Biosphère et diversité des écosystèmes
Introduction :
Sur la planète, il existe un nombre très important d’écosystèmes : on parlera de biodiversité des écosystèmes. L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape du monde vivant. Dans le passé, d’autres espèces d’êtres vivants existaient : la biodiversité se modifie donc au cours du temps en fonction des changements climatiques, et des activités anthropologiques.
Nous étudierons dans un premier temps ce qu’est cette biodiversité ; puis nous nous pencherons sur les différents groupes d’êtres vivants qui la composent afin de mieux l’appréhender. Nous verrons enfin comment l’évolution de cette biodiversité peut être influencée par l’intervention de l’humain.
Biodiversité et écosystèmes
Biodiversité et écosystèmes
La biodiversité des écosystèmes
La biodiversité des écosystèmes
La biodiversité représente la diversité des êtres vivants (animaux, végétaux et microorganismes) sur la planète ainsi que toutes les relations que ces espèces tissent entre elles et leur milieu de vie. Elle est en constante évolution. Au cours des temps géologiques, les espèces ayant peuplé les différents écosystèmes ont changé. Certaines espèces ont disparu, comme les dinosaures par exemple, d’autres sont apparues : la biodiversité d’aujourd’hui est le résultat d’une longue histoire évolutive, et elle se modifiera encore dans le futur.
La biodiversité est le tissu vivant de la planète. Elle regroupe l’ensemble des formes de vie coexistant sur la Terre sur une même période. Tous les composants de ce tissu sont interdépendants et en évolution partagée. Ce tissu vivant s’est constitué au fil des milliards d’années qui ont connu l’évolution, et ceci grâce à des molécules élémentaires (ARN et ADN) qui ont engendré l’apparition et l’adaptation des êtres vivants.
Cas d’études : deux écosystèmes différents
Cas d’études : deux écosystèmes différents
La biodiversité façonne les écosystèmes qui la composent.
Définition
Écosystème :
Un écosystème est un ensemble vivant formé par différentes espèces qui interagissent entre elles et leur milieu pour assurer leurs fonctions de nutrition, reproduction ou prédation ; il regroupe des conditions particulières de température, pH, humidité… Ce n’est pas un élément figé, il évolue selon les modulations des espèces ce qui permet de maintenir la vie.
Il existe une infinité d’écosystèmes, il est donc difficile d’en déterminer un précisément car il n’existe pas vraiment de frontières physiques. Nous nous proposons d’étudier deux écosystèmes foncièrement différents : la forêt et le gros intestin humain.
- La forêt :
La forêt est un écosystème avec des conditions de température et d’humidité particulières dans lequel on trouve des animaux, des végétaux, des champignons et des bactéries. Les animaux se nourrissent de fruits, feuilles et racines, et utilisent les végétaux pour se soigner ou se créer des abris. Les végétaux, quant à eux, se nourrissent des déchets produits via leurs racines. Chaque arbre est un écosystème à lui seul : ses branches lui permettent d’accueillir des oiseaux ou des petits mammifères qui capturent ses fruits, son écorce constitue l’habitat d’insectes et d’araignées qui y construisent leurs toiles, enfin ses racines favorisent les échanges entre bactéries et champignons.
La forêt, un écosystème riche ©Pradigue
La forêt est un écosystème qui dispose d’une biomasse importante.
Définition
Biomasse (végétale) :
La biomasse (végétale) désigne la masse de matière vivante végétale qui se trouve à un moment précis dans un milieu donné.
- Le gros intestin humain :
Le gros intestin est un organe, impliqué dans la digestion chez l’humain, qui contient quelques milliards de bactéries. Elles y vivent et s’y développent grâce aux aliments ingérés par leur hôte et sont en compétition constante avec les autres bactéries qui les entourent, et qui peuvent également être pathogènes. En contrepartie, l’humain profite de ces bactéries via leur participation à la digestion et à l’absorption des aliments. Le gros intestin est donc un écosystème avec ses variations de température et de pH et ses interrelations de compétition, nutrition, prédation et reproduction.
Nous venons de le voir, l’écosystème est l’unité de base de l’environnement, et il est en constante évolution. On trouve des micro-écosystèmes très limités en taille et des macro-écosystèmes, de grande taille. Nous allons à présent, afin de mieux les appréhender, détailler les composants des écosystèmes.
Espèces et écosystèmes
Espèces et écosystèmes
L’écosystème concerne le lieu donné (le biotope), les espèces vivant dans ce milieu (biocénose) ainsi que les caractéristiques de ce milieu (lumière, pH…). Les relations entre les acteurs d’un écosystème peuvent concerner la nutrition : on retrouve ainsi des liens de symbiose, de parasitisme entre les espèces.
Définition
Espèce :
Il s’agit d’un groupement d’êtres vivants ayant des caractères communs et pouvant par le biais de la reproduction sexuée se reproduire pour engendrer d’autres êtres qui seront féconds à leur tour.
Un genre est composé d’espèces différentes mais ayant des caractères communs. Des espèces appartenant à un même genre ont généralement une histoire évolutive commune et partagent un ancêtre commun.
À retenir
Dans tout écosystème, il est fréquent que de nombreuses espèces se rencontrent dans un habitat commun, même si chacune peut occuper une niche écologique bien distincte.
Définition
Niche écologique :
Cette notion désigne un milieu occupé par une espèce précise qui, par ses relations aux autres espèces (proie/prédateur), et son mode d’alimentation, participe au fonctionnement de l’écosystème.
On classe les écosystèmes selon leur biotope (milieu de vie) ou selon leur biocénose (êtres vivants). Le classement le plus utilisé en général est celui fait selon le biotope.
Exemple
Les forêts tropicales, humides, tempérées sont classées dans les « écosystèmes forestiers » ; tandis que les océans et les mers sont classés dans les « écosystèmes océaniques ».
Le biotope
Le biotope
Définition
Biotope :
Ce terme désigne un lieu de vie relativement stable, constitué d’un certain nombre de caractéristiques géographiques, géologiques et climatologiques déterminant les conditions de vie des êtres qui y séjournent.
On retrouve dans chaque biotope les cinq éléments indispensables à la vie : l’eau, le sol, l’air, la lumière et la température. Cependant l’équilibre de chaque biotope est unique car la composition en chacun de ces éléments est différente. Ainsi, la qualité du sol d'un biotope désertique est différente de celle d'une forêt tropicale par exemple.
Prenons, afin d’étudier plus en détail cette notion, un exemple précis de biotope : la berge d’une rivière. La rivière est un milieu aquatique, avec une faune et une flore spécifique (poissons, algues etc.). Au contact avec la forêt, milieu terrestre composé d’une faune et d’une flore très différente (mammifères terrestres, arbres), on observe une zone de transition : la berge. On y trouve à la fois des espèces appartenant aux deux écosystèmes, mais aussi des espèces qui sont propre à ce milieu de transition (les grenouilles ou les roseaux qui ne peuvent survivre que dans ce milieu frontalier entre eau douce et terre). Cette zone de transition s’appelle un écotone.
Définition
Écotone :
Il s’agit d’une zone de transition écologique, ce territoire marque la frontière entre deux écosystèmes. Il peut être étroit ou large. Il est peuplé par des espèces différentes des deux écosystèmes avoisinants, mais il peut également contenir les mêmes espèces que ces écosystèmes.
Une berge de rivière, un écotone entre sec et humide
La biocénose
La biocénose
Chaque biotope accueille une biodiversité qui lui est propre et ne peut survivre que dans ces conditions. Les espèces, faune et flore qui y vivent forment la biocénose.
Définition
Biocénose :
Désigne l’ensemble des êtres vivants qui peuplent un biotope donné. Elle est composée de trois groupes écologiques fondamentaux d’organismes : les producteurs (les végétaux), les consommateurs (les animaux) et les décomposeurs (bactéries, champignons, …).
L’ensemble des êtres vivants qui peuplent notre planète forme la biosphère. Celle-ci contient de grandes quantités d’éléments indispensables à la vie tels que le carbone, l’azote, l’oxygène, l’eau, le calcium… La biosphère, et plus particulièrement la végétation terrestre ou marine, ont une influence considérable sur la composition en gaz de l’atmosphère.
Définition
Biosphère :
Elle est la partie de notre planète où la vie s’est développée. Cette couche superficielle très fine est constituée de l’hydrosphère (eau), l’atmosphère (air respirable) et la lithosphère (terre).
La biosphère et les différentes échelles du vivant
Comme nous l’avons vu, les écosystèmes variés qui constituent la biodiversité sont en constante évolution naturelle. Mais l’humain contribue également à la modification et à la dégradation de cette biodiversité. Étudions l’impact des différentes actions humaines.
La biodiversité et l’humain
La biodiversité et l’humain
Les humains et leurs activités ont influencé et influencent encore chaque jour la modification, la préservation, la création mais aussi la baisse de cette biodiversité.
Disparition ou introduction d’espèces
Disparition ou introduction d’espèces
La déforestation ou la surexploitation (comme la surpêche par exemple) sont les premières causes de la diminution de la biodiversité. À l’inverse, les humains sont à l’origine de l’introduction de nouvelles espèces dans certains écosystèmes. Cependant, celles-ci deviennent parfois invasives. En témoignent par exemple certaines espèces d’algues introduites dans les rivières. Une espèce invasive va occuper une niche qui était essentielle à d’autres espèces, et ainsi causer leur disparition. Certaines espèces introduites dans un écosystème différent du leur peuvent également devenir les prédateurs d’espèces qui l’occupaient déjà. C’est le triste sort qu’ont subi les kiwis, oiseaux terrestres emblème de la Nouvelle-Zélande, lorsque des mammifères furent introduits sur l’île.
La Caulerpa taxifolia, une algue qui a créé des dégâts sur la biodiversité
De la même façon, les humains ont contribué à modifier volontairement la biodiversité génétique de certaines espèces.
Des espèces modifiées
Des espèces modifiées
À retenir
Un organisme génétiquement modifié est un organisme vivant qui a vu son patrimoine génétique modifié par l’intervention de l’humain par transgénèse.
Définition
Transgénèse :
Processus qui consiste à implanter un ou plusieurs gènes dans un organisme vivant.
- Espèces végétales modifiées
Les plantes génétiquement modifiées (PGM) ou transgéniques peuvent être intéressantes à deux niveaux : pour la recherche ou pour la commercialisation. L’objectif est d’apporter à la plante des « traits » qu’elle ne possède pas naturellement.
Définition
PGM :
On qualifie de « plante génétiquement modifiée » ou « transgénique », un végétal dont le patrimoine génétique a été modifié par l’intervention de l’humain, notamment grâce à l’intrusion d’un ou plusieurs gènes.
Une grande partie des PGM commercialisées possèdent une résistance aux insectes qui les ravagent et une résistance (on dit aussi « tolérance ») à divers herbicides.
Exemple
Maïs transgénique : depuis la découverte du maïs, cette plante a bien changé. L’humain a créé un maïs hydrique par succession de sélections permettant d’augmenter le rendement de production du maïs lors de sa culture, sa résistance au charbon nu ou à certains insectes comme la pyrale.
- Espèces animales modifiées
Les humains modifient les gènes des animaux depuis plus de cent ans mais cela est resté au stade de la recherche. La première expérience réussie a été la modification du patrimoine génétique d’une souris en laboratoire : celle-ci sécrétait alors une grande quantité d’hormones de croissance qui lui a permis d’atteindre la taille d’un rat. L’ingénierie génétique cherche également à immuniser les animaux contre certaines épidémies.
Conclusion :
Si l’usage du mot « biodiversité » est assez récent, dans les faits la biodiversité, elle, est ancienne. Elle n’a eu de cesse d’évoluer au fil des années sur l’ensemble de la planète et l’humain contribue à cette évolution. Disparition de certaines espèces ou introduction d’autres, macro ou micro-écosystèmes, il est important de mieux comprendre les liens et les interactions qui existent dans le monde vivant, afin de comprendre notre impact sur le monde qui nous entoure.