Les écosystèmes et les relations trophiques

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1 10 ChapitreLes écosystèmes Les écosystèmes et les relations trophiques PAGES 318 À 322 En théorie 1. De quoi s agit-il? a) Liens de nature alimentaire entre les organismes vivants d un écosystème. b) Position occupée par un organisme vivant dans une chaîne alimentaire. c) Ensemble d organismes vivants qui interagissent entre eux et avec les éléments non vivants du milieu qu ils occupent. Les relations trophiques. Le niveau trophique. L écosystème. 2. Cette illustration présente les niveaux trophiques d une chaîne alimentaire. D. Grand-duc d Amérique A. Herbe B. Campagnol des bois C. Couleuvre tachetée E. Cloportes F. Micro-organismes G. Vers de terre H. Champignons a) Nommez ces niveaux trophiques et indiquez les organismes qui en font partie à l aide des lettres appropriées. Les producteurs: A. Les consommateurs: B, C et D. Les décomposeurs: E, F, G et H. b) Nommez les divers types de consommateurs représentés. Indiquez l organisme ou les organismes qui en font partie à l aide des lettres appropriées. Les consommateurs de 1 er ordre: B. Les consommateurs de 2 e ordre: C. Les consommateurs de 3 e ordre: D. Chapitre

2 3. Les substances suivantes sont-elles des matières organiques (O) ou inorganiques (I)? a) Protéines : O c) Sels minéraux : I e) Dioxyde de carbone: b) Eau : I d) Lipides : O f) Lumière solaire: En pratique 4. Vrai ou faux? a) Les décomposeurs sont des autotrophes. b) Le lynx qui se nourrit d un lièvre est un consommateur de 2 e ordre. c) Les champignons sont des producteurs. d) Un réseau trophique est la représentation d une seule chaîne alimentaire dans un écosystème. e) Les décomposeurs transforment la matière organique en matière inorganique. f) Un hétérotrophe peut produire lui-même sa nourriture. g) Un carnivore ne peut pas être un consommateur de 1 er ordre. h) Un écureuil qui mange des noix est un consommateur de 1 er ordre. Faux. Faux. Faux. Faux. I I 5. Nommez le niveau trophique de chaque organisme ou type d organismes suivant. a) Hétérotrophe b) Herbivore c) Détritivore d) Autotrophe e) Nénuphar Consommateur. Consommateur. Décomposeur. Producteur. Producteur. f) Carnivore Consommateur. g) Champignon Décomposeur. 6. Des relations trophiques unissent ces organismes vivants. Sauterelle Micro-organisme Raton laveur Grenouille Plante Construisez la chaîne alimentaire qui représente ces relations. Précisez le niveau trophique de chaque organisme. Plante Sauterelle Grenouille Raton laveur Producteur Consommateur Consommateur Consommateur de 1 er ordre de 2 e ordre de 3 e ordre Le micro-organisme est lié à tous les autres, car c est un décomposeur. 220 Cahier d activités ST-

3 La dynamique d un écosystème et les perturbations En théorie 1. Que suis-je? PAGES 323 À 331 a) Événement qui cause des dommages à un écosystème et qui peut entraîner l élimination d organismes et modifier la disponibilité des ressources. La perturbation. b) Masse totale de la matière organique présente à un moment donné dans un écosystème. La biomasse. c) Série de changements qui s opèrent dans un écosystème à la suite d une perturbation, jusqu à ce que l écosystème atteigne un état d équilibre. La succession écologique. d) Quantité de nouvelle biomasse obtenue par l action des producteurs d un écosystème. La productivité primaire. e) Dans un écosystème, circulation de la matière et de l énergie entre les organismes vivants ainsi qu entre le milieu et les organismes vivants. Le flux de matière et d énergie. 2. Complétez le texte suivant. matière Dans un écosystème, il y a transformation de la et, par conséquent, transfert d énergie. En effet, sous l action des décomposeurs, la organique matière inorganique, que les producteurs transforment en matière, est recyclée. Ce phénomène naturel porte le nom de «recyclage chimique». première La source d énergie d un écosystème est la lumière du Soleil. Grâce à l action des organismes autotrophes, une partie de cette énergie est transformée en énergie chimique, puis transmise aux consommateurs. Cependant, une grande partie de l énergie est perdue lors du passage d un niveau trophique à un autre. C est pourquoi, l énergie n est jamais recyclée dans un écosystème et celui-ci doit continuellement recevoir de l énergie du Soleil. Chapitre

4 Nom: : Groupe: : Date: : 3. Nommez quatre facteurs pouvant faire varier la productivité primaire et précisez leur rôle. Facteur Rôle L énergie rayonnante du Soleil permet La quantité de lumière la photosynthèse. L'eau est nécessaire à la photosynthèse. La quantité d'eau L accès à des nutriments essentiels pour les producteurs Les producteurs créent la biomasse. Certaines conditions climatiques sont La température favorables à la croissance des producteurs. 4. Nommez les types de perturbations dont les écosystèmes peuvent être victimes et donnez-en deux exemples. Exemples de perturbations naturelles. Ouragan, tempête de verglas, éruption volcanique, période de sécheresse. Exemples de perturbations humaines. Coupe de bois, déversement de produits toxiques, exploitation minière. 5. a) Qu est-ce que l empreinte écologique? C est une estimation de la surface nécessaire permettant à un être humain d avoir toutes b) Complétez l équation suivante. Empreinte écologique d une population les ressources pour répondre à l ensemble de ses besoins et assurer l élimination de ses déchets. = Terre et eau occupées par la population + Terre et eau utilisées pour produire des biens et services pour la population + Terre et eau utilisées pour éliminer les déchets de la population 222 Cahier d activités ST-

5 En pratique 6. Ce schéma illustre le flux d énergie dans une chaîne alimentaire. Producteur Consommateur Consommateur a) Indiquez les niveaux trophiques de cette chaîne. b) Les flèches de ce schéma sont de couleurs différentes. Donnez la signification de chacune. La flèche jaune illustre le rayonnement du Soleil. Les flèches bleues montrent le transfert d énergie d un niveau trophique à un autre. Les flèches rouges correspondent à la perte d énergie dans l atmosphère à chaque niveau. c) Pourquoi les flèches bleues diminuent-elles de grosseur? Pour montrer qu une grande partie de l énergie est toujours perdue lors du passage d un niveau trophique à un autre, que ce soit sous forme de déchets ou encore pour effectuer différentes activités comme se déplacer, croître ou se reproduire. 7. Que se passerait-il dans un écosystème où il n y aurait plus de décomposeurs? Le recyclage chimique ne s effectuerait plus. Les producteurs ne pourraient plus s alimenter en matière organique et l écosystème s effondrerait. 8. Quel est le lien entre la productivité primaire d un écosystème et le nombre d animaux présents dans cet écosystème? La productivité primaire représente la quantité de nouvelle biomasse disponible pour les consommateurs de premier ordre. Plus le milieu de vie crée de la nouvelle matière organique, plus il y a d animaux et plus l écosystème est productif. Chapitre

6 19. La perturbation suivante ferait-elle augmenter ou diminuer la productivité primaire de l écosystème touché? Justifiez votre réponse. À cause du réchauffement climatique, les températures moyennes, en Arctique, ont augmenté de 2 C. La période de dégel du sol en été est passée d environ 25 jours à 45 jours. La productivité primaire de l écosystème augmenterait sans doute, car l élévation de la température, ainsi que l accès à l eau et aux nutriments qui s ensuivrait, favoriserait la croissance des producteurs. 10. Indiquez si chacun des énoncés suivants correspond à une perturbation naturelle (N) ou à une perturbation humaine (H). a) Des terres sont inondées à la suite de la construction d un barrage. b) La foudre provoque un incendie de forêt. c) Le niveau des océans augmente à cause du réchauffement climatique. d) Un gel tardif tue les premières fleurs du printemps. H N H N 11. Remettez dans l ordre les différentes étapes possibles d une succession écologique survenant après un incendie de forêt. A. Des lièvres sont attirés par les plantes et les jeunes pousses d arbres. B. Dans le sous-bois, les espèces d arbres tolérant l ombre, comme le sapin baumier, commencent à apparaître. C. Des plantes herbacées, qui aiment la lumière intense et s accommodent des perturbations, poussent et fournissent en mourant de l humus au sol. D. Des essences d arbres nécessitant beaucoup de lumière s établissent Le recyclage et le compostage pourraient contribuer à réduire l empreinte écologique. Nommez un avantage lié à ces procédés. Exemples de réponses. Le recyclage permet d utiliser moins de ressources pour produire de nouveaux biens. Le recyclage et le compostage permettent de réduire la surface de la Terre et la quantité d eau nécessaires à l élimination des déchets. 224 Cahier d activités ST-

7 La contamination PAGES 331 À 341 En théorie 1. Que suis-je? Bioaccumulation Bioconcentration Contaminant Dose létale Écotoxicologie Seuil de toxicité a) Concentration au-delà de laquelle un contaminant produit un ou plusieurs effets néfastes sur un organisme. b) Phénomène selon lequel la concentration d un contaminant dans les tissus des vivants a tendance à augmenter à chaque niveau trophique. c) Substance ou radiation susceptible de causer du tort à un ou plusieurs écosystèmes. d) Quantité de contaminant qui provoque la mort d un organisme lorsque celui-ci l ingère en une seule fois. e) Tendance de certains contaminants à s accumuler dans les tissus des organismes vivants avec le temps. f) Étude des conséquences écologiques de la pollution de l environnement par les substances et les radiations qu on y rejette. Seuil de toxicité. Bioconcentration. Contaminant. Dose létale. Bioaccumulation. Écotoxicologie. 2. Nommez les quatre principales classes de contaminants des écosystèmes. Les contaminants inorganiques, organiques, microbiologiques ou radioactifs. 3. Plusieurs facteurs peuvent influer sur la toxicité d un contaminant. Associez chaque énoncé à l un des facteurs suivants. Concentration d un contaminant Durée de l exposition au contaminant Type d organisme en contact avec le contaminant a) Plus un contaminant est en contact avec un organisme, plus il risque d être toxique. Durée de l exposition au contaminant. b) Plus un contaminant est concentré, plus il y a de risques qu il soit toxique. Concentration d un contaminant. c) Certains contaminants sont toxiques pour des organismes, mais ne le sont pas pour d autres. Type d organisme en contact avec le contaminant. Chapitre

8 Nom: : Groupe: : Date: : 4. Différentes biotechnologies permettent de remédier à des problèmes écologiques. a) Nommez deux biotechnologies qui font appel aux micro-organismes et décrivez-les. La biodégradation : des micro-organismes décomposent la matière organique en matière inorganique. La biorestauration : des micro-organismes dépolluent un milieu en décomposant les contaminants qu il renferme. b) Quelle biotechnologie utilise des végétaux pour décontaminer un milieu? La phytoremédiation. c) Quelle méthode s applique à l eau rejetée dans l environnement après usage? Le traitement des eaux usées. d) Nommez les deux principaux moyens biotechnologiques utilisés pour traiter les eaux usées. Les fosses septiques et les stations d épuration des eaux usées. En pratique 5. À quel facteur de toxicité chacun des énoncés correspond-il? a) Certaines plantes peuvent absorber des métaux sans que cela leur cause de tort. b) À cause d un déversement d acide chlorhydrique, tous les amphibiens d une région sont morts. c) Maxime a toujours habité près d une usine qui rejette des fumées polluantes. Le type d organisme. La concentration. La durée d exposition. 6. Associez chacun des énoncés suivants avec le ou les concepts qui le représentent. A. Le seuil de toxicité B. La dose létale (DL 50 ) C. La bioconcentration a) Après un déversement de produits chimiques dans un lac, 25 grenouilles des marais sur 50 sont mortes. B b) Les personnes qui pêchent dans les lacs où il y a du mercure risquent de souffrir de troubles neurologiques. A et C. c) On a constaté des taux élevés de polluants dans les tissus des bélugas du fleuve Saint-Laurent. C d) L épandage de pesticides chimiques dans les champs peut rendre les agriculteurs malades. A 226 Cahier d activités ST-

9 7. Expliquez comment le phénomène de la bioconcentration est lié à celui de la bioaccumulation. Lorsqu un organisme de niveau trophique supérieur se nourrit d organismes de niveaux trophiques inférieurs, il ingère les contaminants accumulés dans ces organismes. On parle alors de «bioaccumulation». Il s ensuit une augmentation de la concentration des contaminants chez l organisme de niveau trophique supérieur. Ce phénomène s appelle la «bioconcentration». 8. Une personne qui est régulièrement en contact avec un contaminant, même si celui-ci n est pas toxique, s expose à un phénomène particulier. De quel phénomène s agit-il? Expliquez votre réponse. Il pourrait y avoir bioaccumulation du contaminant dans les tissus de la personne, ce qui pourrait avoir des effets néfastes. 9. De quelle biotechnologie s agit-il? a) Employer des composés de chlore, de l ozone ou des rayons ultraviolets pour éliminer les micro-organismes pouvant causer des maladies. Le traitement des eaux usées. b) Pulvériser des engrais sur une plage pour dégrader le pétrole provenant d une marée noire. La biorestauration. c) Planter des tournesols sur des boues d épuration provenant d une usine de traitement des eaux usées pour retirer certains contaminants organiques. La phytoremédiation. d) Utiliser des bassins de décantation pour éliminer les matières organiques lourdes. Le traitement des eaux usées. e) Utiliser des micro-organismes et des bactéries pour dépolluer des eaux contaminées par des solvants. La biorestauration. Chapitre

10 Nom: Groupe: Date: DÉFI DÉFI Une question d empreinte Les deux illustrations suivantes présentent deux familles québécoises de quatre personnes. Famille Dubois À l aide des notions acquises dans le chapitre 10, déterminez laquelle de ces deux familles a l empreinte écologique la plus faible. Pour ce faire, relevez au moins quatre différences dans le mode de vie de chacune des familles et expliquez comment ces différences modifient leur empreinte écologique. La famille Laforêt a la plus faible empreinte écologique. La famille Dubois consomme davantage de viande que la famille Laforêt. La production de viande requiert l utilisation de plus de terre que la production de légumes. Le panier de fruits des Dubois contient des fruits exotiques, tandis que le panier de fruits des Laforêt contient des fruits produits localement. Le robinet de l évier dans la cuisine des Dubois reste ouvert, ce qui augmente leur consommation en eau. Trois membres de la famille Dubois regardent la télévision. Cependant, ils le font dans trois pièces différentes. Ils utilisent donc plus d énergie pour l éclairage et pour le fonctionnement des appareils de télévision. 228 Cahier d activités ST-

11 Nom: Groupe: Date: Famille Laforêt DÉFI Les Dubois ont deux gros sacs d ordures, tandis que les Laforêt en ont un seul, puisqu ils recyclent tout ce qui peut l être et qu ils compostent les déchets biodégradables. Les Dubois utilisent deux voitures, tandis que les Laforêt ne possèdent qu une voiture et deux vélos. Chapitre

12 Nom: Groupe: Date: BILAN Bilan du chapitre Les organismes présentés ci-dessous font partie d une chaîne alimentaire. a) Construisez cette chaîne alimentaire. Précisez le niveau trophique de chaque organisme. A. Une chenille C. Un épervier B. Une paruline D. Une feuille d érable palmé Feuille d érable palmé (D) Chenille (A) Paruline (B) Épervier (C) Producteur Consommateur Consommateur Consommateur de 1 er ordre de 2 e ordre de 3 e ordre b) À quel niveau les décomposeurs agiront-ils dans cette chaîne alimentaire? Expliquez votre réponse. À tous les niveaux, décomposant les feuilles mortes, les excréments et éventuellement le cadavre de ces animaux. 2. Vrai ou faux? Si l énoncé est faux, corrigez-le. a) Dans un écosystème, l énergie est recyclée. Faux. Dans un écosystème, la matière est recyclée, mais pas l énergie. b) La nouvelle biomasse inclut la matière produite par les producteurs et les consommateurs. Faux. La nouvelle biomasse inclut la matière produite par les producteurs. Les consommateurs ne produisent pas de matière. 230 Cahier d activités ST-

13 Nom: Groupe: Date: c) L empreinte écologique permet de mesurer l impact des activités humaines sur les écosystèmes. 3. a) Comment la matière organique est-elle recyclée dans un composteur domestique? Les décomposeurs recyclent la matière organique contenue dans les détritus (par exemple, des restes de table) et produisent de la matière inorganique sous forme de compost. b) Étant donné le flux d énergie dans une chaîne alimentaire, comment l être humain pourrait-il limiter les pertes d énergie liées à son alimentation : en adoptant un régime riche en viande ou, au contraire, un régime végétarien? Justifiez votre réponse. En adoptant un régime végétarien. L être humain éliminerait ainsi plusieurs niveaux BILAN trophiques et, de ce fait, la perte d énergie liée à chacun. L être humain serait alors un consommateur de premier ordre. 4. La productivité primaire d une forêt tropicale est supérieure à celle d une forêt tempérée dont le sol est pourtant plus riche en minéraux. Comment expliquez-vous ce fait? Exemple de réponse. Le sol contient moins de minéraux en forêt tropicale qu en forêt tempérée, car le recyclage chimique s y effectue très rapidement. En effet, les décomposeurs profitent de la chaleur et de l humidité, et les producteurs réutilisent tous les nutriments. Dans la forêt tempérée, la décomposition se fait plus lentement et, comme les hivers ralentissent la croissance des producteurs, les minéraux demeurent plus longtemps dans le sol. 5. Que se produit-il après une perturbation qui entraîne l élimination d organismes dans un écosystème? Justifiez votre réponse à l aide d un exemple. Exemple de réponse. La succession écologique se produit : l écosystème connaît une suite de changements progressifs jusqu à ce qu il retrouve un état d équilibre. Par exemple, si un ouragan détruit les arbres d un milieu, les oiseaux qui y nichent partent et de nouvelles espèces capables de trouver leur nourriture dans le milieu s y établissent. 6. À l échelle de la planète, l empreinte écologique est estimée à 2,2 hectares, alors que la capacité écologique de la Terre est estimée à 1,8 hectare. Les conséquences de cette situation sont nombreuses. Nommez-en une et expliquez-la à l aide d un exemple. Exemple de réponse. À cause des perturbations naturelles, les écosystèmes sont de plus en plus menacés. Les êtres humains d aujourd hui, tout comme ceux des générations futures, pourraient manquer d espace et de ressources pour répondre à leurs besoins. Chapitre

14 BILAN 7. Vrai ou faux? Lorsqu un énoncé est faux, corrigez-le. a) Une dose létale est parfois mortelle. Faux. Une dose létale est une dose mortelle. b) Un contaminant est une substance qui, dans certaines conditions, peut devenir toxique. c) Les virus et les bactéries appartiennent à la classe des contaminants organiques. Faux. Ils appartiennent à la classe des contaminants microbiologiques. d) Certains contaminants, comme les herbicides, peuvent être toxiques pour certaines plantes seulement. e) Le DL 50 indique le nombre d individus qui peuvent mourir à la suite d une intoxication. Faux. Le DL 50 indique la dose d une substance toxique qui cause la mort de 50 % des individus. f) Pour être efficaces, les fosses septiques doivent être raccordées à des stations d épuration des eaux. Faux. Les fosses septiques sont utilisées pour les maisons qui ne sont pas raccordées à un réseau d égouts et, par conséquent, à des stations d épuration. g) Le drainage des eaux usées d une fosse septique et le lagunage sont des techniques qui utilisent une forme de biodégradation. 8. Pratiquement tous les poissons pêchés en mer contiennent des doses plus ou moins élevées de contaminants, en particulier de métaux lourds, comme le mercure. Selon vous, le risque de contamination est-il moins élevé lorsqu on mange des sardines (consommateurs généralement de deuxième ordre) ou lorsqu on mange du thon (consommateur généralement de troisième ordre)? Expliquez votre réponse. Le risque est moins élevé lorsqu on mange des sardines parce que les consommateurs de deuxième ordre présentent une moins grande bioconcentration de contaminants que ceux de troisième ordre. 232 Cahier d activités ST-