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Spécialité SVT · Classe de Terminale

Écologie des écosystèmes : flux de matière et d'énergie

Productivité primaire, réseaux trophiques et cycles biogéochimiques — programme de Terminale Spécialité SVT (thème Écologie et évolution)

À propos de cette page
Cette évaluation sur « Écologie des écosystèmes : flux de matière et d'énergie » en terminale permet de faire le point sur ses connaissances en spécialité svt, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de terminale et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : L'écosystème : définition et composantes, La productivité primaire : fixer l'énergie solaire, Les niveaux trophiques et les réseaux alimentaires, Les transferts d'énergie et les rendements écologiques. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de terminale en spécialité svt.
Évaluation finale · Niveau difficile · Durée 60 min · Noté sur 20
60:00

Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.

Exercice 1 — Productivité et niveaux trophiques

/ 5 pts
  1. Dans un écosystème de prairie, la productivité primaire brute (PPB) est de 5 400 kJ·m⁻²·an⁻¹ et la respiration des producteurs est de 2 100 kJ·m⁻²·an⁻¹. Calculez la PPN en montrant le calcul.
  2. Si le rendement écologique entre les producteurs (N1) et les consommateurs primaires (N2) est de 12 %, quelle est la productivité de N2 ? (en kJ·m⁻²·an⁻¹)
  3. Avec un rendement de 10 % entre N2 et N3, calculez la productivité de N3.
  4. Définissez le terme rendement écologique et expliquez pourquoi il est généralement inférieur à 20 %.

Exercice 2 — Le cycle du carbone dans une forêt

/ 4 pts
  1. Nommez et expliquez deux processus biologiques qui contribuent à la libération de CO₂ dans l'atmosphère au sein d'un écosystème forestier.
  2. Expliquez comment une forêt peut être qualifiée de « puits de carbone ». Dans quelles conditions peut-elle devenir une « source » de carbone ?
  3. En utilisant l'équation de la photosynthèse ($6\,CO_2 + 6\,H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$), indiquez quel compartiment du cycle du carbone est directement alimenté par ce processus.

Exercice 3 — Méthode des bouteilles claires / sombres

/ 4 pts
  1. Un chercheur place deux flacons remplis d'eau de lac contenant du phytoplancton. Après 1 heure :
    • Flacon clair : ΔO₂ = +4,0 mg/L
    • Flacon sombre : ΔO₂ = −1,5 mg/L
    a) Que mesure le flacon sombre ? Donnez la valeur de la respiration du phytoplancton.
  2. b) Calculez la PPB en mg O₂/L/h. Montrez le calcul.
  3. c) Calculez la PPN en mg O₂/L/h.
  4. d) Convertissez la PPN en termes de carbone fixé, sachant que : 1 mg O₂ produit ≈ 0,375 mg C fixé.

Exercice 4 — Le cycle de l'azote et l'impact humain

/ 4 pts
  1. Nommez les quatre étapes principales du cycle de l'azote et indiquez pour chacune quel type de micro-organisme est impliqué.
  2. Un agriculteur apporte 200 kg d'engrais azoté (nitrate) à l'hectare. Une pluie importante fait ruisseler ces nitrates vers une rivière puis un lac. Décrivez les effets sur l'écosystème aquatique en utilisant les termes : eutrophisation, bloom algal, anoxie, décomposeurs.
  3. Proposez deux pratiques agricoles permettant de limiter ce type de perturbation du cycle de l'azote.

Exercice 5 — Analyse d'un document : la déforestation tropicale

/ 3 pts
  1. Document : Entre 1990 et 2020, les forêts tropicales ont perdu environ 420 millions d'hectares. La PPN d'une forêt tropicale est estimée à 2 500 g MS·m⁻²·an⁻¹. En moyenne, la décomposition de cette biomasse libère 1 650 g CO₂ par g de matière sèche brûlée ou décomposée. D'après ces données : a) Quelle quantité de matière organique (en t MS·ha⁻¹·an⁻¹) une forêt tropicale produit-elle annuellement ?
  2. b) En quoi la déforestation perturbe-t-elle à la fois le cycle du carbone et le flux d'énergie dans l'écosystème ? Citez au moins deux conséquences.
  3. c) Comment les forêts tropicales contribuent-elles à la régulation du cycle de l'azote à l'échelle mondiale ?
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Productivité et niveaux trophiques
Corrigé :
1. PPN = PPB − Rauto = 5 400 − 2 100 = 3 300 kJ·m⁻²·an⁻¹.
2. Productivité N2 = PPN × 12 % = 3 300 × 0,12 = 396 kJ·m⁻²·an⁻¹.
3. Productivité N3 = 396 × 0,10 = 39,6 kJ·m⁻²·an⁻¹.
4. Le rendement écologique est le rapport entre la productivité d'un niveau trophique et celle du niveau inférieur (× 100). Il est faible car la majorité de l'énergie est dissipée en chaleur lors de la respiration, une fraction n'est pas consommée, et une autre n'est pas assimilée (excréments). Seule la fraction assimilée et utilisée pour la croissance est transmise au niveau supérieur.

Exercice 2 — Le cycle du carbone dans une forêt
Corrigé :
1. Deux processus :

  • La respiration cellulaire de tous les organismes (végétaux, animaux, champignons, bactéries) → dégradation du glucose → libération de CO₂.
  • La décomposition (minéralisation par les décomposeurs) → dégradation de la litière et du bois mort → CO₂ (aérobie) ou CH₄ (anaérobie).
2. Une forêt est un puits de carbone quand sa photosynthèse totale dépasse ses pertes par respiration totale (PPB > R_éco totale) → accumulation nette de carbone dans la biomasse et le sol. Elle devient source si la respiration dépasse la photosynthèse (forêt vieillie, stressée, brûlée, déforestée).
3. La photosynthèse fixe le CO₂ atmosphérique dans la biomasse (matière organique des végétaux) → compartiment biotique (biomasse des producteurs).

Exercice 3 — Méthode des bouteilles claires / sombres
Corrigé :
a) Le flacon sombre mesure uniquement la respiration (pas de photosynthèse sans lumière). R = 1,5 mg O₂/L/h (libération de CO₂, consommation d'O₂).
b) PPB = PPN + R = ΔO₂(clair) + |ΔO₂(sombre)| = 4,0 + 1,5 = 5,5 mg O₂/L/h.
c) PPN = ΔO₂(clair) = +4,0 mg O₂/L/h.
d) Carbone fixé (PPN) = 4,0 × 0,375 = 1,5 mg C/L/h.

Exercice 4 — Le cycle de l'azote et l'impact humain
Corrigé :
1.

  • Fixation : N₂ → NH₄⁺ (bactéries fixatrices : Rhizobium, cyanobactéries)
  • Nitrification : NH₄⁺ → NO₃⁻ (bactéries nitrifiantes : Nitrosomonas, Nitrobacter)
  • Assimilation : NO₃⁻ et NH₄⁺ absorbés par les végétaux (pas de micro-organisme)
  • Dénitrification : NO₃⁻ → N₂ (bactéries dénitrifiantes anaérobies)
  • Ammonification : protéines → NH₄⁺ (décomposeurs : bactéries, champignons)
2. L'excès de nitrates provoque une eutrophisation : les algues prolifèrent (bloom algal), bloquant la lumière vers le fond. Les algues mortes tombent et sont dégradées par les décomposeurs aérobies qui consomment tout l'O₂ dissous → anoxie → mort des poissons et invertébrés.
3. Deux pratiques : (1) Fractionnement des apports d'engrais (apport en plusieurs fois selon les besoins de la culture). (2) Culture de légumineuses en rotation (fixation biologique de N₂, moins d'engrais). (3) Zones tampons végétalisées le long des cours d'eau (haies, bandes enherbées absorbant les nitrates). Deux réponses acceptées parmi ces exemples.

Exercice 5 — Analyse d'un document : la déforestation tropicale
Corrigé :
a) PPN = 2 500 g MS·m⁻²·an⁻¹ = 25 000 g MS·ha⁻¹·an⁻¹ (× 10 000 m²/ha) = 25 t MS·ha⁻¹·an⁻¹.
b) Conséquences de la déforestation :

  • Cycle du carbone : perte du puits de carbone forestier + libération massive de CO₂ par combustion/décomposition de la biomasse → augmentation de la concentration en CO₂ atmosphérique → renforcement de l'effet de serre.
  • Flux d'énergie : disparition des producteurs primaires → effondrement de la base des réseaux trophiques → perte de biodiversité des niveaux trophiques supérieurs (herbivores, carnivores).
c) Les forêts tropicales abritent une grande diversité de bactéries fixatrices de N₂ et de légumineuses arborescentes. Elles assurent une minéralisation active de la matière organique riche en azote, recyclant l'azote dans l'écosystème. En outre, la litière dense des forêts tropicales constitue un vivier de décomposeurs qui minéralisent l'azote organique en NH₄⁺, alimentant en retour la végétation.

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