Qui mange qui, qui aide qui : un écosystème en action et les services qu'il nous rend

La pomme de ton goûter existe parce qu'un insecte a pollinisé une fleur. La feuille morte que tu écrases en forêt aura disparu en un ou deux ans, mangée par des êtres vivants minuscules. Derrière ces scènes, une même machine : l'écosystème.

Biotope, biocénose et interactions

Un écosystème réunit une biocénose, l'ensemble des êtres vivants d'un lieu, et son biotope, le milieu physique et chimique : sol, eau, lumière, température. Une mare, une forêt, un tronc qui pourrit en sont. Ce qui en fait un système, ce sont les interactions :

• la prédation : la coccinelle dévore les pucerons ;
• la compétition : deux arbres voisins se disputent la lumière et l'eau ;
• le parasitisme : le gui puise l'eau et les ions minéraux du pommier, à ses dépens ;
• le mutualisme, à bénéfice réciproque : dans une mycorhize, les filaments d'un champignon entourent les racines d'un chêne et lui apportent eau et ions minéraux, tandis que l'arbre leur cède des sucres issus de sa photosynthèse. La grande majorité des plantes terrestres vivent ainsi.

Les êtres vivants modifient aussi leur milieu : les vers de terre aèrent le sol, les arbres créent de l'ombre.

Un flux d'énergie, un cycle de matière

Les producteurs primaires (plantes, algues, cyanobactéries) captent l'énergie lumineuse et fabriquent leur matière organique à partir de dioxyde de carbone, d'eau et d'ions minéraux : c'est la photosynthèse. Les consommateurs (herbivores, puis carnivores) mangent de la matière organique. Les décomposeurs (champignons, bactéries), aidés des détritivores (vers de terre, cloportes), transforment la matière organique morte en matière minérale, que les plantes réutilisent : la matière est recyclée.

L'énergie, elle, traverse l'écosystème sans retour. À chaque maillon, l'essentiel est perdu : dissipé en chaleur par la respiration, rejeté dans les excréments ou laissé dans les parties non mangées. En moyenne, 10 % seulement passent au niveau suivant (de 5 à 20 % selon les cas).

Exemple 1 : la pyramide d'une prairie. Les plantes stockent 10 000 kJ par m² et par an dans leur matière organique. Avec 10 % de transfert : 1 000 kJ chez les herbivores, 100 kJ chez les petits carnivores (araignées, musaraignes), 10 kJ chez les grands carnivores. D'où des chaînes alimentaires courtes et des grands prédateurs peu nombreux.

Exemple 2 : le voyage d'une feuille. En automne, une feuille de chêne tombe ; des vers de terre l'entraînent dans le sol, des champignons et des bactéries la digèrent. Leur respiration rejette du CO₂ dans l'air ; les ions minéraux libérés (nitrates, phosphates) restent dans le sol, où les racines les puisent au printemps. Ses atomes repartent pour un tour.

Un équilibre dynamique

Les populations fluctuent sans cesse. Au Canada, les registres de fourrures de la Compagnie de la baie d'Hudson révèlent des cycles d'environ 10 ans chez le lièvre d'Amérique et le lynx : les lynx se multiplient quand les lièvres abondent, puis les lièvres déclinent (prédation, manque de nourriture) et les lynx suivent, avec retard.

Exemple 3 : le retour du loup. Réintroduits en 1995 à Yellowstone, aux États-Unis, les loups ont réduit et déplacé les troupeaux de wapitis ; par endroits, les jeunes saules et trembles, moins broutés, ont repoussé. Cette cascade trophique est célèbre, même si les chercheurs discutent encore de son ampleur.

Après une perturbation modérée (incendie, tempête), un écosystème peut retrouver un fonctionnement proche de l'initial : c'est sa résilience. Une perturbation trop forte peut le faire basculer : dans un lac qui reçoit trop d'engrais, les algues prolifèrent, leur décomposition épuise le dioxygène de l'eau et les poissons meurent : c'est l'eutrophisation.

Les services écosystémiques

Ce sont les bénéfices que nous tirons des écosystèmes. L'Évaluation des écosystèmes pour le millénaire (2005) en distingue quatre types :

• d'approvisionnement : nourriture, bois, eau douce, médicaments ;
• de régulation : pollinisation, épuration de l'eau, stockage du carbone, limitation des crues, contrôle des ravageurs par leurs prédateurs ;
• culturels : loisirs, beauté des paysages, inspiration ;
• de soutien, qui rendent les autres possibles : formation des sols, photosynthèse, recyclage de la matière.

Selon l'IPBES, plateforme intergouvernementale sur la biodiversité (2016), plus des trois quarts des principales cultures alimentaires mondiales dépendent, au moins en partie, de la pollinisation par les animaux. Préserver ces services peut être rentable : dans les années 1990, New York a choisi de protéger les forêts qui épurent l'eau de ses réservoirs plutôt que de construire une usine de filtration à plusieurs milliards de dollars. Gérer un écosystème, c'est aussi arbitrer : une forêt exploitée pour son bois abrite-t-elle autant d'espèces ?

À retenir

• Un écosystème = une biocénose + son biotope + leurs interactions (prédation, compétition, parasitisme, mutualisme…).
• La matière est recyclée grâce aux décomposeurs ; l'énergie traverse l'écosystème et se dissipe en chaleur, environ 10 % seulement passant d'un maillon au suivant.
• Les populations fluctuent ; un écosystème résilient se rétablit après une perturbation modérée, mais peut basculer si elle est trop forte.
• Les services écosystémiques (approvisionnement, régulation, culturels, soutien) sont les bénéfices que nous tirons des écosystèmes.

★ Pour aller plus loin

En 1881, Charles Darwin consacrait son dernier livre… aux vers de terre, qui façonnent les sols en les brassant sans cesse.

De 1991 à 1993, huit personnes ont vécu dans Biosphère 2, une serre géante de l'Arizona conçue comme un écosystème clos. Le dioxygène a chuté, notamment à cause des micro-organismes du sol : il a fallu en injecter.

Le « Wood Wide Web », un réseau de champignons qui permettrait aux arbres de s'échanger des ressources, a séduit le public ; en 2023, une analyse critique a pourtant jugé ses preuves fragiles.

Sources pour creuser

• L'Origine du monde (sur le sol) et Jamais seul (sur les microbes), deux livres de Marc-André Selosse (Actes Sud).
• La chaîne YouTube C'est pas sorcier : cherche « forêt ».
• ofb.gouv.fr (Office français de la biodiversité) et lumni.fr (lycée, SVT) : cherche « écosystème ».