Niveau : Facile / Moyen — Durée estimée : 40 min — 10 exercices avec corrections détaillées
Rappel des notions clés
Un écosystème est l'ensemble formé par une communauté d'êtres vivants (la biocénose) et son environnement physico-chimique (le biotope). Les êtres vivants interagissent entre eux (prédation, symbiose, compétition) et avec leur milieu. La dynamique d'un écosystème repose sur le flux d'énergie et le cycle de la matière.
Les producteurs primaires (plantes vertes) convertissent l'énergie solaire en matière organique par la photosynthèse. Cette matière est ensuite transférée aux consommateurs (herbivores, carnivores) puis aux décomposeurs. À chaque étape, une grande partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur ou de déchets.
Les écosystèmes sont résilients mais fragiles. Des perturbations naturelles ou anthropiques (pollution, déforestation, changement climatique) peuvent rompre les équilibres et entraîner une perte de biodiversité ou un effondrement des services écosystémiques.
Rendement écologique : Rapport entre l'énergie produite par un niveau trophique et l'énergie consommée (souvent autour de 10%).
Exercices — Niveau Facile
Exercice 1 : Différencie la biocénose du biotope dans l'exemple d'une forêt.
Correction :
- Biocénose : Ce sont tous les êtres vivants de la forêt (arbres, champignons, oiseaux, insectes, bactéries).
- Biotope : C'est le milieu de vie (type de sol, température moyenne, humidité, luminosité, pH du sol).
Exercice 2 : Qu'est-ce qu'un producteur primaire ? Donne un exemple.
Correction :
Un producteur primaire est un organisme autotrophe capable de fabriquer sa propre matière organique à partir de matière minérale (CO2, eau, sels minéraux) et d'une source d'énergie (généralement la lumière). Exemple : Le chêne ou le phytoplancton.
Exercice 3 : Définis la symbiose et donne un exemple concret.
Correction :
La symbiose est une interaction à bénéfice mutuel, étroite et durable entre deux espèces différentes. Exemple : Le lichen (association entre un champignon et une algue) ou les mycorhizes (association entre racines d'arbres et champignons).
Exercices — Niveau Moyen
Exercice 4 : Pourquoi dit-on que le transfert d'énergie dans une pyramide alimentaire est "inefficace" ?
Correction :
Seule une petite fraction (environ 10%) de l'énergie d'un niveau trophique est convertie en biomasse dans le niveau supérieur. Le reste est perdu :
- Sous forme de chaleur (respiration cellulaire).
- Par les déchets et les restes non consommés (excréments, cadavres).
- Pour l'activité de l'organisme (déplacement, maintien de la température).
Exercice 5 : Analyse l'impact de l'introduction d'une espèce invasive (ex: le frelon asiatique) sur un réseau trophique local.
Correction :
L'espèce invasive perturbe l'équilibre :
- Elle entre en compétition avec les espèces locales pour les ressources.
- Elle peut devenir un prédateur pour lequel les proies locales n'ont pas de défense (ex: abeilles).
- L'absence de prédateurs naturels permet sa prolifération incontrôlée, ce qui peut mener à l'extinction d'espèces locales et simplifier le réseau trophique.
Exercice 6 : Explique le rôle crucial des décomposeurs dans le cycle de la matière.
Correction :
Les décomposeurs (bactéries, champignons) transforment la matière organique morte en matière minérale. Sans eux, la matière resterait "emprisonnée" dans les cadavres. Ils permettent le recyclage chimique, rendant les minéraux à nouveau disponibles pour les producteurs primaires, bouclant ainsi le cycle.
Exercices — Niveau Difficile
Exercice 7 : Calcule la biomasse de carnivores de niveau 2 que peut soutenir une prairie produisant 50 000 kg de végétaux, en supposant un rendement de transfert de 10% à chaque niveau.
Correction :
- Végétaux (Producteurs) : 50 000 kg.
- Herbivores (Consommateurs 1) : 10% de 50 000 = 5 000 kg.
- Carnivores (Consommateurs 2) : 10% de 5 000 = 500 kg.
La prairie peut soutenir 500 kg de carnivores.
Exercice 8 : Qu'est-ce que la résilience d'un écosystème ? Cite deux facteurs qui favorisent cette résilience.
Correction :
La résilience est la capacité d'un écosystème à retrouver son état d'équilibre initial après une perturbation (tempête, incendie). Facteurs favorisants :
- La biodiversité : Plus il y a d'espèces, plus il y a de chances que certaines puissent remplir les fonctions des espèces disparues.
- La connectivité : Des corridors biologiques permettant aux espèces de recoloniser les zones touchées.
Exercice 9 : Explique le phénomène d'eutrophisation d'un lac. Quelles en sont les étapes ?
Correction :
- Apport excessif de nutriments (phosphates, nitrates) issus de l'agriculture.
- Prolifération massive d'algues en surface.
- L'écran d'algues empêche la lumière d'atteindre le fond, les plantes de fond meurent.
- Accumulation de matière organique morte, décomposée par des bactéries qui consomment tout l'oxygène.
- Anoxie (manque d'oxygène) entraînant la mort des poissons et de la faune aquatique.
Exercice 10 : Comment le changement climatique modifie-t-il les interactions biologiques dans les écosystèmes tempérés ?
Correction :
Le réchauffement provoque des décalages phénologiques. Par exemple, les oiseaux migrateurs peuvent arriver après le pic d'éclosion des chenilles dont ils se nourrissent, car les chenilles sortent plus tôt à cause de la chaleur. Ce désynchronisme rompt les chaînes alimentaires et menace la survie des espèces.
Bilan et conseils
Ce qu'il faut retenir : Un écosystème est un système dynamique où rien ne se perd, tout se transforme. La biodiversité est le garant de la stabilité. Apprends à schématiser les flux d'énergie pour bien visualiser les pertes.
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