Chapitre 3 : Vers une agriculture durable Au XXI siècle, on prévoit une population de 9 milliards d êtres humains. Nourrir la population est donc un défi majeur. Cf. cours de seconde : problèmes de la disponibilité des sols, de leur érosion, de la gestion des ressources en eau Problèmes : Comment nourrir cette population toujours plus importante et quelles sont les conséquences sur l environnement d une production à haut rendement? Comment aboutir à une agriculture durable? 1. Comparaison écosystème agrosystème. Un écosystème est un ensemble formé par un milieu et les êtres vivants qui l occupent. Ces derniers interagissent entre eux et avec leur environnement. Rappel : Un producteur primaire fabrique lui-même sa propre matière organique à partir de la matière minérale qu'il prélève dans le milieu extérieur. Un producteur secondaire fabrique sa matière organique à partir de la matière organique produite par les producteurs primaires et de matière minérale prélevée dans le milieu extérieur. Les relations entre producteur primaire et secondaire forment ainsi des chaînes alimentaires également appelées chaînes trophiques. Les végétaux, producteurs primaires car autotrophes, sont à la base de l'alimentation des producteurs secondaires. A chaque niveau la biomasse est stabilisée grâce aux interactions avec les autres niveaux. Ainsi, une augmentation de la biomasse des végétaux produite par photosynthèse favorise les herbivores ; la prédation effectuée par le niveau suivant sur les herbivores est-elle aussi accrue. A leur mort, les organismes végétaux et animaux sont décomposés grâce à des micro-organismes. Ainsi, le sol se charge en minéraux essentiels à la croissance des végétaux et le cycle redémarre. L'écosystème est donc un système totalement équilibré. Toute la matière et l'énergie produites est recyclée. Il n'y a aucune intervention humaine. En utilisant le schéma présentant le fonctionnement d un agrosystème, expliquez les différences avec un écosystème. 1
Bilan : Sur Terre, les êtres vivants établissent des relations avec leur milieu de vie et les autres espèces qui cohabitent avec elle. L ensemble constitue un écosystème. L agriculture repose sur les agrosystèmes dans lesquels les espèces sont exploitées dans le but de fournir des produits alimentaires ou des matières premières. On retrouve dans les agrosystèmes les mêmes relations entre espèces que dans les écosystèmes mais l intervention humaine est prépondérante (par l apport d engrais notamment) 2. Comparaison du rendement et de la productivité Pour comparer le rendement d'un écosystème à celui d'un agrosystème, il faut comparer les masses de produits formés. Pour un écosystème prairie, il faut 1700 kg/ha d'herbe pour alimenter 102 kg/ha de vaches. Le rendement est de 102/1700=0,06 ; soit 6%. Pour un agrosystème culture de maïs et vaches laitières, il faut 782 g de maïs pour nourrir 95 g de vache, et ces 95 g vont nourrir 10 g d'homme. Ainsi, le rendement de la production de lait est de 95/782=0,121 ; soit 12,1%. De même, celui de production de viande de bœuf est de 10/95=0,105 ; soit 10,5%. Un agrosystème présente un rendement et une productivité plus élevée que ceux d'un écosystème. Ainsi, la productivité d'un champ de maïs, par exemple, est beaucoup plus importante que celle d'une forêt de pins. 3. Pratiques collectives et conséquences globales. Activité 7 empreinte écologique Actuellement évaluée à 2,5 ha par habitant en moyenne, l'empreinte écologique totale de l'homme est comparée à la superficie biologiquement productive de la Terre (25%), soit 1,8 ha pour une population de 6,5 milliards d'habitants. Ainsi, depuis 1976, nous consommons plus que ce que la Terre peut produire et le niveau de développement actuel n'est pas durable. En outre, la disparité de l'empreinte écologique entre régions du monde est très grande : 9,6 ha pour l'amérique du Nord, 5,3 pour la France, 1,3 pour l'afrique. Si tous les êtres humains consommaient autant qu'un européen, il faudrait l'équivalent de 3 planètes Terre pour subvenir à leurs besoins. L'essentiel de la production alimentaire provient d'agrosystèmes. Dans les pays développés, la consommation de matière animale est bien supérieure à la consommation de matière végétale. Un problème se pose : la grande quantité de matière végétale et d'eau utilisée pour produire peu de matière animale. Ainsi, la biomasse et l'énergie s'épuisent à cause d'une consommation trop peu végétale et trop animale. Au contraire, dans les pays surpeuplés, c'est surtout la consommation végétale qui est importante car la production de végétaux se fait à bien moindre coût que la production animale. Ainsi, pour le futur, une rééquilibration des régimes alimentaires serait souhaitable. Cela permettrait de perdre moins d'énergie et de gagner du terrain, car la production végétale nécessite moins de surface. Bilan : La production de matière organique d origine animale ayant une efficacité énergétique inférieure à celle de la matière d origine végétale, consommer de la viande n a pas le même impact environnemental que consommer des végétaux. Ainsi le développement des agrosystèmes a des impacts sur l environnement : déforestation pour augmenter les surfaces cultivées (que ce soit pour la consommation humaine ou pour des cultures destinées au bétail), augmentation de la consommation en eau, émission des gaz à effet de serre 2
Etant donné les prélèvements et les nécessités de rendement d'un agrosystème, l'homme doit d'une part compenser les exportations de matières (Récoltes) et d'autre part, augmenter les rendements (produire toujours plus) du même agrosystème. 4. Le contrôle de l Homme dans les agrosystèmes A. L apport des minéraux Indiquer l intérêt de l apport de minéraux dans les sols. RRQ : Deux types d'engrais peuvent être utilisés : Les engrais organiques comme le fumier (paille et déjections) ou le lisier (pas de fibres végétales) dont la décomposition restitue les minéraux. Les engrais minéraux produits par l'industrie chimique qui apportent directement les éléments nécessaires au sol. B. L apport d eau 70 % de la consommation mondiale d'eau est utilisée pour l'agriculture. Le document ci-contre montre que l'irrigation des cultures permet d'avoir un meilleur rendement par rapport à une culture dépendante uniquement des précipitations. Néanmoins, l irrigation doit s effectuer à des moments précis du cycle de vie de la plante. En fonction des régions ou des conditions météorologiques, l'irrigation est plus ou moins systématique. Ainsi, il faut 4500 litres d'eau pour irriguer 1 kg de culture de riz ou 1000 litres pour produire 1 kg de maïs. La production animale nécessite six à vingt fois plus d'eau que la production végétale. Par exemple, 9 000 litres sont utilisés pour produire 1 kg de bœuf et 200 litres pour produire un verre de lait. 3
C. La protection des cultures. Identifier les éléments pouvant empêcher une bonne productivité et justifier alors l utilisation des produits phytosanitaires On distingue plusieurs catégories de pesticides en fonction de leur cible : les insecticides sont destinés à éliminer les Insectes, les fongicides pour les champignons et les herbicides pour les plantes adventices. Cette technique est la lutte chimique. Néanmoins, il existe d autres stratégies de protection comme la lutte biologique qui utilise les ennemis naturels des envahisseurs (ex les coccinelles contre les pucerons) 5. L amélioration des races animales et des variétés végétales Activité 8 diaporamas à compléter A. Sélection génétique et croisement Principe Intérêts Inconvénients 4
B. Modification du programme génétique : les OGM Principe Intérêts Inconvénients C. Bouturage et clonage Principe Avantages Inconvénients Bilan : Dans un agrosystème, l Homme intervient pour obtenir des rendements de production élevés grâce : - Aux pratiques culturales mises en œuvre : les apports d engrais (source d ions minéraux) compensent les exportations de biomasse liées aux récoltes et maintiennent la fertilité des sols ; le recours à l irrigation garantit une croissance optimale de la plante ; l utilisation de produits phytosanitaires (pesticides, herbicides etc.) vise à limiter les pertes de récolte liés à la présence d autres êtres vivants dans l agrosystème (plantes adventices, ravageurs etc.) - A l amélioration des races animales élevées et des lignées ou variétés végétales cultivées, afin de les rendre plus productives (sélection génétique, création d OGM, clonage) Film solutions locales pour désordre globale 5
6. Les conséquences d une production alimentaire intense sur l environnement et la santé A. Les conséquences de l utilisation d engrais et de pesticides Activité 9 : débat sur les marées vertes en Bretagne Trois groupes de discussion : Scientifique Ecologiste - Eleveur Les engrais et les pesticides se dégradent très lentement. De plus, ils sont solubles et peuvent donc facilement être entraînés par les eaux de pluie dans les eaux superficielles (par ruissellement) ou dans les eaux souterraines. L'eutrophisation est la disparition du dioxygène dissous dans un milieu aquatique. Cela peut conduire à la disparition des espèces aquatiques. Dans les eaux superficielles, le phénomène d'eutrophisation apparaît : l'accumulation de pesticides ou engrais au fond des lacs ou rivières provoque une prolifération fulgurante des algues et l'échange de dioxygène avec l'eau ne peut plus avoir lieu. Dans les eaux souterraines, les pesticides et les engrais peuvent polluer les nappes phréatiques et rendre l'eau impropre à la consommation. Livre page 92 document 2 Quelles sont les conséquences possibles sur la santé d un excès de nitrates? B. Les conséquences de l utilisation des pesticides sur la santé Expliquer le phénomène de bioconcentration et ses risques Bilan : L exploitation des agrosystèmes, orientée vers la recherche de productivité pour nourrir une population croissante, a un impact sur l environnement (épuisement des sols, pollution de l eau par les pesticides et les engrais etc.) ainsi que sur la santé (bioconcentration des pesticides le long de la chaîne alimentaire) 6
7. Des pratiques agricoles pour une agriculture durable A partir de l étude des documents, Expliquer les impacts sur le sol de l agriculture conventionnelle et donner trois solutions pour améliorer la qualité des sols Bilan : une agriculture raisonnée respectueuse de l environnement et de la biodiversité des milieux naturels est possible ; Le choix des pratiques et des techniques culturales et d élevage doit concilier la demande grandissante d aliments pour les êtres humains et la gestion durable de l eau, de l environnement et de la santé humaine. 7