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

Six problèmes à partir de documents : une chaîne de pleine mer jusqu’au thon rouge, l’herbier de posidonie des Calanques, le réseau de la banquise, le chêne vert et la truffe, les cycles des lièvres et des lynx au Canada, et les loutres de mer qui protègent les forêts de kelp.

6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document et je repère les êtres vivants, ce que chacun mange et les données chiffrées avec leur unité.
Je trace la chaîne ou le réseau au brouillon : les producteurs en bas, une flèche « est mangé par » pour chaque relation.
Je calcule si besoin : × 0,1 en montant d’un niveau, × 10 en descendant, ou une différence entre deux mesures.
Je raisonne maillon par maillon : si un être vivant devient plus ou moins nombreux, que deviennent ceux qui le mangent et ceux qu’il mange ?
Je conclus par une phrase, avec le vocabulaire du cours, sans aller plus loin que ce que montrent les documents.

Problème 1 · Du phytoplancton au thon rouge★★★Facile

Document 1 — Une chaîne de pleine mer. phytoplancton → zooplancton → sardine → thon rouge.

Document 2 — La production. Dans une zone d’océan, le phytoplancton produit 40 000 kg de matière en un an (donnée imaginée pour l’exercice).

Document 3 — La règle des 10 %. On admet qu’environ 10 % de la matière d’un niveau trophique passe au niveau suivant.

1. Le zooplancton de cette zone produit environ kg de matière en un an.
40 000 × 0,1 = 4 000 kg.
2. Les sardines produisent environ kg.
4 000 × 0,1 = 400 kg.
3. Les thons rouges produisent environ kg.
400 × 0,1 = 40 kg.
4. Dans cette chaîne, le thon rouge est consommateur .
Zooplancton : primaire ; sardine : secondaire ; thon rouge : tertiaire (niveau trophique 4).
5. Pour fabriquer un thon rouge de 200 kg, il faut environ kg de phytoplancton.
On remonte trois flèches : 200 × 10 × 10 × 10 = 200 000 kg. C’est pourquoi les grands prédateurs sont peu nombreux.

Problème 2 · Sous la surface des Calanques★★★Moyen

Document 1 — L’herbier. Entre Marseille et Cassis, le Parc national des Calanques, créé en 2012, protège la garrigue des falaises et les fonds marins. Entre la surface et 40 m de profondeur, là où la lumière arrive encore, s’étendent des herbiers de posidonie. La posidonie n’est pas une algue : c’est une plante à fleurs, avec des racines, des tiges et de longues feuilles vertes en ruban, qui réalise la photosynthèse.

Document 2 — Qui mange qui. Les oursins et les saupes (des poissons herbivores) broutent les feuilles de posidonie. Les sars, des poissons, mangent des oursins. De petits crustacés vivent dans les feuilles ; les poissons carnivores de l’herbier les chassent.

Document 3 — Une croissance lente. Arrachées par les tempêtes, les feuilles mortes forment sur les plages des « banquettes » brunes : elles protègent le sable de l’érosion et sont peu à peu décomposées par une multitude de petits animaux et de bactéries. L’herbier ne s’étend que de quelques centimètres par an : une ancre de bateau qui laboure le fond peut détruire en une minute ce qui a mis des dizaines d’années à se former.

1. Dans cet écosystème, l’eau de mer, la lumière et le fond de sable font partie du .
Ce sont des éléments non vivants : ils font partie du biotope.
2. La posidonie fabrique sa matière grâce à la lumière : dans l’écosystème, c’est un .
Elle réalise la photosynthèse : c’est un producteur, la base des chaînes de l’herbier.
3. Complète cette chaîne tirée du document 2 : posidonie → → sar
La posidonie est mangée par l’oursin, l’oursin par le sar : posidonie → oursin → sar.
4. Les êtres vivants qui transforment les feuilles mortes des banquettes en matière minérale sont des .
Petits animaux et bactéries se nourrissent de ces feuilles mortes : ce sont des décomposeurs.
5. Après le passage d’une ancre, l’herbier met des dizaines d’années à se reconstituer : sa est faible.
Il pousse de quelques centimètres par an : sa résilience est faible, et chaque arrachage compte.

Problème 3 · Le réseau de la banquise★★★Moyen

Document 1 — Qui mange qui dans l’océan Arctique. Le phytoplancton est mangé par le zooplancton (de petits crustacés). La morue arctique mange du zooplancton. Le phoque annelé mange des morues arctiques et du zooplancton. L’ours blanc chasse surtout le phoque annelé.

Document 2 — Le phoque annelé et l’ours blanc. Le phoque annelé vit sous la banquise, où il entretient des trous pour respirer ; l’ours blanc le guette au bord de ces trous. Construis au brouillon le réseau trophique du document 1, puis réponds.

1. Le seul producteur de ce réseau est le .
Le phytoplancton (algues microscopiques) est le seul à faire la photosynthèse.
2. Écris la chaîne la plus longue : → → → →
phytoplancton → zooplancton → morue arctique → phoque annelé → ours blanc : 5 maillons.
3. Dans cette chaîne, le phoque annelé est au niveau trophique .
Phytoplancton 1, zooplancton 2, morue 3, phoque annelé 4.
4. Quand il mange directement du zooplancton, le phoque annelé est au niveau trophique .
phytoplancton → zooplancton → phoque annelé : niveau 3. Il occupe deux niveaux, selon ce qu’il mange.
5. Combien de chaînes, chacune partant du phytoplancton, se terminent par l’ours blanc ?
phytoplancton → zooplancton → morue arctique → phoque annelé → ours blanc
phytoplancton → zooplancton → phoque annelé → ours blanc
Il y en a 2.
6. Si la morue arctique se raréfiait, le phoque annelé pourrait se reporter sur le .
Deux flèches arrivent sur le phoque annelé : il mange aussi du zooplancton. Avoir plusieurs aliments l’aide à résister à la perte d’une proie.

Problème 4 · Le chêne vert et la truffe★★★Moyen

Document 1 — Une association. Les filaments d’un champignon, la truffe noire, entourent les fines racines du chêne vert et s’étendent loin dans le sol. Le champignon n’a pas de chlorophylle.

Document 2 — Une expérience (résultats imaginés pour l’exercice). Des glands germent dans le même sol stérilisé, à la même lumière, avec le même arrosage. Lot A : on ajoute au sol des filaments de truffe. Lot B : aucun champignon. Masse moyenne d’un jeune chêne vert après un an : lot A, 54 g ; lot B, 18 g.

Document 3 — Des échanges. Les filaments du champignon puisent dans le sol de l’eau et des sels minéraux, qu’ils cèdent aux racines ; le chêne cède au champignon une partie des sucres qu’il fabrique par photosynthèse.

1. Un jeune chêne du lot A pèse en moyenne g de plus qu’un jeune chêne du lot B.
54 − 18 = 36 g.
2. Un jeune chêne du lot A pèse en moyenne fois plus qu’un jeune chêne du lot B.
54 ÷ 18 = 3.
3. Le champignon apporte au chêne de l’eau et des .
Ses filaments, qui explorent un grand volume de sol, puisent de l’eau et des sels minéraux.
4. Sans chlorophylle, le champignon ne fabrique pas sa matière : le chêne lui fournit des .
Le chêne cède des sucres fabriqués par photosynthèse.
5. Les deux partenaires y gagnent et vivent étroitement associés : c’est une .
Deux espèces différentes, une association étroite et durable, et les deux y gagnent : une symbiose (on l’appelle mycorhize). Ce n’est pas du parasitisme : le chêne n’est pas affaibli, il pousse mieux.

Problème 5 · Lièvres et lynx au Canada★★★Difficile

Document 1 — Des relevés anciens. Au Canada, la Compagnie de la baie d’Hudson a acheté pendant des siècles les fourrures des trappeurs. Leurs relevés ont montré que les populations du lièvre d’Amérique, qui broute de jeunes pousses d’arbustes, et du lynx du Canada, qui chasse surtout ce lièvre, varient selon un cycle d’environ 10 ans.

Document 2 — Un modèle simplifié (nombres imaginés pour l’exercice, en milliers d’animaux).

Année	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Lièvres	20	60	90	30	10	25	70	95	35	12	30
Lynx	4	6	12	15	6	3	5	11	16	7	3

Document 3 — Une autre cause. Selon les scientifiques, la quantité de pousses que les lièvres trouvent à brouter en hiver joue aussi sur leurs variations.

1. Écris la chaîne alimentaire : → →
pousses d’arbustes → lièvre d’Amérique → lynx du Canada.
2. Dans le modèle, les lièvres sont les plus nombreux l’année 4, puis l’année .
Maximums des lièvres : 90 milliers l’année 4, puis 95 milliers l’année 14.
3. Entre deux maximums de lièvres, il s’écoule ans.
14 − 4 = 10 ans : c’est le cycle d’environ 10 ans du document 1.
4. Les lynx atteignent leur maximum ans après les lièvres.
Maximums des lynx : années 6 et 16, soit 6 − 4 = 16 − 14 = 2 ans après ceux des lièvres.
5. Après le maximum des lièvres, les lynx, bien nourris, sont de plus en plus nombreux ; les lièvres, très chassés, .
Ils diminuent ; puis les lynx, faute de proies, diminuent à leur tour : les deux populations oscillent.
6. D’après le document 3, le lynx n’est pas la seule cause des variations des lièvres : leur compte aussi.
La quantité de nourriture disponible (les pousses d’hiver) joue aussi : un prédateur n’explique pas tout à lui seul.

Problème 6 · Loutres de mer, oursins et forêts de kelp★★★Difficile

Document 1 — Une forêt sous la mer. Le long des côtes du Pacifique Nord, de grandes algues brunes, les kelps, forment de véritables forêts sous-marines. Les oursins broutent les kelps ; la loutre de mer mange beaucoup d’oursins.

Document 2 — Une chasse. Chassée pour sa fourrure de 1741 à 1911, la loutre de mer est passée de 150 000 à 300 000 individus à seulement 1 000 à 2 000. Un traité international l’a protégée à partir de 1911.

Document 3 — Une comparaison. Aux îles Aléoutiennes (Alaska), des scientifiques ont comparé des îles : là où les loutres étaient revenues, les oursins étaient rares et les forêts de kelp épaisses ; là où elles manquaient encore, les oursins couvraient le fond et les kelps avaient presque disparu.

1. Écris la chaîne alimentaire : → →
kelp → oursin → loutre de mer.
2. Le kelp, qui réalise la photosynthèse, est le de cette chaîne.
C’est le producteur, à la base de la chaîne.
3. D’après le document 2, en prenant les estimations les plus prudentes (au moins 150 000 avant la chasse, au plus 2 000 après), il restait environ une loutre sur .
150 000 ÷ 2 000 = 75 : il restait au mieux une loutre sur 75.
4. Là où les loutres manquaient, les oursins, moins mangés, se sont multipliés et ont les forêts de kelp.
Sans leur prédateur, les oursins ont brouté les kelps jusqu’à presque les faire disparaître.
5. La loutre ne mange pas de kelp ; pourtant, sa disparition a fait reculer les kelps : c’est un effet .
L’effet passe par un maillon intermédiaire, l’oursin : c’est un effet indirect. Dans un réseau, toucher un maillon touche aussi ceux qu’il ne mange pas.

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