Voir le film de la série Sciences Mag lʼécologie du sol et des plantes. Complète lʼactivité 2.4 suite au visionnement du film.

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1 10 Voir le film de la série Sciences Mag lʼécologie du sol et des plantes. Complète lʼactivité 2.4 suite au visionnement du film. 3. Vocabulaire de base de lʼécologie Lecture obligatoire : Biologie 12 p.430 à 436 TRAVAIL À FAIRE : Répondre aux questions p. 439 no. 1, 2, 3, 6, 7, 8. (Date de remise sera indiquée au calendrier) Un écosystème est composé de constituants abiotiques (lʼeau, air, composants nonvivants.) et de constituants biotiques (êtres vivants). On retrouve différents types dʼinteractions dans les écosystèmes : 1) Population : représente un groupe dʼindividus dʼune même espèce qui vivent dans un environnement donné (ou région spécifique). 2) Communauté : représente plusieurs populations vivant dans le même environnement et qui interagissent entre-elles. Une communauté se modifie avec le temps (dynamique). Un exemple de communauté est une succession écologique. Suite à une perturbation de lʼenvironnement comme un feu de forêt, il y a disparition des membres de la

2 11 communauté originale. Ils seront remplacés par dʼautres organismes qui arriveront par hasard ou amenés par le vent. Espèces pionnières arrivent en premier. Elles modifient lʼenvironnement pour permettre à dʼautres espèces de les remplacer. La verge dʼor est la première espèce à sʼinstaller après un feu de forêt. Avec le temps, elle sera remplacée par des framboisiers et autres petits arbustes. Ceux-ci seront aussi remplacés par des espèces plus grandes comme des peupliers et des trembles, jusquʼà ce quʼils soient remplacés par des espèces comme lʼérable et le chêne. On parle de communauté à maturité (communauté climacique) ou atteinte du climax lorsque lʼenvironnement est à lʼéquilibre. Dans notre exemple, la communauté atteint sont climax, lorsque lʼon a une forêt dʼérables et de chênes. Les arbres sont remplacés par dʼautres arbres de la même espèce (reproduction indéfinie). On observe une stabilité et la succession est terminée. Lʼexemple du feu de forêt est un type de perturbation qui provoque une succession secondaire car le site de départ (la forêt) possède un terrain fertile. Les inondations, une coupe forestière ou lʼabandon dʼun champ sont dʼautres exemples de perturbations qui amènent une succession secondaire. Un autre type de succession qui est plus rare est la succession primaire. Elle se produit suite à une éruption volcanique ou à la retraite dʼun glacier. Le terrain nʼest pas fertile et lʼarrivée dʼespèces pionnières comme le lichen modifie la composition du sol pour le rendre fertile à dʼautres espèces. Succession écologique typique des Prairies canadiennes

3 12 Source de lʼimage : Pour en savoir plus : Succession écologique des prairies (Manitoba) 3) Écosystèmes : sont composés dʼorganismes vivants et non vivants ou biotiques et abiotiques. La grandeur de lʼécosystème est variable. La biosphère inclus les écosystèmes et leurs interactions. Un biome est un grand écosystème pour une région spécifique de la terre. En Saskatchewan, on observe 4 biomes différents à travers la province. Ces mêmes biomes se retrouvent dans dʼautres provinces canadiennes et même dʼautres pays. Lʼhabitat est un endroit ou région ayant des particularités au niveau biotique et abiotique. Cʼest lʼadresse dʼune population. Lʼaire de répartition est une région géographique où lʼon retrouve une population ou une espèce. Voir le film de la série Omniscience lʼécologie. Suite au visionnement du film complète lʼactivité 2.6

4 13 4. Les chaînes et les réseaux alimentaires Lecture obligatoire : Biologie 12 p. 440 à 443 TRAVAIL À FAIRE : p. 443 réponds aux questions no. 2, 3, 5 et 8 (La date de remise sera indiquée au calendrier) Les écosystèmes varient beaucoup selon la taille et le type dʼécosystème. Deux processus sont très importants dans tous les types dʼécosystèmes, il sʼagit du transfert dʼénergie et le cycle des éléments chimiques. Structure trophique est un terme qui signifie les réseaux alimentaires entre les membres dʼune communauté à lʼintérieur dʼun écosystème. Il existe différents niveaux trophiques selon le type dʼalimentation des membres dʼune espèce. La plupart des écosystèmes ont entre 3 à 4 niveaux trophiques. Niveaux trophiques 1) Premier niveau = organismes autotrophes, ce qui signifie que ces organismes produisent leur propre nourriture grâce à la photosynthèse. Cʼest le cas des végétaux (plantes, arbres). Ce niveau produit lʼénergie pour le maintien des autres niveaux de lʼécosystème. On les appelle aussi producteurs. Ex : le trèfle. 2) Deuxième niveau = organismes hétérotrophes, ce qui signifie que ces organismes ont besoin de consommer dʼautres organismes autotrophes ou hétérotrophes pour survivre. Ils ne produisent pas leur nourriture. On les appelle aussi consommateurs. a) Consommateurs primaires : les herbivores ou organismes hétérotrophes qui mangent les organismes autotrophes (plantes). Ils sont le premier maillon de la chaîne alimentaire. Ex : une sauterelle qui mangent une plante comme le trèfle.

5 14 b) Consommateurs secondaires : ils sont des organismes carnivores qui se nourrissent des herbivores. Les oiseaux mangeurs dʼinsectes (merle) comme la sauterelle en sont un exemple. c) Consommateurs tertiaires : ils se nourrissent des consommateurs secondaires. Ils sont des carnivores plus gros. Ex : le loup se nourrit dʼorganismes comme le merle. d) Décomposeurs :ils se nourrissent des déchets et des restants de chaque niveau trophique. Ils jouent un rôle important dans les écosystèmes car ils recyclent les substances nutritives comme lʼazote et le carbone et le retournent dans le sol et lʼair. Source : On parle de chaîne alimentaire lorsque les aliments passent d un niveau trophique à l autre en ligne droite. Trèfle Sauterelle Merle Loup Décomposeurs Dans la nature, plusieurs chaînes alimentaires sont possible en même temps car les organismes se nourrissent de plus d un type de nourriture pour survivre. On parle de réseaux alimentaires lorsqu un même organismes peut être consommateur primaire ou secondaire selon la chaîne alimentaire dans laquelle il se retrouve. Les organismes ont besoin d énergie pour survivre. L énergie se transfère d un niveau trophique à l autre. Ainsi les producteurs sont des organismes autotrophes qui prennent leur énergie du soleil et grâce à la photosynthèse produisent leur propre

6 15 nourriture qui permet la croissance de la plante. Ainsi les producteurs n utilisent que 1% de l énergie que le soleil leur envoie. Le consommateur primaire (herbivore) va à son tour consommer la plante et utiliser 10% de l énergie disponible. Le consommateur secondaire va ensuite utiliser 10% de l énergie du niveau précédent. Il y a perte d énergie à chaque niveau et pour permettre le fonctionnement des organismes, on ne retrouve que 3 ou 4 maillons dans la chaîne alimentaire. Source de lʼimage : «Les flèches indiquent le sens du mouvement de lʼénergie; chaque flèche est précédée de ce qui est mangé et suivie de qui le mange. En voici un exemple : Phytoplancton zooplancton hareng saumon phoque épaulard itinérant Dans cet exemple, la chaîne alimentaire montre que le zooplancton obtient son énergie alimentaire en mangeant le phytoplancton; le hareng, en mangeant le zooplancton; le saumon, en mangeant le hareng; le phoque, en mangeant le saumon; et lʼépaulard itinérant, en mangeant le phoque. Les producteurs se trouvent toujours au début de la chaîne alimentaire puisquʼils sont les seuls organismes capables de produire leur propre nourriture à partir de lʼénergie solaire. Nʼoubliez pas que le phytoplancton est une plante et est par conséquent un producteur! En général, on dessine des chaînes alimentaires en plaçant les producteurs au bas ou au début de la chaîne. Souvenez-vous que la direction des flèches est très importante puisquʼelle montre dans quelle direction sʼeffectue le transfert dʼénergie et dans quelle direction la nourriture se déplace.»source : Pêche et océans Canada. Fais lʼactivité sur le réseau alimentaire qui mange qui?

7 16 Voir le film Science Mag «Les caractéristiques du vivant» 15 min et Réponds aux questions de lʼactivité 2.5 suite au visionnement du film. Pour vérifier si tu as bien compris la différence entre chaîne alimentaire et réseau alimentaire va faire le jeu intitulé réseau alimentaire dans la page (en ligne) : Pour en savoir plus, consulte les liens ci-dessous Chaînes alimentaires : Transfert énergie chaînes alimentaire :

8 17 5. Les cycles des substances nutritives dans les écosystèmes Lecture obligatoire p. 451 à 460 TRAVAIL À FAIRE : p. 460 no. 3, 4, 5, 6, 8 et 9 (La date de remise sera indiquée au calendrier). Les organismes ont besoin dʼéléments nutritifs comme le carbone, lʼhydrogène, lʼoxygène et lʼazote pour assurer la croissance et la réparation de leurs tissus cellulaires. Ces éléments constituent 95% de la masse de tous les organismes vivants. La vie dépend du recyclage de ces substances dans la biosphère. Ce recyclage commence avec les décomposeurs qui ramènent dans le sol les éléments nutritifs quʼils prennent des organismes morts et des déchets. On parle de cycles biogéochimiques pour expliquer le recyclage des éléments nutritifs essentiels aux organismes. 5.1 Le cycle de lʼeau Lʼeau est nécessaire à tous les organismes vivants. Cʼest la ressource la plus abondante et la plus précieuse.

9 18 Source de lʼimage : Le cycle de lʼeau consiste en 4 étapes : 1- Évaporation ou évapotranspiration : lʼeau présente dans les cours dʼeau (lac, rivières, mer) sʼévapore dans lʼatmosphère sous lʼaction des rayons du soleil. Une partie de lʼeau provient aussi de la transpiration des végétaux (évapotranspiration). 2- Condensation : la vapeur dʼeau formée lors de lʼévaporation se refroidit en montant dans lʼatmosphère et forme des nuages. 3- Précipitation : lorsque les nuages sont assez gros, ils retournent lʼeau à la terre par la pluie, la neige ou la grêle que lʼon appelle des précipitations. 4- Ruissellement : lʼeau qui revient sur la terre sous forme de précipitation se déplace par ruissellement vers les lacs, rivières et océans. Une partie de cette eau sʼinfiltre dans le sol pour approvisionner les nappes phréatiques (eau souterraine). Voir la figure p.452 de votre livre Biologie 12. Facultatif : voir un vidéo explicatif du cycle de lʼeau et hydrologie (la moitié du vidéo est pertinente) : hp?rub=planete_bleue&ss_rub=20 *Il y a aussi une animation du cycle de lʼeau dans la page

10 19 Animation du cycle de lʼeau : (Choisir cycle de lʼeau dans la page) Animation cycle de lʼeau + explications (excellent) : (Source de l animation : ) Activité comprendre le cycle de lʼeau : Le cycle du carbone et de lʼoxygène a) Cycle du carbone Le carbone est lʼélément le plus abondant chez les organismes vivants. La matière première du cycle du carbone est le dioxyde de carbone. Sources de carbone : -Déchets de la respiration cellulaire des organismes vivants. -Accumulation dans la matière végétale comme le bois des arbres. -Combustion des combustibles fossiles (bois, pétrole, charbon ou gaz naturel). -Décomposition des déchets organiques. Le carbone se retrouve dans lʼatmosphère sous forme de dioxyde de carbone (CO 2 ) et il est recyclé par les plantes qui utilisent le dioxyde de carbone (CO 2 ) lors de la photosynthèse et le transforment en sucres assimilables par la plante. Le CO 2 passe de lʼatmosphère aux producteurs aquatiques (phytoplancton) et terrestres (végétaux), qui sʼen servent pour produire des composés organiques (croissance des organismes). Le carbone est transmis dans la chaîne alimentaire dʼun organisme à lʼautre. Dans les océans, le carbone est dissous dans lʼeau sous forme de CO 2 et se retrouve dans lʼatmosphère par diffusion. Grâce aux précipitations, il retourne dans lʼeau.

11 20 La quantité de CO 2 qui se retrouve dans lʼatmosphère est plus grande que celle qui est recyclée. Une des conséquences de cela est lʼaugmentation de lʼeffet de serre et le réchauffement climatique. Source de lʼimage : Animation cycle du carbone (activer les légendes) : Mini animation du cycle du carbone et document téléchargeable : l Télécharger document cycle carbone : b) Cycle de lʼoxygène : Source des informations ci-dessous: Il est indissociable du cycle du carbone puisque celui-ci s'effectue grâce au dioxyde de carbone utilisé lors de la photosynthèse. Cette dernière produit de l'oxygène, qui, par le

12 21 biais de la respiration, brûle les composants carbonés produits par la photosynthèse pour redonner du gaz carbonique. Au final, photosynthèse et respiration sont à l'origine de la production et de l'équilibre des gaz atmosphériques. Les deux mécanismes - CO 2 + H 2 O sucres + oxygène et vice et versa - conditionnent la circulation du carbone et de l'oxygène. Ce cycle permet d'expliquer le phénomène de l'ozone, particulièrement d'actualité. L'utilisation d'automobiles dégage du dioxyde d'azote (NO 2 ). Celui-ci, par décomposition puis recomposition avec le dioxygène ambiant (O 2 ) forme de l'ozone (O 3 ). Or, cet ozone est néfaste à la santé. NO 2 NO + O O+O 2 O Le cycle de lʼazote Lʼazote fait partie de lʼatmosphère terrestre pour près de 80%. Cʼest un élément très important dans la constitution de plusieurs molécules organiques comme les acides aminés qui forment les protéines. On retrouve des groupements amines (NH 2 ) dans la formule chimique dʼun acide aminé. Les plantes ne peuvent pas utiliser lʼazote directement de lʼair. Il faut passer par les racines de la plante qui assimile lʼazote dans le sol sous forme de nitrate (NO 3 - ) ou dʼions ammonium (NH 4 + ). Ces ions proviennent de la décomposition de la matière organique par les bactéries du sol ou lorsquʼils sont dissous dans lʼeau de pluie (grâce aux éclairs lors dʼorages). Dʼautres bactéries et les cyanobactéries peuvent décomposer lʼazote (sous forme dʼammoniac NH 3 ) en nitrite NO 2 -. Certaines plantes comme les légumineuses ont la propriété de fixer lʼazote de lʼair grâce à des bactéries qui vivent avec les racines. Les légumineuses amènent ainsi de lʼazote dans le sol pour lʼenrichir. Il est donc avantageux pour un agriculteur dʼalterner les cultures de légumineuse et de céréales pour enrichir le sol naturellement (rotation des cultures). Fonctionnement du cycle : -Les molécules organiques contenant de lʼazote (plantes, animaux morts) retournent au sol lʼazote lors de la dégradation par les décomposeurs du sol (bactéries du sol). -Cette décomposition produit de lʼazote sous forme minérale (nitrates). -Les nitrates sont ensuite assimilés par les plantes via leurs racines et fabriquent de la matière organique azotée (protéines). -Les herbivores se nourrissent des végétaux et lʼazote se transmet dans la chaîne alimentaire (protéines végétales et animales). Le cycle recommence.

13 22 Cycle azote : Power point téléchargeable sur le cycle de lʼazote ecofog.cirad.fr/fr/enseignement/ licencepro/supports/cycleazote.pps Voir le film de la série Omnisciences «écosystèmes fragiles». Réponds aux questions de lʼactivité 2.7 suite au visionnement du film.