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ÉCOSYSTÈMES

L'approche physico-chimique de l'écosystème

Cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres

Encyclopædia Universalis France

La vie sur Terre est fondamentalement construite à partir de matière carbonée. Les molécules constitutives des êtres vivants, mais aussi de l'humus des sols ou de la matière organique des sédiments, dérivent du dioxyde de carbone de l'atmosphère, des bicarbonates dissous dans les eaux, parfois du méthane dans certains environnements particuliers (comme les sources hydrothermales du fond des océans). La synthèse de chaînes carbonées à partir de ces composés minéraux nécessite de l'énergie. Celle-ci peut être produite à partir de l'oxydation de composés minéraux comme l'ammonium, l'hydrogène sulfuré, le fer ferreux. Mais, pour la plus grande partie de la matière organique synthétisée sur Terre, c'est la lumière du Soleil qui est utilisée, au cours du processus de photosynthèse. Les composés carbonés ainsi produits sont à la fois les briques élémentaires de la vie et des réserves d'énergie, énergie qui peut être mobilisée à tout moment au sein des organismes par la respiration et la fermentation. La photosynthèse permet en quelque sorte de passer de l'énergie diffuse et discontinue qu'est la radiation solaire à une énergie chimique, stockable et utilisable en continu, sous forme de molécules organiques.

À l'échelle de l'écosystème, on ne parle plus de photosynthèse mais de production primaire. Celle-ci, encore appelée productivité, représente l'ensemble des molécules organiques produites par un couvert végétal par unité de surface et par unité de temps. Une partie de la production primaire initiale, dite brute, est très rapidement dégradée par les végétaux au cours de la respiration, ce qui fournit l'énergie nécessaire à leur croissance et à leur entretien. Ce qui reste de cette production, dite production nette, donne naissance à la masse végétale (la biomasse) qui persiste plus ou moins longtemps selon la durée de vie des organes végétaux (feuilles, tronc par exemple). À l'échelon planétaire, la production primaire nette est en grande partie liée à la hauteur des précipitations annuelles et à la température annuelle moyenne. Elle tourne ainsi autour de 30 tonnes par hectare et par an (t/ha/an) de masse végétale (poids sec) dans les forêts tropicales humides, dont près de la moitié sous forme de racines, de 7 à 8 t/ha/an dans les prairies tempérées, de 1 à 2 t/ha/an dans la toundra. Naturellement, ces valeurs peuvent varier selon les conditions locales en fonction, notamment, de la disponibilité réelle de l'eau dans le sol et des nutriments minéraux. La productivité des océans est beaucoup plus faible, de l'ordre de 1,5 t/ha/an, principalement en raison de la faible teneur de l'eau de mer en azote et en phosphore, sauf dans les zones côtières où elle peut atteindre 4 à 5 t/ha/an en raison de l'apport de nutriments minéraux par les fleuves et les courants d'upwelling (remontées des eaux profondes).

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Écrit par

  • : professeur d'écologie, Sorbonne université, directeur de l'Institut de la transition Environnementale, Sorbonne université

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Classification

Pour citer cet article

Luc ABBADIE. ÉCOSYSTÈMES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres - crédits : Encyclopædia Universalis France

Cycle du carbone dans les écosystèmes terrestres

Encyclopædia Universalis France

Faune sauvage du Ngorongoro (Tanzanie) - crédits : L. Casagrande-Fioretti

Faune sauvage du Ngorongoro (Tanzanie)

L. Casagrande-Fioretti

Pyramide des productivités dans un écosystème terrestre - crédits : Encyclopædia Universalis France

Pyramide des productivités dans un écosystème terrestre

Encyclopædia Universalis France

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Autres références

  • ÉCOSYSTÈME, en bref

    • Écrit par Jean-Pierre RAFFIN
    • 246 mots

    C'est après une critique des conceptions de l'école de Frederick E. Clements (botaniste et écologue américain) que le Britannique Arthur George Tansley (1871-1955) définit, en 1935, la notion d'écosystème comme étant l'ensemble des populations existant dans un même milieu et présentant entre elles...

  • ÉCOSYSTÈMES ET FLUX ÉNERGÉTIQUE

    • Écrit par Jean-Pierre RAFFIN
    • 209 mots

    Discipline scientifique née à la fin du xixe siècle, l'écologie a franchi différentes étapes. Après la formalisation par le Britannique Arthur George Tansley du concept d'écosystème (1935), l'écologue américain Eugene Odum publie, en 1953, Fundamentals of Ecology, avec...

  • ÉVALUATION DES ÉCOSYSTÈMES POUR LE MILLÉNAIRE ou MILLENNIUM ECOSYSTEM ASSESSMENT

    • Écrit par Jean Claude LEFEUVRE
    • 696 mots

    L' évaluation de l'état des écosystèmes de la planète et des services qu'ils rendent aux sociétés humaines a été lancée par Kofi Annan, alors secrétaire général de l'Organisation des Nations unies, en 2000, dans son rapport à l'Assemblée générale de l'O.N.U. Dans cette...

  • ACIDIFICATION DES OCÉANS

    • Écrit par Paul TRÉGUER
    • 2 201 mots
    • 5 médias
    La paléo-océanographie nous apprend que des variations importantes du pH se sont déjà produites par le passé et que les impacts sur les écosystèmes marins peuvent être importants, avec disparition de certaines espèces calcaires. Cependant, de telles variations se sont effectuées à une échelle de...

  • AGENCE FRANÇAISE POUR LA BIODIVERSITÉ

    • Écrit par Denis COUVET
    • 1 558 mots
    • 1 média

    La création de l’Agence française pour la biodiversité (A.F.B.), promise dès 2012 par le gouvernement, a été votée en première lecture par l’Assemblée nationale le 18 mars 2015. Instrument d’une politique générale et ambitieuse de la biodiversité, elle a comme objectifs la préservation, la gestion...

  • AGRICULTURE - Histoire des agricultures jusqu'au XIXe siècle

    • Écrit par Marcel MAZOYER, Laurence ROUDART
    • 6 086 mots
    • 2 médias
    Analyser une agriculture en termes de système agraire, c'est d'abord la considérer comme une entité écologique et sociale organisée, composée d'un écosystème exploité et du système économique et social qui exploite celui-ci et le reproduit. C'est ensuite appréhender les caractères essentiels de...

  • AGRICULTURE - Histoire des agricultures depuis le XXe siècle

    • Écrit par Marcel MAZOYER, Laurence ROUDART
    • 9 998 mots
    • 2 médias
    ...pratiques respectueuses de l'environnement, accessibles aux producteurs pauvres, et tirant parti au mieux des fonctionnalités écologiques naturelles des écosystèmes : par exemple, la fixation de l'azote de l'air par les micro-organismes vivant en symbiose avec certaines plantes constitue...
  • Afficher les 79 références

Voir aussi

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