TH2 Ecosystèmes

Testez vous!

ACTIVITE 3

ACTIVITE 1

LES ECOSYSTEMES : DES INTERACTIONS DYNAMIQUES DES ETRES VIVANTS ENTRE EUX ET AVEC LEUR MILIEU

L'ESSENTIEL

ACTIVITE 2

ACTIVITE 4

TEST Acquis de collège

lien quizziz à mettre lors du lancement du genially

1

La forêt tempérée, dans la réserve intégrale de Fontainebleau

2

Paramètres physico-chimiques moyens relevés dans la réserve intégrale de Fontainebleau

Relevé biologique dans la réserve intégrale de Fontainebleau

3

Un arbre mort en forêt tempérée

4

Décrire un écosystème

Activité 1

Les forêts tempérées sont des exemples d’écosystèmes. On cherche à savoir en fonction de quels paramètres les espèces se répartissent dans un milieu.

Vous répondrez à la question posée par un texte argumenté d’une vingtaine de lignes. Vous vous appuierez sur l’exemple de la forêt tempérée de Fontainebleau. Vous montrerez que des facteurs biotiques et abiotiques influencent la répartition des êtres vivants dans l’écosystème.

BILAN

Qu'est ce qu'un écosystème?

BILAN

Qu'est ce qu'un écosystème?

Les interactions au sein des écosystèmes

?

Consigne: A partir de l'analyse des documents proposés, montrer comment les interactions entre les organismes d'un écosystème peuvent conduire à des modifications de leur capacité de reproduction.

Vous choisirez un des exemples proposés sur le padlet ci-dessous. Les élèves les plus rapides peuvent choisir d'en traiter plusieurs. Vous aurez à réaliser une courte fiche sur l'interaction étudiée. La fiche devra contenir le nom du type d'interaction, ses caractéristiques, une photo en exemple et elle s'appuiera (quand c'est possible) sur des données chiffrées et/ou des graphiques. Vous posterez votre fiche (format A4 recto) sur le padlet. Une fois toutes les fiches déposées, vous réaliserez un tableau de synthèse rappelant pour chaque type d'interaction, les effets sur chacun des partenaires.

PADLET

Notion de valeur sélective

BILAN

Les relations entre les espèces

Tableau récapitulatif

1

Les différentes phases d"évolution d'un écosystème forestier

2

3

4

La dynamique des écosystèmes

Activité 3

?

Si vous êtes en difficultés pour relever les différents défis, voici les liens vers les différents modèles:

• Modèle de forêt mixte initial (sans les règles de compétition)

• Modèle de forêt mixte avec les règles de compétition implémentées

• Modèle complet avec compétition et incendie implémentés

• Modèle pour étudier la résilience face aux maladies du hêtre

Exemples de perturbations impactant les forêts

Les écosystèmes se modifient constamment. Ils peuvent aussi être affectés par de nombreuses perturbations et, selon les situations, retrouver ou non leur état initial par la suite. On cherche à savoir quelles caractéristiques des écosystèmes limitent l'impact des perturbations.

Consigne: Vous répondrez à la question posée sous la forme d'un texte d'une vingtaine de lignes. Vous expliquerez tout d'abord quelle est l'évolution naturelle d'une forêt. Vous donnerez des exemples détaillés de perturbations et expliquerez dans quels cas on parle de perturbation irréversible. Enfin vous expliquerez sur quoi repose la résilience d'une forêt.

Vous argumenterez vos propos à partir des modélisations réalisées, en joignant à votre texte des captures d'écran du logiciel Edu'modèles.

Votre compte-rendu sera sous format Word à renvoyer dans MonBureauNumérique.

BILAN

Pour aller plus loin... Succession forestière

1

Interview d'une écophysiologiste

2

Le rôle des êtres vivants dans les flux de matières

Les stocks de carbone

3

Le recyclage de la matière

4

Aide 1

Aide 2

?

Fonctionnement des écosystèmes et flux de matière.

Activité 4

Notion de flux, de réservoirs, de réseaux trophiques et rappels

réseau trophique : ensemble de chaînes alimentaire

rappels :

- la photosynthèse fixe le carbone de l'atmosphère au sein de la biosphère : 6 CO₂ + 6 H₂O + LUMIERE ET CHLOROPHYLLE = C₆H₁₂O_{6 (sucre)} + 6 O₂

- la respiration libère du carbone de la biosphère vers l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone : C₆ H₁₂ O_{6 (sucre)} + 6 O₂ = H₂O + 6 CO₂

Si besoin seulement: Trame du schéma

Décomposition dans un sous bois Les décomposeurs sont des organismes du sol (microfaune, bactéries, champignons) qui transforment entièrement la matière organique non assimilée et celle des organismes morts en matière minérale à nouveau disponible pour les producteurs primaires.

Document 1 : Interactions trophiques entre les êtres vivants au sein d'une chaîne alimentaire (qui est mangé par qui)

Document 2 : Flux de matière et d'énergie entre deux niveaux trophiques (Cn et Cn+1)

La production primaire est utilisée comme nourriture par les consommateurs de premier ordre (herbivores) servant eux mêmes de nourriture aux consommateurs de deuxième ordre (carnivores), etc.
D'un niveau trophique Cn (= niveau alimentaire, ex. producteur primaire, consommateur de premier ordre...) au suivant Cn+1, 90% en moyenne de la biomasse est perdue :
- soit parce qu'elle est non consommée ;
- soit parce qu'elle est consommée (ingérée) mais non assimilée (NA), rejetée par les excréments ;
- soit par la respiration (R) qui assure les dépenses énergétiques des organismes (flux d'énergie lié au fonctionnement des organismes).

Document 3 : Pyramide des productivités

La productivité est la biomasse produite par unité de temps et par unité de surface.
La productivité du niveau n+1 ne représente en moyenne que 10% de la productivité du niveau n (selon les cas elle varie entre 1 et 20%). Donc par exemple, si il y a une productivité primaire nette de 100 g de matière sèche/m²/an, il y aura une productivité "lapin" de 10 g de matière sèche/m²/an, une productivité "renard" de 1 g de matière sèche/m²/an et une productivité "faucon" de 0,1 g de matière sèche/m²/an.

Les 90% restant sont expliqué dans le document 2.

Consigne:

A partir de l'étude des documents fournis, construire un schéma fonctionnel représentant les flux de matière et d'énergie dans un écosystème.

Pour vous aider : voici les idées à mettre en légende :

- flux de matière liés aux interactions trophiques entre les êtres vivants

- flux d'énergie liés au fonctionnement des organismes

- flux permettant le recyclage de la matière

Vous m'enverrez une photo de votre cycle par mail.

BILAN

Vidéo Les écosystèmes

Vidéo Les écosystèmes

La dynamique des écosystèmes

Playlist Youtube

L'essentiel

Pour aller plus loin...

START

QUIZ Les Ecosystèmes

Testez vous!

ACTIVITE 3

ACTIVITE 1

LES ECOSYSTEMES : DES INTERACTIONS DYNAMIQUES DES ETRES VIVANTS ENTRE EUX ET AVEC LEUR MILIEU

L'ESSENTIEL

ACTIVITE 2

ACTIVITE 4

TEST Acquis de collège

lien quizziz à mettre lors du lancement du genially

Les interactions au sein des écosystèmes : exemple des lichens

compétences : réaliser un tableau, réaliser un schéma fonctionnel.

?

PADLET

Consigne : Après avoir légendé la photographie issue du microscope (faire une capture d'écran), identifier l'interaction existante entre les deux organismes et réaliser un schéma fonctionnel des échanges réalisés entre les deux espèces. Vous vous aiderez des documents et de l'observation microscopique présentés sur cette page

1

La forêt tempérée, dans la réserve intégrale de Fontainebleau

2

Paramètres physico-chimiques moyens relevés dans la réserve intégrale de Fontainebleau

Relevé biologique dans la réserve intégrale de Fontainebleau

3

Un arbre mort en forêt tempérée

4

Décrire un écosystème

Activité 1

• Consigne
  

compétence : communiquer dans un langage scientifique approprié

Les forêts tempérées sont des exemples d’écosystèmes. On cherche à savoir en fonction de quels paramètres les espèces se répartissent dans un milieu.

Vous répondrez à la question posée par un texte argumenté d’une vingtaine de lignes. Vous vous appuierez sur l’exemple de la forêt tempérée de Fontainebleau. Vous montrerez que des facteurs biotiques et abiotiques influencent la répartition des êtres vivants dans l’écosystème.

Les écosystèmes sont constitués par des communautés d'êtres vivants (biocénose) interagissant au sein de leur milieu de vie (biotope).

Les interactions au sein des écosystèmes

Activité 2

compétences : réaliser un tableau, réaliser un schéma fonctionnel.

?

vers le labo

Notion de valeur sélective

PADLET

1° La place de la chouette hulotte dans un écosytème forestier (doc a, b et c p 266 Nathan + internet)

2° Interaction puceron-rosier (doc c p 266 Nathan + internet)

3° La galle pointue du hêtre. (doc c p 266 Nathan + internet)

4° Les lichens (doc c p 266 Nathan + internet)

5° Les mychorhizes (doc c p 266 ; 4 p 267 Nathan + internet)

6° Les fleurs et le moro-sphinx (doc c p 266, 3 p 267 Nathan + internet)

7° Interaction Cistude d'Europe et Tortue de Floride (doc c p 266 Nathan + internet)

8° Interaction entres arbres jeunes et vieux (prendre l'exemple du chêne ou du hêtre). (doc c et d p 266 Nathan + internet)

BILAN 1 : Biotope et biocénose : deux entités de l'écosystème en interaction.

Qu'est ce qu'un écosystème?

BILAN 2 : Les intéractions entre les êtres vivants

Les relations entre les espèces

Les êtres vivants d’un écosystème sont constamment en interaction. On distingue différents types d’interactions entre des

Tableau récapitulatif

Les différents types d'interactions entre les êtres vivants :

1) Le mutualisme, des interactions à bénéfice réciproque.

Le mutualisme désigne une interaction dont les effets sont favorables pour la valeur

sélective des deux partenaires. Lorsque cette interaction est durable, on parle de

symbiose.

Exemple de symbiose: Certains filaments de champignons s’associent aux racines des

arbres pour former des mycorhizes.

- Avantage pour l’arbre : meilleure absorption d’eau et de minéraux grâce aux

champignons.

- Avantage pour le champignon : se nourrit de la matière organique issue de la

photosynthèse de l’arbre.

2) L’exploitation, une interaction à intérêt unilatéral.

L’exploitation désigne une interaction dissymétrique, c’est-à-dire favorable pour l’un et

défavorable pour l’autre. C’est le cas du parasitisme ou de la prédation.

Exemple de parasitisme : La galle pointue du hêtre se forme après qu’une petite

mouche parasite ait pondu un oeuf sur la feuille en été. Quand la larve éclot, elle

provoque la formation d’une excroissance sur la feuille.

- Avantage pour l’insecte : La galle sert de nourriture et d’abri à la larve pendant l’hiver.

- Désavantage pour l’arbre : Dépense de l’énergie et la matière pour construire la galle à son détriment.

La mycorhize, une symbiose entre champignon et arbre.

3) La compétition, des effets négatifs pour les deux partenaires.

La compétition désigne une interaction dont les effets sont défavorables pour les deux. Il s’agit d’une interaction mise en jeu lors de l’accès aux ressources (lumière pour les végétaux (à nuancer, cf activité 3), proies pour les prédateurs…). Elle peut se manifester entre individus d’une même espèce ou d’espèces différentes.

1

Les différentes phases d"évolution d'un écosystème forestier

2

3

4

La dynamique des écosystèmes

Activité 3

?

Si vous êtes en difficultés pour relever les différents défis, voici les liens vers les différents modèles:

• Modèle de forêt mixte initial (sans les règles de compétition)

• Modèle de forêt mixte avec les règles de compétition implémentées

• Modèle complet avec compétition et incendie implémentés

• Modèle pour étudier la résilience face aux maladies du hêtre

Exemples de perturbations impactant les forêts

Les écosystèmes se modifient constamment. Ils peuvent aussi être affectés par de nombreuses perturbations et, selon les situations, retrouver ou non leur état initial par la suite. On cherche à savoir quelles caractéristiques des écosystèmes limitent l'impact des perturbations.

Consigne: Vous répondrez à la question posée sous la forme d'un texte d'une vingtaine de lignes. Vous expliquerez tout d'abord quelle est l'évolution naturelle d'une forêt. Vous donnerez des exemples détaillés de perturbations et expliquerez dans quels cas on parle de perturbation irréversible. Enfin vous expliquerez sur quoi repose la résilience d'une forêt.

Vous argumenterez vos propos à partir des modélisations réalisées, en joignant à votre texte des captures d'écran du logiciel Edu'modèles.

Votre compte-rendu sera sous format Word à renvoyer dans MonBureauNumérique.

BILAN 3 : Conséquences des interactions biotiques sur l’organisation et la dynamique des écosystèmes.

Pour aller plus loin... Succession forestière

1° Dynamique spatio-temporelle des écosystèmes

En raison des flux de matière et d’énergie, des relations existantes, l’écosystème n’est pas fixe dans le temps.

On peut citer en exemple le renouvellement des populations qui pourraient être en compétition dans un même biotope, comme c’est le cas lors du remplacement de la chênaie par une hêtraie. En effet, le hêtre nécessite pour son début de croissance d’être à l’abri de grands arbres (ont dit qu’il se développe en futaie). Cependant sa vitesse de croissance étant plus rapide que celle du chêne, son imposante taille adulte finit par modifier les paramètres physico-chimiques de la forêt : la quantité de lumière disponible pour les chênes diminue favorisant ainsi leur disparition.

2° Perturbation et résilience

Il existe des événements ponctuels qui mettent l’écosystème dans un état proche d’un écosystème juvénile comme par exemple les incendies ou des épisodes de maladie : on parle de perturbations. L’évolution du système modifié en l’absence de toute nouvelle perturbation le conduit vers un état relativement stable. Cette capacité à retrouver un état initial mature après perturbation est appelée « résilience de l’écosystème ».

BILAN 3 : Conséquences des interactions biotiques sur l’organisation et la dynamique des écosystèmes.

Pour aller plus loin... Succession forestière

1° Dynamique spatio-temporelle des écosystèmes

En raison des flux de matière et d’énergie, des relations existantes, l’écosystème n’est pas fixe dans le temps.

On peut citer en exemple le renouvellement des populations qui pourraient être en compétition dans un même biotope, comme c’est le cas lors du remplacement de la chênaie par une hêtraie. En effet, le hêtre nécessite pour son début de croissance d’être à l’abri de grands arbres (ont dit qu’il se développe en futaie). Cependant sa vitesse de croissance étant plus rapide que celle du chêne, son imposante taille adulte finit par modifier les paramètres physico-chimiques de la forêt : la quantité de lumière disponible pour les chênes diminue favorisant ainsi leur disparition.

2° Perturbation et résilience

Il existe des événements ponctuels qui mettent l’écosystème dans un état proche d’un écosystème juvénile comme par exemple les incendies ou des épisodes de maladie : on parle de perturbations. L’évolution du système modifié en l’absence de toute nouvelle perturbation le conduit vers un état relativement stable. Cette capacité à retrouver un état initial mature après perturbation est appelée « résilience de l’écosystème ».

1

Interview d'une écophysiologiste

2

Le rôle des êtres vivants dans les flux de matières

Les stocks de carbone

3

Le recyclage de la matière

4

Aide 1

Aide 2

Fonctionnement des écosystèmes et flux de matière.

?

Notion de flux, de réservoirs, de réseaux trophiques et rappels

réseau trophique : ensemble de chaînes alimentaire

rappels :

- la photosynthèse fixe le carbone de l'atmosphère au sein de la biosphère : 6 CO₂ + 6 H₂O + LUMIERE ET CHLOROPHYLLE = C₆H₁₂O_{6 (sucre)} + 6 O₂

- la respiration libère du carbone de la biosphère vers l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone : C₆ H₁₂ O_{6 (sucre)} + 6 O₂ = H₂O + 6 CO₂

Activité 4

Si besoin seulement: Trame du schéma

Décomposition dans un sous bois Les décomposeurs sont des organismes du sol (microfaune, bactéries, champignons) qui transforment entièrement la matière organique non assimilée et celle des organismes morts en matière minérale à nouveau disponible pour les producteurs primaires.

Document 1 : Interactions trophiques entre les êtres vivants au sein d'une chaîne alimentaire (qui est mangé par qui)

Document 2 : Flux de matière et d'énergie entre deux niveaux trophiques (Cn et Cn+1)

La production primaire est utilisée comme nourriture par les consommateurs de premier ordre (herbivores) servant eux mêmes de nourriture aux consommateurs de deuxième ordre (carnivores), etc.
D'un niveau trophique Cn (= niveau alimentaire, ex. producteur primaire, consommateur de premier ordre...) au suivant Cn+1, 90% en moyenne de la biomasse est perdue :
- soit parce qu'elle est non consommée ;
- soit parce qu'elle est consommée (ingérée) mais non assimilée (NA), rejetée par les excréments ;
- soit par la respiration (R) qui assure les dépenses énergétiques des organismes (flux d'énergie lié au fonctionnement des organismes).

Document 3 : Pyramide des productivités

La productivité est la biomasse produite par unité de temps et par unité de surface.
La productivité du niveau n+1 ne représente en moyenne que 10% de la productivité du niveau n (selon les cas elle varie entre 1 et 20%). Donc par exemple, si il y a une productivité primaire nette de 100 g de matière sèche/m²/an, il y aura une productivité "lapin" de 10 g de matière sèche/m²/an, une productivité "renard" de 1 g de matière sèche/m²/an et une productivité "faucon" de 0,1 g de matière sèche/m²/an.

Les 90% restant sont expliqué dans le document 2.

Consigne:

A partir de l'étude des documents fournis, construire un schéma fonctionnel représentant les flux de matière et d'énergie dans un écosystème.

Pour vous aider : voici les idées à mettre en légende :

- flux de matière liés aux interactions trophiques entre les êtres vivants

- flux d'énergie liés au fonctionnement des organismes

- flux permettant le recyclage de la matière

Vous m'enverrez une photo de votre cycle par mail.

BILAN 4 : stocks et flux de matière et d'énergie au sein d'un écosystème.

Vidéo Les écosystèmes

exemple de schéma fonctionnel

1° Les réseaux trophiques

Au sein d’un écosystème, on désigne par réseau trophique l’ensemble des relations alimentaires entre les individus d’un

écosystème. En d’autres termes, il traduit la circulation de matière et d’énergie entre les êtres vivants.

On distingue différents niveaux :

- Les producteurs primaires :

Il s’agit des végétaux chlorophylliens. Autotrophes, ils utilisent de l’énergie lumineuse pour produire de la biomasse

(matière organique contenue dans les êtres vivants) à partir de CO2 (forme minérale du carbone) par photosynthèse (6CO2 + 6H2O ==> C6H12O6 (glucose) + 6O2 ).

- Les consommateurs :

Hétérotrophes, ils utilisent la matière organique produite par d’autres êtres vivants comme source d’énergie et de matière pour croître et vivre. Ils la dégradent lors du processus de respiration (C6H12O6 (glucose) + 6O2 ==> 6CO2 + 6H2O).

On distingue les consommateurs primaires (herbivores) et les consommateurs secondaires (prédateurs).

- Les décomposeurs :

Ce sont des consommateurs au rôle particulier. Hétérotrophes, ils se nourrissent de la matière organique morte qu’ils

transforment et minéralisent par respiration et/ou fermentation. Ils jouent un rôle fondamental dans le sol car participent à sa formation. Ceci permet le recyclage d’une grande partie de la matière.

2° Flux de matière au travers des écosystèmes

2° Flux de matière au travers des écosystèmes

Les interactions trophiques des organismes conduisent au passage de matière organique d’un organisme à un autre : c’est un flux de matière. Ils correspondent à la circulation de matière (eau, matière organique) et donc d’éléments (carbone, azote) constituant cette matière. Ces flux peuvent être représentés sous la forme d’une pyramide écologique (exemple : pyramides des biomasses).

Les pertes de matières d’un niveau trophique à un autre sont très élevées : le rendement écologique est faible. Ces pertes sont essentiellement dues à la respiration des organismes (qui convertie l’énergie contenue dans la matière organique en énergie utilisable par la cellule), la perte de matière sous la forme d’excréments et la mort des organismes.

3° Stocks de matière, flux et cycles biogéochimiques.

Un cycle se caractérise par la circulation d’un élément d’un compartiment à un autre jusqu’à ce qu’il retourne à son point de départ. Les compartiments sont appelés des réservoirs car l’élément y est pour une durée variable ou temps de résidence (durée moyenne). La circulation de l’élément d’un compartiment à un autre est appelé un flux.

Cas du réservoir de carbone : Les différentes composantes d’un écosystème peuvent être considérées comme des

réservoirs de carbone. La biomasse, les sols forestiers, l’atmosphère sont des puits de carbone. Les flux entre ces

réservoirs dépendent généralement de l’activité de la biocénose. Les producteurs primaires soustraient du carbone à

l’atmosphère (photosynthèse) alors que les consommateurs en relarguent (respiration). La sol est capable de stocker le carbone de la biosphère et d’en produire vers l’atmosphère (décomposition).

Cycle biologique du carbone

énergie entrante = énergie solaire pour la photosynthèse.

les flèches représentent les flux de matière ou d'énergie :

flux liés aux interactions trophiques (flèches entre P, C1, C2 et C3)

flux liés au fonctionnement des organismes (flèches bleues foncée, verte claire et orange: échanges de carbone; bleue claire pour l'eau et rouge bordeaux pour les ions minéraux)

flux permettant le recyclage de la matière : (flèches qui partent de P, C1, 2 et 3 vers les décomposeurs).

Vidéo Les écosystèmes

La dynamique des écosystèmes

Playlist Youtube

L'essentiel

Pour aller plus loin...

START

QUIZ Les Ecosystèmes

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