C. Nourrir l’humanité

Quelques faits La population humaine ne cesse de croître (7 milliards d’humains fin 2011 et une perspective de 9-11 milliards en 2050) et une grande partie de cette population est déjà en état de malnutrition chronique. La consommation mondiale de céréales est passée de 21 millions de tonnes par an en moyenne entre 1990 et 2005 à 41 millions entre 2005 et 2010. Cette boulimie s’explique en fait principalement par la hausse spectaculaire de la production de bioéthanol aux États-Unis. Page 1

Quelques faits Les surfaces cultivables régressent, converties en usages non agricoles. Par ailleurs, on estime que 10 % seulement des surfaces continentales sont cultivées, mais afin d’être cultivable, une surface nécessite un sol de qualité. Enfin, l’accroissement des rendements stagne ; au Japon par exemple, la productivité du riz n’a pas été augmentée depuis quatorze ans. Un problème semblable va-t-il se poser pour le blé en Europe ? Page 1

Problématiques Comment nourrir cette population toujours plus importante ? Comment améliore-t-on la production alimentaire ? Quelles sont les conséquences de ces pratiques alimentaires sur l’environnement ? Page 1

C1. Le cycle de la matière Page 1

a. Ecosystèmes Les écosystèmes sont définis par : Leur BIOCENOSE : l’ensemble des êtres vivants Leur BIOTOPE : l’environnement, les conditions physico-chimiques et météorologiques Leurs interactions Page 1

A vous de jouer ! Page 1

Les producteurs primaires CO2 Apports de l’atmosphère PHOTOSYNTHESE Matière organique Compléter le schéma ! Apports du sol Matière minérale/inorganique Eau Page 2

Les producteurs primaires Producteur primaire Photosynthèse Matière inorganique Matière organique Niveau trophique I Page 2

Chaîne trophique Producteur primaire Niveau trophique I est mangé par/ sens de transfert de la matière Page 2

Matières premières muscles, os, … Consommateur Producteur Matières premières muscles, os, … Consommateur primaire HERBIVORE Page 2

Chaîne trophique Producteur primaire Herbivore Niveau trophique I Niveau trophique II est mangé par/ sens de transfert de la matière Page 2

Matières premières muscles, os, … Consommateur Producteur Matières premières muscles, os, … Consommateur secondaire CARNIVORE Page 2

Chaîne trophique Producteur primaire Herbivore Carnivore Niveau trophique III Niveau trophique I Niveau trophique II est mangé par/ sens de transfert de la matière Page 2

Les décomposeurs Producteur primaire Herbivore Carnivore Décomposeurs Page 2

Matière organique  matière minérale Page 2

Cycle de la matière Cycle de la matière Les écosystèmes forment un système équilibré. Page 3

Pyramide de biomasse Des producteurs aux divers niveaux de consommateurs, un transfert de matière et d’énergie se réalise au sein des chaînes alimentaires. La construction d’une pyramide de biomasse ou pyramide de productivité permet de visualiser ces transferts. Une pyramide de biomasse ou pyramide de productivité est construite à partir de la superposition de rectangles représentant les biomasses ou les énergies de chaque niveau (producteurs en dessous et consommateurs d’ordre successif au-dessus). Pourquoi y a-t-il une perte de matière entre chaque niveau trophique ? Page 3

Pertes énergétiques Lorsque l’on passe au niveau trophique supérieur, des pertes de matière importantes sont enregistrées. Ces pertes ont deux origines : Pertes sous forme d’excréments et d’urine, pertes sous forme de matière non utilisée pour les consommateurs. Pertes respiratoires pour tous les êtres vivants (pertes définitives). Excréments, urine, matière non utilisée ne sont pas des pertes pour les écosystèmes, car ils représentent des sources d’aliments pour d’autres consommateurs comme les décomposeurs. Plus la chaîne est courte, moins il y a de pertes. Page 3

Orge – Niveau trophique I Cochon – niveau trophique II Rendements Rendement de biomasse : rapport entre la biomasse d’un niveau trophique et celle du niveau inférieur Orge – Niveau trophique I Masse : 20 kg Cochon – niveau trophique II Masse : 2 kg

Rendements Pour chaque partie d’un réseau trophique, il est possible de calculer un rendement énergétique et un rendement de biomasse :

Rendements Rendement du cochon : 2/20 = 10% Orge Masse : 20 kg Cochon

Cochon – niveau trophique II Orge – Niveau trophique I Rendements Rendement énergétique: rapport entre l’énergie d’un niveau trophique et celle du niveau inférieur. Cochon – niveau trophique II Energie transmise au maillon suivant : 11 * 106 kJ Orge – Niveau trophique I Energie transmise au maillon suivant : 11 * 107 kJ

Rendements Rendement énergétique du cochon : 11 * 106 /11 * 107 = 10% 11 * 106 /11 * 107 = 10% Orge Energie transmise au maillon suivant : 11 * 107 kJ Cochon Energie transmise au maillon suivant : 11 * 106 kJ

Agrosystèmes Ecosystèmes artificiels Souvent un seul type d’espèce Culture Elevage

Ecosystème Décomposeurs Producteur primaire Matière minérale  matière organique Décomposeurs Matière minérale  matière organique

Agrosystème Décomposeurs Producteur primaire Matière minérale  matière organique Décomposeurs Matière minérale  matière organique

Matière minérale  matière organique Agrosystème Décomposeurs Matière minérale  matière organique

Agrosystème Décomposeurs Producteur primaire Matière minérale  matière organique Décomposeurs Matière minérale  matière organique

Matière minérale  matière organique Agrosystème Décomposeurs Matière minérale  matière organique

Agrosystème Matière minérale

Agrosystème ENGRAIS Matière minérale

ii. Agrosystème Les agrosystèmes forment des systèmes déséquilibrés. L’intervention de l’homme y est obligatoire.