Les écosystèmes

Qu’est-ce qu’un écosystème ?

Un écosystème est un ensemble vivant formé par un groupement de différentes espèces en interrelations (nutrition, reproduction, prédation…), entre elles et avec leur environnement (minéraux, air, eau), sur une échelle spatiale donnée. L’écosystème regroupe des conditions particulières (physico-chimique, température, pH, humidité…) et permet le maintien de la vie. Et réciproquement, cette vie constitue et maintient l’écosystème. © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Par leurs interactions entre elles et avec l’environnement, les espèces modèlent l’écosystème qui de ce fait évolue dans le temps. Il ne s’agit donc pas d’un élément figé, mais d’un système issu de la coévolution entre les différents êtres vivants et leurs habitats. De plus, il est très difficile de délimiter un écosystème - et on le fait souvent de manière arbitraire - car il ne possède pas toujours de frontières physiques.
A partir de cette définition, il devient possible de déterminer une quantité infinie d’écosystèmes.

En 1953, Howard T. Odum, docteur en zoologie et spécialiste mondial en écologie, en donne la définition suivante : « L’écosystème constitue la plus grande unité fonctionnelle en écologie, puisqu’il inclut à la fois les organismes vivants et l’environnement abiotique (c’est-à-dire non vivant), chacun influençant les propriétés de l’autre, et les deux sont nécessaires au maintien de la vie telle qu’elle existe sur Terre. »© IRD Photothèque  / Dumas Pascal

Quelques exemples d’écosystèmes

Prenons l’exemple d’une forêt avec des conditions physico-chimiques, de température, de pH, d’humidité particulières ; celle-ci comprend, tout un ensemble de végétaux, d’animaux (dont les êtres humains), de champignons, de bactéries, etc. Simplifions ce système et conservons uniquement dans cet environnement particulier les végétaux et les animaux. Ces derniers se nourrissent de fruits, de racines, de feuilles, des produits de leur chasse ; ils utilisent certains végétaux pour se soigner ou créer des abris (huttes…). De leur côté, les végétaux se nourrissent - par leurs racines - en partie des déchets produits par les animaux et les végétaux. L’activité des êtres vivants va également modifier les habitats de cette forêt donnant l’opportunité à d’autres organismes de s’installer… Nous avons là un écosystème (très simplifié) « forêt » qui fonctionne grâce à l’ensemble des êtres vivants qui le composent.© IRD Photothèque  / Foresta, Hubert de

Cependant, chaque arbre à lui seul est un écosystème dont les feuilles déterminent un microclimat frais, ombragé et à l’abri du vent. Ses branches sont le refuge d’oiseaux et de petits mammifères qui peuvent se nourrir de ses fruits, son écorce renferme une foule de larves d’insectes, des araignées peuvent s’en servir comme support pour leur toile, les racines sont un lieu d’échange avec des bactéries et des champignons. Cet arbre est une source d’abris et de nourriture pour une grande quantité d’êtres vivants. Ils ont quant à eux une influence sur l’arbre en prélevant ses fruits, en lui apportant de la matière organique et en interagissant sur d’autres organismes liés à l’arbre.© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

En zoomant davantage et en changeant de système, le gros intestin de chaque humain par exemple est également un écosystème. Quelques milliards de bactéries s’y abritent et s’y développent. Elles tirent leur subsistance des produits ingérés par l’être humain, elles sont en compétition constante avec d’autres bactéries, parfois pathogènes. En retour, l’être humain bénéficie de la présence de ces bactéries qui participent à la digestion et l’absorption de ses repas. Le gros intestin est donc un lieu de vie comme un autre, un écosystème avec ses variations (de température et de pH) et ses relations de prédation, de compétition, de nutrition et de reproduction, etc.© Dr. Sam Formal, Walter Reed Army Institute of Research. Public Health Image Library

De l’infiniment petit à l’infiniment grand, l’immense diversité du vivant définit une quantité illimitée d’écosystèmes.

Ecosystèmes et biodiversité

Les scientifiques ont mis en évidence certaines relations qui existent entre les écosystèmes et la biodiversité qu’ils renferment. Plus un écosystème recèle d’espèces, plus il serait productif en matière organique et en énergie. De plus, une grande biodiversité le rendrait plus stable et lui permettrait de se reconstituer plus rapidement en cas de perturbation (sécheresse, tempête, etc.). (1)© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net) © IRD Photothèque  / Descroix, Luc

Notons enfin que la zone existant entre deux écosystèmes, par exemple la lisière qui est la transition entre l’écosystème « forêt » et l’écosystème « prairie », s’appelle un écotone. Un lieu particulier car il possède les caractéristiques conjuguées de plusieurs écosystèmes. Ainsi, une lisière est humide et renferme le substrat que l’on trouve en forêt, mais est également éclairée et venteuse comme une prairie. Les écotones sont des lieux particulièrement riches en biodiversité.

(1) donnée d’Edward O. Wilson dans Les Dossiers de La Recherche « Biodiversité, Les menaces sur le vivant », août-octobre 2007

Les écosystèmes à différentes échelles de temps et d’espace

Des échelles spatiales différentes

Il est possible de définir des écosystèmes à toutes les échelles spatiales. Une goutte de yaourt renferme par exemple un grand nombre d’espèces de levures et de bactéries qui interagissent, lui donnent sa texture, son goût et d’autres propriétés encore, tandis qu’en retour le yaourt apporte « à ses habitants » les conditions physico-chimiques et alimentaires nécessaires au maintien de la vie. De même la Terre est un écosystème abritant plusieurs millions d’espèces qui vivent, interagissent et modifient notre planète.© CNRS Photothèque/ESA/Météosat  /  DESBOIS Michel

Des échelles de temps différentes

Un écosystème a une durée de vie limitée. Bien que l’on trouve de nombreux intermédiaires, pour simplifier on peut définir arbitrairement deux types d’écosystèmes :

• les écosystèmes temporaires qui ne durent que quelques jours ou quelques heures
• les écosystèmes permanents dont la durée de vie est bien supérieure à une vie humaine.

Les flaques d’eau qui apparaissent lors d’une pluie d’automne sont un bon exemple d’écosystème temporaire. Elles se forment et disparaissent dès que le soleil refait son apparition. Les organismes qui y vivent - micro-crustacés, algues, larves d’insectes, plantules - sont pour la plupart adaptés à ce genre d’écosystèmes : ils arrivent très rapidement et leur durée de vie courte leur permet en peu de temps de se reproduire. Quand une nouvelle flaque d’eau apparaît, les descendants s’installent un court moment et se reproduisent pour perpétuer l’espèce.
Les écosystèmes temporaires sont constitués d’espèces particulières : une famille de castors par exemple n’est pas adaptée à la vie dans une flaque, car elle ne peut s’y implanter faute de temps pour construire une hutte, s’y reproduire, et se disperser !© CNRS Photothèque  /  PASTEUR Nicole

Les écosystèmes permanents correspondent aux forêts, lacs, rivières ou tout habitat qui renferme des organismes vivants avec qui ils interagissent pour une durée bien supérieure à une vie humaine. Cependant aucun écosystème ne dure éternellement : les forêts se modifient constamment (changement de localisation, de peuplements), les lacs finissent par s’assécher ou se combler et les rivières changent de cours au fil du temps…
Les espèces formant ces écosystèmes ont une durée de vie en moyenne bien plus longue que celles des écosystèmes temporaires. Ainsi, une famille de castors peut s’installer dans une zone humide, y construire un barrage et une hutte pour y vivre. Rien ne garantit que l’eau ne viendra pas à manquer peu de temps après leur installation, mais l’assèchement d’un lac est tout de même bien moins courant que l’assèchement d’une flaque d’eau !© IRD Photothèque  / Descroix, Luc© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Les grands types de macro-écosystèmes de notre planète

Un macro-écosystème est « une communauté d’êtres vivants qui occupe une vaste zone dont les limites sont essentiellement de nature climatique ».© Droits réservés, Oak Ridge National Laboratory

Il existe en effet à l’échelle de la biosphère de très vastes écosystèmes caractérisés par un type de végétation dominant sur de grandes surfaces, principalement déterminés par le climat dont la température et la pluviométrie (donc par l’altitude et la latitude). Ils peuvent se subdiviser en une multitude d’autres écosystèmes qui reflètent la variation des conditions locales.

Quelques grands types de macro-écosystèmes de notre planète sont décrits ci-dessous :

Les forêts

Les forêts tropicales sont principalement situées aux niveaux tropical et équatorial du globe. On estime qu’elles hébergent 75% de la biodiversité mondiale terrestre et une bonne partie du carbone stocké dans la végétation ; elles ont pour cela une valeur inestimable.© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net) © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net) © CNRS Photothèque  /  LITAUDON Marc© CNRS Photothèque  /  PONTAILLER Jean-Yves

Les forêts boréales (ou taïga) se trouvent dans la partie nord de la planète et également entre 1500 et 2000 m en montagne. Elles se composent principalement de conifères. Il s’agit des plus vastes forêts du monde.

Les forêts tempérées sont localisées sous nos latitudes. Beaucoup plus complexes que les forêts boréales, elles se composent de feuillus (chênes, hêtres…) et/ou de conifères, et abritent de nombreux grands mammifères, gibiers (sangliers, chevreuils) et prédateurs (loups, lynx, ours…) ainsi qu’une flore variée.
La forêt tempérée la plus ancienne du continent européen, et la moins remaniée par l’espèce humaine, se situe dans le Parc de Bialowieza en Pologne. Elle est classée réserve de biosphère par l’Unesco et abrite une biodiversité rare et étonnante, des bisons et des lynx par exemple!

Les prairies

Les prairies forment des écosystèmes composés principalement de plantes herbacées. Elles possèdent une biodiversité spécifique et très variée, dont une grande diversité d’insectes et de mammifères. Les graminées que nous consommons usuellement (blé, maïs) proviennent à l’origine des prairies. Il existe de nombreux types de prairies :© CNRS Photothèque  /  AUBERT Serge© IRD Photothèque / Simonneaux, Vincent© CNRS Photothèque  /  RANTIER Yann© CNRS Photothèque  /  MC KEY Doyle

La toundra, dont le sol reste gelé en permanence en profondeur, se situe en Europe de l’Est et du Nord. Elle est formée d’une mosaïque de pelouses, de petits arbustes, de lichens et de tourbières.
Très répandues dans le monde, les grandes prairies et les steppes tempérées sont constituées de plantes, dont les graminées, et parcourues par des troupeaux de grands herbivores, comme les bisons d’Europe ou d’Amérique.
En montagne, où le climat est froid et humide, on parle de prairies alpines. Elles abritent de nombreuses espèces endémiques (mouflon, marmotte, edelweiss, plusieurs espèces d’orchidées, etc.) qui offrent une formidable adaptation à des conditions parfois extrêmes (faibles températures, pression atmosphérique plus faible, vent important).
La savane tropicale, située entre deux tropiques, correspond à des prairies aux herbes hautes, contenant quelques arbres et arbustes isolés tels que les acacias, et abritant de grands troupeaux d’herbivores (gnous, girafes, zèbres, etc.).

Les déserts

Chauds ou froids, les déserts recouvrent une grande surface sur notre planète. Ces macro-écosystèmes n’abritent qu’un très faible nombre d’espèces. Cependant les conditions difficiles qui y règnent (températures extrêmes, faible quantité d’eau, fort ensoleillement) entraînent des adaptations uniques et assez extraordinaires de la part des organismes vivants parfois très rares. C’est le cas de Welwitschia mirabilis, une plante ne poussant que dans le désert de Namibie et dont les rares spécimens vivent très longtemps : certains d’entre eux ont entre 1000 et 2000 ans.© IRD Photothèque / Sodter, François© CNRS Photothèque  /  PAILLOU Philippe© IRD Photothèque / Mariac, Cédric© Freddy Weber

Les mers et océans

Les mers et les océans couvrent la plus grande partie de la surface du globe. Ils renferment une très grande biodiversité, allant de la baleine de 30 mètres de long aux cyanobactéries de moins de 3 micromètres, en passant par les algues, les coraux, les poissons etc. ! Pour information, les seuls produits de la pêche dans les océans (poissons, crustacés, mollusques) représentent 100 millions de tonnes d’animaux par an (1) !© Ifremer / Michel Gouillou© Ifremer/Marc Taquet© CNRS Photothèque  /  CARRE Claude

Ce macro-écosystème gigantesque, en grande partie inexploré, est le lieu de découvertes étonnantes. Ainsi le long des grandes dorsales océaniques - zone de rencontre sous marine des plaques tectoniques où s’écoule du magma - des oasis de vie luxuriante ont été découverts dès 1976 à plusieurs milliers de mètres de profondeur. Il s’agit de cheminées sous marines communément appelées « fumeurs » (noirs ou blancs) ou sources hydrothermales qui laissent s’échapper de l’eau à très haute température. Dans ces conditions extrêmes (pression très élevée, absence totale de lumière, forte température, conditions physico-chimiques très particulières : présence de soufre) vivent cependant une kyrielle d’animaux (mollusques, crustacés, poissons), de végétaux, de bactéries et de planctons aux formes parfois étranges.© Ifremer

Les mers et les océans renferment également des merveilles telles que les récifs coralliens qui, au delà d’être une source d’étonnement touristique, constituent un écosystème particulièrement riche en biodiversité, précieux pour la planète. Bien qu’ils ne recouvrent qu’une faible surface du globe, ils représentent - grâce aux micro-algues qu’ils abritent - un des principaux producteurs primaires des océans, c'est-à-dire un des premiers maillons de la chaîne alimentaire dans le réseau trophique de l’océan.© IRD Photothèque / Laboute, Pierre

Les conditions de vie dans ce macro-écosystème qu’est l’océan sont cependant hétérogènes : alors que les reliefs et les climats freinent la progression des espèces en milieu terrestre, ce sont la profondeur - le plateau continental est le plus riche des écosystèmes marins - la lumière, la température et les courants océaniques qui influencent la vie et les déplacements des organismes marins. De plus, dans les océans, les êtres vivants peuvent directement s’influencer à des distances très importantes (milliers de km), compte tenu des courants marins et de l’eau qui conduit les ondes sonores et les molécules olfactives sur de plus grandes distances que l’air.

(1) (FAO, 2000)

Les lacs et rivières

L’eau douce est indispensable à la survie de toutes les espèces. Ces milieux - dits dulcicoles - représentent 3% de la quantité totale d’eau sur Terre et doivent être protégés avec le plus grand soin. Il s’agit d’écosystèmes riches en biodiversité qui renferment par exemple un nombre important d’espèces de poissons, d’amphibiens, de larves d’insectes, de plantes aquatiques et des mammifères tels que les loutres et les castors.© IRD Photothèque / Blanchon, Patrick

Pour en savoir plus : (dossier Sagascience « eau douce »).

La ville, un écosystème particulier

Tous les écosystèmes sont influencés par l’espèce humaine, certains bien plus fortement que d’autres (plaines pâturées ou cultivées etc.). La ville, créée de toutes pièces par l’humain, constitue à ce titre un écosystème original. Mais les paysages urbains n’abritent pas que nos congénères. Bien au contraire ! D’autres espèces y prolifèrent… !
Cet écosystème présente des conditions bien particulières. La température y est légèrement plus élevée qu’en milieu naturel (pour des conditions climatiques et géographiques semblables). Le sol s’y trouve imperméabilisé sur la quasi-totalité de sa surface. La composition de l’air y est différente de celle des autres écosystèmes, du fait de la forte concentration des transports et des industries. On y perçoit en permanence de la lumière et du bruit. Enfin, de nombreux endroits, parfois insolites, constituent des abris pour les êtres vivants (bâtiments, espaces verts, vieux murs, toits, égouts, etc.).
C’est pourquoi nos villes regorgent d’animaux domestiques (chats, chiens, etc.) et sauvages (renards, fouines, parfois des ours (au Canada), des singes (en Asie), etc.) qui se nourrissent par exemple des ordures que les urbains génèrent ! Elles accueillent également divers oiseaux qui trouvent des nichoirs en grande quantité, de grandes populations de rats et de blattes, ainsi que de nombreux autres insectes…© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net) © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Pour en savoir plus : voir partie « ville et biodiversité »