’est ce qui explique la répartition des êtres vivants. Au fil des saisons, les conditions changent (température, durée du jour, nourriture), et le peuplement change aussi : certains animaux migrent, hibernent ou vivent au ralenti, beaucoup d’arbres perdent leurs feuilles.
Le biotope agit sur la biocénose… et la biocénose modifie le biotope
- Le biotope agit sur la biocénose. Le chêne vert et le thym supportent les étés secs de la garrigue ; le roseau, lui, a besoin d’avoir le pied dans l’eau. Dans un sous-bois très sombre, peu de plantes à fleurs poussent au sol.
- La biocénose modifie le biotope. Les racines retiennent la terre sur une pente ; les feuilles mortes, une fois décomposées, enrichissent le sol ; le feuillage des arbres fait de l’ombre et garde, en dessous, un air plus frais et plus humide ; les barrages du castor transforment un ruisseau en étang.
Un écosystème peut être immense (un océan, une forêt) ou minuscule (une flaque, une souche) : il suffit d’un milieu, d’êtres vivants et de relations entre eux. L’ensemble des milieux de la Terre où l’on trouve la vie forme la biosphère.
Un étang : le biotope, c’est l’eau calme, la vase du fond, la lumière, la température de l’eau ; la biocénose, ce sont les nénuphars, les roseaux, les algues, les carpes, les libellules, les grenouilles, le héron et les bactéries de la vase.
Si l’étang s’assèche, c’est le biotope qui change : poissons et nénuphars disparaissent, l’écosystème n’est plus le même. Si l’on retire seulement les grenouilles, le biotope ne change pas, mais la biocénose se déséquilibre : le héron perd une proie, et les insectes qu’elles mangeaient deviennent plus nombreux.
Sur une dune du bord de mer, l’oyat, une herbe aux longues racines, retient le sable que le vent emporterait : la biocénose modifie le biotope.
Réflexe — pour classer un élément, je me demande : est-ce un être vivant ? Oui → il fait partie de la biocénose. Non (une condition, une matière non vivante) → il fait partie du biotope.
Attention — l’eau, la lumière et le sol ne sont pas vivants, même s’ils sont indispensables à la vie : ils font partie du biotope. Les champignons et les bactéries, eux, sont vivants : ils font partie de la biocénose.
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Chaînes et réseaux trophiques
Chaque étage d’une chaîne est un niveau trophique : les producteurs (niveau 1), les consommateurs primaires (niveau 2), secondaires (niveau 3), tertiaires (niveau 4)…
Les chaînes d’un écosystème se croisent : leur ensemble forme le réseau trophique (ou réseau alimentaire) de l’écosystème.
Ce que l’on sait depuis la 6ᵉ
Une chaîne commence toujours par un producteur : un végétal chlorophyllien ou une algue. Dans un réseau, les flèches qui arrivent sur un être vivant partent de ses aliments ; celles qui en partent vont vers ceux qui le mangent. Un même animal peut être à la fois proie et prédateur. Les espèces d’un milieu dépendent les unes des autres : c’est l’interdépendance.
Construire un réseau trophique à partir d’un texte
Texte : « Dans un lac, le phytoplancton est mangé par le zooplancton. Le gardon mange du zooplancton et des plantes aquatiques. La perche mange du zooplancton et des gardons. Le brochet et le grand cormoran mangent des gardons et des perches. »
1. Je repère les producteurs (ici le phytoplancton et les plantes aquatiques) et je les place en bas. 2. Chaque phrase « A mange B » devient une flèche de B vers A. 3. Je place chaque animal au-dessus de ce qu’il mange. 4. Je relis chaque flèche : « … est mangé par … ».
La chaîne la plus longue de ce réseau compte 5 maillons : phytoplancton → zooplancton → gardon → perche → brochet. Le brochet y est au niveau trophique 5 (consommateur de 4ᵉ rang).
Le gardon occupe deux niveaux trophiques : il est consommateur primaire quand il mange des plantes aquatiques, consommateur secondaire quand il mange du zooplancton. C’est un omnivore.
Trois flèches partent du gardon : vers la perche, le brochet et le grand cormoran. Il a trois prédateurs dans ce réseau.
Réflexe — une phrase « A mange B » s’écrit avec une flèche de B vers A. Pour trouver le niveau d’un être vivant dans une chaîne, je compte les maillons depuis le producteur (niveau 1).
Attention — dans un réseau, un même animal peut appartenir à plusieurs niveaux trophiques : son niveau se lit dans une chaîne précise, pas dans le réseau entier.
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Producteurs, consommateurs et décomposeurs
Les consommateurs se nourrissent de matière organique déjà fabriquée par d’autres êtres vivants : ils sont hétérotrophes. Le consommateur primaire mange des producteurs, le secondaire mange des consommateurs primaires, et ainsi de suite. Le superprédateur, au bout des chaînes, n’a pas de prédateur une fois adulte.
Les décomposeurs se nourrissent de matière organique morte : les détritivores (vers de terre, cloportes, larves d’insectes) la mangent et la fragmentent ; les champignons et les bactéries achèvent le travail en la transformant en matière minérale.
Les producteurs, à la base de tout
Les plantes vertes ne sont pas les seuls producteurs : les algues, le phytoplancton (des algues microscopiques et certaines bactéries, les cyanobactéries, qui flottent dans l’eau) réalisent aussi la photosynthèse. Dans l’océan, ce sont ces êtres vivants microscopiques, et non des plantes, qui sont à la base de presque toutes les chaînes. Sans producteurs, aucune matière organique n’entre dans l’écosystème.
Les consommateurs
| Niveau | Ce qu’il mange | Exemples |
|---|---|---|
| Consommateur primaire | des producteurs : c’est un herbivore (ou un omnivore) | criquet, limace, oursin, zooplancton |
| Consommateur secondaire | des consommateurs primaires | hérisson (qui mange des limaces), sardine (qui mange du zooplancton) |
| Consommateur tertiaire | des consommateurs secondaires | thon rouge (qui mange des sardines) |
| Superprédateur | bout des chaînes, sans prédateur une fois adulte | aigle royal, loup, orque, ours blanc |
On retrouve les régimes vus en 6ᵉ : un herbivore mange des végétaux, un carnivore des animaux, un omnivore les deux. Un omnivore occupe donc plusieurs niveaux trophiques à la fois.
Les décomposeurs, recycleurs de la matière morte
Feuilles mortes, branches, cadavres, excréments forment une matière organique morte. Les détritivores la mangent et la réduisent en petits morceaux ; les champignons et les bactéries la transforment en eau, dioxyde de carbone et sels minéraux. Les racines des végétaux absorbent ces sels minéraux : la matière retourne aux producteurs. Les décomposeurs ne sont pas un maillon de plus au bout d’une chaîne : ils agissent sur les restes de tous les niveaux, du végétal au superprédateur. Sans eux, les restes s’accumuleraient et le sol s’appauvrirait en sels minéraux.
Dans l’océan, le phytoplancton est mangé par le krill (de petits crustacés), et le krill par la baleine bleue. Le plus grand animal du monde est un consommateur secondaire, pas un superprédateur.
Le renard roux mange des campagnols, des lapins, des insectes, mais aussi des mûres : c’est un omnivore. Il est consommateur primaire quand il mange des mûres, secondaire quand il mange un campagnol.
Le champignon de Paris pousse sur du fumier, sans lumière : il n’a pas de chlorophylle et se nourrit de matière morte. C’est un décomposeur, pas un producteur.
Réflexe — pour donner son rôle à un être vivant : il fabrique sa matière grâce à la lumière → producteur ; il mange d’autres êtres vivants → consommateur (son rang se compte depuis le producteur) ; il se nourrit de restes morts et les transforme → décomposeur.
Attention — le rang d’un consommateur dépend de ce qu’il mange, pas de sa taille ni de sa force. Et un champignon n’est pas un producteur : sans chlorophylle, il ne fabrique pas sa matière.
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La matière d’un niveau à l’autre
En moyenne, seulement environ 10 % de la matière d’un niveau se retrouve dans le niveau suivant. C’est un ordre de grandeur : la part réelle varie selon les êtres vivants.
Conséquences : la masse d’êtres vivants diminue d’un niveau à l’autre, les superprédateurs sont peu nombreux et les chaînes dépassent rarement cinq maillons.
Grâce aux décomposeurs, la matière minérale retourne aux producteurs : la matière circule en cycle dans l’écosystème.
Calculer avec la règle des 10 %
Garder 10 %, c’est multiplier par 0,1, c’est-à-dire diviser par 10. Exemple : une prairie produit chaque année 8 000 kg d’herbe.
| Niveau trophique | Matière produite en un an |
|---|---|
| 1. Producteurs (herbe) | 8 000 kg |
| 2. Consommateurs primaires (herbivores) | 8 000 × 0,1 = 800 kg |
| 3. Consommateurs secondaires | 800 × 0,1 = 80 kg |
| 4. Consommateurs tertiaires | 80 × 0,1 = 8 kg |
En remontant la chaîne vers le producteur, on fait l’inverse : on multiplie par 10 à chaque flèche. Pour fabriquer 1 kg de consommateur tertiaire, il faut donc environ 10 × 10 × 10 = 1 000 kg de producteurs.
Le cycle de la matière
La matière « perdue » à chaque niveau ne disparaît pas : le dioxyde de carbone et l’eau rejetés par la respiration retournent dans l’air et le sol ; les excréments, les restes non mangés et les cadavres sont transformés par les décomposeurs en matière minérale. Les producteurs réutilisent cette matière minérale pour fabriquer de la nouvelle matière organique : la matière fait un cycle.
Un champ de luzerne produit 15 000 kg de luzerne par an : selon la règle des 10 %, les herbivores qui la mangent fabriquent environ 15 000 × 0,1 = 1 500 kg de leur propre matière.
Pour 2 kg de consommateur secondaire, il faut environ 2 × 10 = 20 kg de consommateurs primaires, donc 20 × 10 = 200 kg de producteurs.
Manger directement des céréales plutôt que la viande d’animaux nourris avec ces céréales évite une perte : d’après la règle des 10 %, il faut environ 10 kg de végétaux pour produire 1 kg d’animal herbivore.
Réflexe — une flèche vers le haut de la chaîne : je multiplie par 0,1 (je divise par 10). Une flèche vers le producteur : je multiplie par 10.
Attention — 10 % est un ordre de grandeur, pas une loi exacte. Et la matière non transmise n’est pas détruite : elle part dans l’air et dans les déchets, que les décomposeurs recyclent.
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Les relations entre êtres vivants
Manger ou être mangé n’est pas la seule relation entre les êtres vivants d’un écosystème. Pour reconnaître une relation, on regarde qui y gagne et qui y perd.
Compétition : des êtres vivants se disputent la même ressource (lumière, eau, nourriture, territoire, partenaire) ; chacun prive l’autre d’une partie de cette ressource.
Parasitisme : un parasite vit sur ou dans un autre être vivant, son hôte, et se nourrit à ses dépens ; il l’affaiblit, sans le tuer aussitôt.
Mutualisme : deux espèces différentes vivent associées et chacune y gagne. Quand l’association est étroite et durable, on parle de symbiose.
Coopération : des individus de la même espèce agissent ensemble et chacun y gagne (chasse en groupe, colonie).
| Relation | Partenaire 1 | Partenaire 2 |
|---|---|---|
| Prédation | le prédateur gagne | la proie perd la vie |
| Parasitisme | le parasite gagne | l’hôte perd, mais reste vivant longtemps |
| Compétition | perd une partie de la ressource | perd une partie de la ressource |
| Mutualisme, symbiose | gagne | gagne (deux espèces différentes) |
| Coopération | gagne | gagne (même espèce) |
Ce que l’on sait depuis la 6ᵉ
En 6ᵉ, on a vu la prédation, la compétition, et on a appelé coopération une association où chacun y gagne, comme le lichen ou la fleur et l’insecte qui la pollinise. En 5ᵉ, on précise le vocabulaire : entre deux espèces différentes, on parle de mutualisme (ou de symbiose) ; le mot coopération désigne ici l’entraide entre individus d’une même espèce.
Parasitisme : la tique se fixe sur la peau d’un chevreuil et se nourrit de son sang. Le gui enfonce des suçoirs dans les branches d’un pommier et y puise de l’eau et des sels minéraux (il fait aussi la photosynthèse grâce à ses feuilles vertes). Le ténia (le « ver solitaire ») vit dans l’intestin de l’être humain et absorbe une partie des aliments digérés.
Mutualisme : l’abeille récolte le nectar d’une fleur et transporte son pollen. Les filaments d’un champignon, comme le cèpe, entourent les racines d’un chêne : le champignon apporte à l’arbre de l’eau et des sels minéraux, l’arbre lui fournit des sucres. Cette association étroite est une symbiose, appelée mycorhize.
Coopération : les loups d’une meute chassent ensemble des proies qu’aucun ne pourrait abattre seul. Compétition : dans une trouée de forêt, les jeunes arbres poussent côte à côte et se disputent la lumière.
Réflexe — je me demande qui y gagne et qui y perd. L’un gagne, l’autre perd : prédation si la proie meurt, parasitisme si l’hôte reste vivant. Les deux gagnent : mutualisme (deux espèces), coopération (une seule espèce). Les deux perdent une partie d’une ressource : compétition.
Attention — le prédateur tue sa proie et la mange ; le parasite vit aux dépens de son hôte vivant, et il a intérêt à ce que l’hôte survive.
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Équilibres et perturbations
Une perturbation rompt cet équilibre : incendie, tempête, sécheresse, inondation, maladie, arrivée d’une espèce nouvelle, disparition d’un maillon. Comme les espèces sont interdépendantes, l’effet se propage de maillon en maillon dans tout le réseau.
La résilience est la capacité d’un écosystème à retrouver son état après une perturbation. Elle a des limites : une perturbation trop forte ou trop souvent répétée peut le transformer durablement.
Ce que l’on sait depuis la 6ᵉ
Après une perturbation naturelle (incendie, tempête), le milieu est recolonisé : d’abord par des espèces pionnières, des herbes qui poussent vite, puis par des buissons, des arbustes et enfin des arbres. L’écosystème évolue au cours du temps.
Proies et prédateurs : un équilibre qui oscille
Au Canada, les relevés de fourrures achetées aux trappeurs par la Compagnie de la baie d’Hudson ont montré que les populations du lièvre d’Amérique et du lynx du Canada, qui se nourrit surtout de ce lièvre, varient selon un cycle d’environ 10 ans : le nombre de lynx monte et descend quelques années après celui des lièvres. Les scientifiques ont montré que la nourriture disponible pour les lièvres compte aussi : le prédateur n’est pas la seule cause de ces variations.
Prévoir l’effet d’une perturbation
Je pars de l’espèce touchée et je suis les flèches du réseau. Ceux qui la mangent perdent une nourriture : ils diminuent, ou se reportent sur leurs autres aliments s’ils en ont. Ceux qu’elle mange sont moins mangés : ils augmentent. Ce sont les effets directs, sur les espèces reliées par une flèche à l’espèce touchée. Puis je recommence à partir de chaque espèce qui a changé : les effets indirects touchent des espèces qui ne sont pas reliées à l’espèce touchée, en passant par un maillon intermédiaire.
Si l’on supprime les renards d’une prairie, les lapins, moins chassés, se multiplient ; ils broutent toute la végétation, puis, faute de nourriture, ils déclinent à leur tour. Le prédateur faisait partie de l’équilibre.
Dans le réseau du lac, si une maladie fait disparaître les gardons, le brochet et le grand cormoran perdent une proie, mais se reportent sur les perches, qui risquent alors de diminuer elles aussi.
Une garrigue brûlée repousse en quelques années ; mais si les incendies reviennent tous les deux ou trois ans, le sol s’appauvrit et la végétation ne retrouve plus son état d’avant : la résilience a atteint sa limite.
Réflexe — pour prévoir l’effet d’une perturbation, je suis les flèches maillon par maillon : vers ceux qui mangeaient l’espèce touchée, puis vers ceux qu’elle mangeait, sans oublier les effets indirects.
Attention — un réseau riche en espèces résiste mieux : un prédateur qui a plusieurs proies peut se reporter sur une autre quand l’une disparaît. Dans une chaîne simple, la perte d’un seul maillon touche tous les autres.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées ailleurs ou se verront plus tard.
- Protéger et gérer un écosystème : réserves et parcs nationaux (comme le Parc national des Calanques), gestion raisonnée (quotas de pêche, coupes de bois étalées, pâturage limité), restauration (replanter des haies, remettre en eau un marais, réintroduire une espèce disparue). Pour juger une action, on se demande quel maillon elle touche et qui dépend de ce maillon. Ces actions, et les effets des activités humaines (habitats détruits, pollutions, espèces invasives, surexploitation), sont étudiés dans le chapitre « Activités humaines et biodiversité : l’écosystème local ».
- Comment une plante verte fabrique sa matière (besoins, photosynthèse, amidon, sèves) : voir le chapitre « Nutrition des végétaux : la photosynthèse ».
- Les échanges gazeux des animaux et des végétaux (poumons, branchies, trachées) : voir le chapitre « Respiration : échanges gazeux et occupation des milieux ».
- Se verra en 3ᵉ : les services que nous rendent les écosystèmes (eau filtrée par les zones humides, pollinisation des cultures, bois, poissons, sol fertile) et la crise actuelle de la biodiversité.
- Écosystème = biotope (milieu non vivant : sol, eau, lumière, température…) + biocénose (ensemble des êtres vivants) + les relations qui les unissent.
- Chaîne alimentaire : la flèche se lit « est mangé par » ; chaque étage est un niveau trophique ; les chaînes qui se croisent forment le réseau trophique.
- Producteurs (autotrophes, photosynthèse) → consommateurs primaires, secondaires, tertiaires (hétérotrophes) ; les décomposeurs transforment la matière organique morte en matière minérale.
- À chaque niveau, environ 10 % seulement de la matière passe au niveau suivant : peu de superprédateurs, des chaînes courtes ; la matière circule en cycle.
- Relations : prédation, compétition, parasitisme (l’hôte reste vivant), mutualisme et symbiose (deux espèces y gagnent), coopération (même espèce).
- Les populations oscillent autour d’un équilibre ; une perturbation se propage dans le réseau ; la résilience a des limites.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre biotope et biocénose ?
Le biotope est la partie non vivante d’un écosystème : le sol, l’eau, la lumière, la température, l’humidité. La biocénose est l’ensemble des êtres vivants qui l’occupent : végétaux, animaux, champignons, bactéries. Avec les relations qui les unissent, ils forment l’écosystème.
Qu’est-ce qu’un réseau trophique ?
C’est l’ensemble des chaînes alimentaires d’un écosystème, qui se croisent parce qu’un animal mange souvent plusieurs espèces et est mangé par plusieurs. Chaque flèche se lit « est mangé par », et chaque étage est un niveau trophique : producteurs, consommateurs primaires, secondaires, tertiaires.
À quoi servent les décomposeurs ?
Les décomposeurs se nourrissent de matière organique morte : feuilles mortes, cadavres, excréments. Les détritivores (vers de terre, cloportes) la fragmentent, puis les champignons et les bactéries la transforment en matière minérale, que les racines des végétaux absorbent. Grâce à eux, la matière fait un cycle.
Pourquoi y a-t-il si peu de superprédateurs ?
À chaque niveau trophique, environ 10 % seulement de la matière passe au niveau suivant : le reste est utilisé par la respiration ou rejeté dans les déchets. Au bout d’une chaîne, il reste très peu de matière pour nourrir les superprédateurs, qui sont donc peu nombreux.
Quelle est la différence entre parasitisme et mutualisme ?
Dans le parasitisme, un seul y gagne : le parasite vit aux dépens de son hôte, qu’il affaiblit sans le tuer aussitôt (la tique sur un chien). Dans le mutualisme, deux espèces différentes y gagnent toutes les deux (l’abeille et la fleur) ; quand l’association est étroite et durable, on parle de symbiose (le lichen).
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