Thème 2 : Nourrir l’humanité. Chapitre 1 : Vers une agriculture durable au niveau de la planète.

Actuellement 7 milliards d’habitants sur Terre. Prévision : 9 milliard de Terriens en 2050. 850 millions de personnes sous-alimentés. Comment nourrir 9 milliards d’êtres humains en conciliant production alimentaire massive et respect de l’environnement pour les générations futures ?

I. Une agriculture pour nourrir les hommes A. Fonctionnement d'un écosystème

Ecosystème d’une forêt de feuillus.

Réseau trophique noisettes mûres Ecureuil Geai Pigeon Chaîne 3 Buse Chaîne 1 Réseau trophique

Producteurs primaires Matière carbonée organique = Production primaire Eau, CO2, ions minéraux Lumière Producteurs primaires Matière carbonée organique = Production primaire

Herbivores = consommateurs I Carnivores = consommateurs II Producteur I Herbivores = consommateurs I Carnivores = consommateurs II

Transfert de matière et d'énergie entre deux niveaux trophiques 

Pyramide des productivités Productivité = biomasse produite par unité de temps et par unité de surface.  Rendement énergétique = productivité nette/matière ingérée X 100 0,1 1 10 100 Pyramide des productivités 

Transfert de matière et d'énergie entre deux niveaux trophiques 

Matière carbonée organique Matière minérale Décomposeurs

Matière carbonée organique Matière minérale Matière carbonée organique Matière minérale Cycle de matière et flux d'énergie dans un écosystème naturel 

Respiration = énergie sortante Energie entrante Respiration = énergie sortante Cycle de matière et flux d'énergie dans un écosystème naturel 

B. L'agriculture repose sur la création et la gestion d'agrosystèmes

écosystème, construit ou modifié par l'Homme monospécifique

Ressources énergétiques Agrosystème alimentation Matières premières Ressources énergétiques

1. Un agrosystème permet l'exportation d'une récolte

Producteurs primaires Récolte Exportation Décomposeurs Consommateurs I Matière minérale

Produits phytosanitaires 2. Les intrants permettent d'améliorer les rendements agricoles Intrants Semences Produits phytosanitaires Engrais Amendements

Produits phytosanitaires Engrais Éviter l’épuisement des sols Irrigation Produit entrant dans la photosynthèse constituant des cellules Permet de puiser les sels minéraux Produits phytosanitaires = pesticides (herbicides, insecticides, fongicides, …) Permet de protéger les cultures.

Flux de matière et d'énergie dans un agrosystème de production végétale

C. La production animale : une rentabilité énergétique réduite Vaches = herbivores Matières végétales riches en fibres Concentrés riches en énergie, en minéraux et en vitamines. →70 kg de végétaux + 80 litres d’eau.

Ration énergétique = 1500 kcal / jour Sous forme de viande : 3 kg de céréales + 40 000 L d’eau 500 g de céréales + 6 500 L d’eau Sous forme de céréales :

Comparaison de deux pyramides de productivité

Flux de matière et d'énergie dans un agrosystème de production animale

II. Pratiques alimentaires collectives et perspectives globales Les pratiques alimentaires et agricoles ont un impact sur l'environnement et la santé 1. Un exemple de pollution liée aux nitrates

Engrais Nitrates Déjections animales

Rétention des nitrates dans le sol Ions nitrates (NO3-) très solubles dans l’eau Pas d’augmentation du rendement Rétention des nitrates dans le sol 

engrais Déjections animales

Marée verte en Bretagne (plage de Saint Michel-en-Grève le 2 août 2011)

Toxiques = eutrophisation Nitrates à l’embouchure des rivières Prolifération des Algues vertes Décomposition par des Bactéries Toxiques Consommation d’O2 Rejets de méthane et de sulfure d’hydrogène = eutrophisation Mort de la faune et de la flore

Surfaces couvertes par les ulves en Bretagne (valeurs cumulées lors des trois inventaires de la saison 2011)

Qualité physico-chimique des cours d'eau de Bretagne

2. Un exemple de pollution liée à un insecticide

Le Charançon du Bananier

Chlordécone Aucune dégrada-tion chimique ou biologique Forte rémanence (1 à 7 siècles) Grande affinité avec lipides et MO Très peu soluble dans l’eau

Crue dans un cours d'eau de Guadeloupe

La bioaccumulation (1 ppm = 1mg/kg ou 1mg/L).

Bioaccumulation = accumulation des toxines de plus en plus importante plus on remonte dans les chaînes alimentaires.

Marché de poissons de Pointe-à-Pitre (Guadeloupe)

Perturbation du système nerveux Perturbation du foie Chez l’Homme Perturbation du système nerveux Perturbation du foie Perturbation de la fonction hormonale Cancer de la prostate

Remplissage d'une citerne de pesticide par un agriculteur

3. Le partage de l'eau

La planète bleue 

Eau douce = 2,5 % du volume d’eau de la Terre lacs rivières Humidité du sol Nappe souterraine 1 % utilisable (soit 0,01 % du volume total

Augmenter les rendements = irrigation Augmenter les rendements Accroître la durée de la saison agricole Usages de l'eau dans le monde 

Doublement des surfaces irriguées Surfaces irriguées dans le monde (1960–2005) Doublement des surfaces irriguées

L’évolution des surfaces irriguées va dans le même sens que le prélèvement d’eau. Surfaces irriguées et prélèvements d'eau douce (1970 2000) 

+ 22 à32 % d’ici à 2025 Doublement d’ici à 2050 Besoin de ressources en eau pour la production alimentaire (1960 à 2050 - source PNUE)

Prélèvements d’eau dans le monde (2000 à 2050 - source OCDE) En diminution parce qu’amélioration des rendements hydriques Prélèvements d’eau dans le monde (2000 à 2050 - source OCDE)

→ la production animale consomme plus que la production végétale Équivalent en eau de quelques produits alimentaires → la production animale consomme plus que la production végétale

4. Coût énergétique des pratiques agricoles

Rendement énergétique en fonction du type de culture (irriguée ou pluviale)

+ 50 % Productivité : 9 t/an Rendement : 1,83 Productivité : 6 t/an Culture irriguée Culture pluviale + 50 % Productivité : 9 t/an Rendement : 1,83 Productivité : 6 t/an Rendement : 2,36 - 23 %

Plus de matière organique Rendement plus faible Moins d’intrants Plus de matière organique

Très gourmande en énergie

Il faut plus de céréales pour produire du bœuf que de la volaille Il faut plus d’eau pour produire du bœuf que de la volaille

GES 5. Agriculture, alimentation et gaz à effet de serre (GES) Protoxyde d’azote Méthane Dioxyde de carbone

CO2 CH4 N2O Elevage Déforestation pour les pâturages Chauffage Carburants CH4 Fermentation liée à la digestion Fermentation des déjections N2O Épandage d’engrais azotés

La production de 1 kg de riz produit 120 g de méthane

Émission de CO2 selon la nature de la production

Transport, conservation par le froid, la déshydratation ou la stérilisation Bilan carbone des pommes 

Répartition du bilan carbone d'une glace aux fruits

Bilan carbone de deux assiettes semblables consommées en Aquitaine

B. L'amélioration des espèces domestiques permet aussi d'augmenter la productivité La sélection génétique Apparue de manière empirique il y a 10 000 ans Croisement de deux individus les plus performants

30 cm de long et plus de 500 grains Épis de Maïs actuel

5 cm de long et de 5 à 12 grains Épis de Téosinte

Amélioration de la race de vache Prim'Holstein 

2. L'hybridation

Obtention d'une variété de maïs hybride

Obtention d'une variété de porc hybride

= valeur hybride ou hétérosis Hybrides obtenus plus prolifiques, plus résistants … que les lignées parentales = valeur hybride ou hétérosis

4. La transgénèse

= OGM Croissance plus rapide Gène favorisant la production d’hormone de croissance Gène codant une protéine antigel Transgénèse chez le saumon de l'Atlantique = OGM Croissance plus rapide

www. universcience-vod. fr/media/805/mgm---mais-genetiquement-modifie www.universcience-vod.fr/media/805/mgm---mais-genetiquement-modifie.html?page=3&cat_id=167

5. La multiplication par clonage

Microbouturage de la pomme de terre