Écosystèmes naturels et transformés

Un écosystème est constitué d’un biotope (ensemble de facteurs physiques, chimiques et climatiques matérialisant un environnement physique) et de la biocénose (ensemble d’êtres vivants) en interaction continue. D’un point de vue démographique, la biocénose s’organise selon différents niveaux :

• En peuplement (plusieurs populations de différentes espèces)
• En populations (échantillon d’individu appartenant à une même espèce).
• D’organismes (animaux ou végétaux)

Les populations comme les peuplements ne sont jamais statiques. Ils évoluent en fonction des naissances (taux de natalité) ou des décès (taux de mortalité) qui affectent les effectifs.

Une succession de chaînes alimentaires connectées les unes aux autres caractérise les différents niveaux d’organisation trophiques des organismes au sein d’un écosystème.
On distingue alors les êtres vivants autotrophes (producteurs primaires) des êtres vivants hétérotrophes (consommateurs primaires, secondaires ou tertiaires) et les décomposeurs (recyclage de la matière). Ce réseau de chaînes alimentaires s’appelle un réseau trophique.

L’organisation spatiale et temporelle des organismes au sein des territoires (habitat occupé par un individu ou une population) est régie selon plusieurs facteurs (alimentation, conditions du milieux, relations interspécifiques) qui influencent leurs répartitions.
On distingue des répartitions dites homogènes, au hasard ou en agrégats. Dans les milieux forestiers ou aquatiques et dans les sols, il faut considérer la répartition verticale ou de stratification.
La connaissance de cette répartition est indispensable pour évaluer une densité, caractériser et qualifier une population et comprendre les facteurs (biotiques ou abiotiques) qui l’influencent.

La croissance d’une population est caractérisée par des fluctuations en fonction de nombreux facteurs comme des facteurs indépendants de sa densité (facteurs abiotiques comme l’influence du climat ou la température), des facteurs dépendants de sa densité (facteurs biotiques comme la prédation ou le parasitisme) ou la combinaison des deux facteurs, source d’interactions complexes.

A l’échelle de l’individu, différentes fonctions consommatrices d’énergie comme la survie, l’appropriation des ressources ou le métabolisme basal imposent un coût énergétique variable. Elles peuvent affecter les effectifs d’une population.

La sélection naturelle favorise toutefois, dans un milieu donné les individus portant des caractères qui leur permettent de survivre et /ou produire des descendants qui se reproduiront à leur tour.
Ainsi, les différentes espèces ont développé des stratégies adaptatives dans l’allocation de leurs ressources énergétiques pour perdurer dans ce milieu. On parle alors de stratégie démographique r ou K.

Une espèce va ainsi favoriser selon un gradient (r ou K) la reproduction ou la survie en fonction de l’exposition et de la résistance aux perturbations du milieu et des ressources disponibles.

Les flux de matière représentent des circuits où les éléments sont constamment recyclés. Les êtres vivants ont besoin d'une quarantaine d'éléments chimiques pour former leurs cellules. Ces éléments passent alternativement de la matière vivante à la matière minérale en parcourant des cycles complexes nommés cycles biogéochimiques.

Le carbone, sous sa forme organique, entre dans la composition des glucides, lipides et protides. Sous sa forme minérale, il est présent sur le globe dans le dioxyde de carbone et dans d'autres molécules chimiques et minérales. 

On considère 3 réservoirs de carbone : la biosphère continentale, les océans et l’atmosphère. De manière générale, il y a un équilibre continu entre les différents réservoirs. Toutefois, les activités humaines sont responsables de l’émission de plusieurs Gt d’émission de CO₂/an par combustion des énergies fossiles, déforestation qui contribue au dérèglement du cycle et a des phénomènes comme le réchauffement climatique.

L’azote peut se présenter sous différentes formes : gazeuse, ionique, organique et oxyde. Les mécanismes d’entrée de l’azote diffèrent de ceux du carbone, car il faut distinguer le cycle de l’azote en milieu naturel et en milieu cultivé.
En milieu naturel, tous les éléments du cycle sont recyclés, la teneur est relativement stable car la plupart des matières organiques sont décomposés sur place.
En milieu cultivé, la plus grande partie de la production d’azote est exportée et les déchets ne sont pas recyclés sur place ce qui crée un déficit en azote sur les lieux de productions (agrosystème) et un excès sur les lieux de stockage et de traitement des déchets. (lisier, décharge)

Le phosphore existe sous forme minérale (dans les roches) et sous forme organique. Son cycle ce déroule dans les écosystèmes terrestres et les écosystèmes marins. Sur terre, la dissolution des roches phosphatées permet aux végétaux l’utilisation du phosphore minéral. Le phosphore entre dans la composition des molécules indispensables aux êtres vivants, circule dans les réseaux trophiques et, à la mort des êtres vivants, se transforme en phosphate par action des micro-organismes.
Dans les écosystèmes aquatiques, les phosphates intègrent les réseaux trophiques mais avec un apport massif de celui-ci (d’origine anthropique), il favorise la prolifération d’algues et de bactéries qui impactent les milieux naturels.

4/5e du globe est recouvert d’eau. Sur Terre, l’eau se présente sous forme liquide, solide et gazeuse. La majeure partie de l’eau disponible est essentiellement salée (97,40 % provient des mers et océans contre 2,6 % d’eau douce). La chaleur du soleil provoque une évaporation de l’eau disponible (océans, rivières, lacs) ainsi que l’évapotranspiration du sol et des êtres vivants qui formeront des nuages, au contact de masses d’air froides, la vapeur d’eau des nuages se condense en pluie. L’eau des précipitations ruisselle et s’écoule jusqu’aux océans ou s’infiltre dans le sol ou est absorbé par les êtres vivants.