Application 02 Flux Dénergie de Biomasse [PDF]

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Application

Master 2 Microbiologie appliquée

N°……

SNV/ Département de Biologie

FLUX DE L’ÉNERGIE & DE LA MATIÈRE

MODULE : DÉGRADATION ET CONSERVATION DES ÉCOSYSTÈMES Nom :

KROUMA BOUREMA BOUCHEHIT BOUZENIA

Prénom : Dounia Inès

Date :

09/02/2021

Ibtissem Rania Loubna

Introduction :

On sait que les végétaux chlorophylliens et même certaines bactéries sont capables de faire la photosynthèse. Celle-ci utilise l’énergie lumineuse. Ces organismes sont appelés photo-autotrophes. Les autres êtres vivants, incapables de fabriquer seuls leur propre matière organique, ont besoin d’un apport extérieur : ils sont hétérotrophes. Ce sont des consommateurs. La différence entre ces deux métabolismes est à la base des chaînes alimentaires et caractérise les écosystèmes. Problématique : Comment apprécier l’importance de la production végétale à l’échelle des écosystèmes ? Objectifs : Raisonner, compléter un schéma. Matériel : Pas de matériel. I. LES ÉCOSYSTÈMES ET LES CHAÎNES ALIMENTAIRES.

Document 1 : La notion d’écosystème et de réseau trophique. Un écosystème est un ensemble constitué d’êtres vivants et d’un milieu de vie. Les êtres vivants sont caractéristiques de leur milieu. Ce dernier comprend le climat mais aussi le type de sol et de nombreux paramètres physico-chimiques. Dans l’écosystème forestier pris en exemple ici, on dénombre sept chaînes alimentaires dont l’ensemble constitue un unique réseau appelé réseau trophique. Le scolyte un insecte, est friand de bois mort mais sert lui-même de source de nourriture à la mésange et au pic noir. La mésange quant à elle est une proie de choix pour la chouette, l’épervier et le renard. Ce dernier se nourrit également de myrtilles mais son sang sert également de source d’énergie à la puce. La chouette se nourrit aussi du campagnol qui est un grand consommateur de racines. La mésange, en plus de se nourrir de scolyte, s’approvisionne en énergie en mangeant les semences du hêtre. Les cônes d’épicéa servent de nourriture à l’écureuil, lui-même mangé par la martre. Les lombrics se nourrissent de feuilles mortes et sont consommés par le hérisson. Enfin, le chevreuil est un herbivore mais est aussi une proie pour l’espèce humaine.

Document 2 : la notion d’agrosystème. Un agrosystème est un écosystème artificiel, en déséquilibre permanent et entretenu par l’homme. L’objectif étant d’obtenir les meilleurs rendements, la biodiversité y est réduite à sa plus simple expression : une espèce végétale et éventuellement une espèce animale hormis l’homme lui-même. On cherche donc constamment à lutter contre toute intrusion naturelle de consommateurs indésirables comme ce qu’on appelle les « parasites des cultures » ou les « mauvaises herbes » (appelées aussi « plantes adventices ». Si on laisse un agrosystème à « l’abandon », celui-ci évolue naturellement en un écosystème différent,

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stable (aux courtes échelles de temps) et possédant une biodiversité bien supérieure à celle de l’agrosystème mais bien moins intéressant en terme de rendement pour l’agriculture.

1.

À l’aide du document 1, complétez les chaînes alimentaires de l’écosystème forestier classique.

2.

À partir du document 2 complétez la chaîne alimentaire de l’agrosystème.

1- Les chaines alimentaires de l’écosystèmes forestier classique : 1. Bois mort Scolyte Pic noir 2. Bois mort Scolyte Mésange Épervier 3. Bois mort Scolyte Mésange Renard 4. Bois mort Scolyte Mésange Renard 5. Bois mort Scolyte Mésange Chouette 6. Feuilles mortes Lombric Hérisson 7. Cônes d'épicéa Écureuil Martre 8. Racines Campagnol Chouette 9. Semences du hêtre Mésange 10. Semences du hêtre Scolyte Mésange 11. Semences du hêtre Scolyte Pic noir 12. Herbe Chevreuil Espèce humaine.

Puce Myrtille

2- La chaine alimentaire de l’agrosystème : Maïs Vache Homme Moustiques

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3.

Complétez les taleaux représentants les différents niveaux des deux réseaux trophiques étudiés.

4.

Quels sont les premiers maillons producteurs de matière au sein de tous les écosystèmes ? Pourquoi ? D’où provient cette matière (faites le lien avec la première partie du programme) ?

● Les premiers maillons producteurs de matière au sein de tous les écosystèmes sont : les Page 4 Dr Boucetta S

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végétaux chlorophylliens (autotrophes) : Parce qu'ils sont capables de produire leur propre matière organique ; Cette matière provient de la : photosynthèse. 5.

Que peut-on dire de la place de certaines espèces animales comme le renard ou la puce ? 

La place de certaines espèces animales comme le renard ou la puce occupent le niveau des consommateurs tertiaires (supérieur). 6.



Si l’on considère qu’un hectare de forêt assimile autant de matière organique qu’un hectare de champ de maïs, expliquez pourquoi il est plus rentable pour l’homme de diminuer la biodiversité d’un agrosystème.

Il est plus rentable pour l’homme de diminuer la biodiversité d’un agro système : Parce que Plus la diversité est basse(faible), plus la productivité est élevée.

Document 3 : les flux d’énergie dans un écosystème (exemple de l’agrosystème « champ de maïs »). Les flux (transferts d’énergie) dans un écosystème sont en général exprimés en kilojoules par hectare et par an. Le joule est l’unité du système international pour exprimer la valeur de l’énergie. Un morceau de sucre de 5g, par exemple, fournit 83 680 joules, soit 83,68 kJ (ce qui correspond à 20 kcal). Le Soleil envoie sur Terre, chaque année, pour un hectare de terrain (carré de 100 m de côté) une quantité d’énergie correspondant à 40.10 9 kJ soit l’équivalent de 478 milliards de morceaux de sucre (pour un seul hectare de terrain). C’est l’énergie du Soleil qui est assimilée sous forme de matière organique, mais toute cette énergie n’est pas utilisable : il y a des pertes à chaque niveau d’une chaîne alimentaire. Voici un exemple des flux d’énergie dans l’agrosystème « champ de maïs » où les pourcentages correspondent à la part tirée de l’énergie solaire de départ :

respiration Perte de 98 %

Perte de 1 %

Perte de 0,27 %

39,2.109 kJ.ha-1.an-1

0,4.109 kJ.ha-1.an-1

0,108.109 kJ.ha-1.an1

Soleil

Assimilation végétale

100 % 9

Reste 2 % -1

-1

40.10 kJ.ha .an

9

-1

0,8.10 kJ.ha .an

-1

Assimilation vache

Assimilation possible Homme

Reste 0,54 % 0.2169 -1 0,216 . 109 kJ.ha .an-1

Reste 0,1458 % 0,05832.109kJ.ha-1.an-1

0,216. 109 Atmosphère, surface terrestre

non ingéré Perte de 0,1 % 0,04.109 kJ.ha-1.an-1

0,05832. 109 respiration

non digéré Perte de 0,36 % 0,144.109 kJ.ha-1.an-1

non ingéré

non digéré

Perte de 0,027 % 0,0108.109 kJ.ha-1.an-1

Perte de 0,0972 % 0,03888.109 kJ.ha-1.an-1

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7.

Calculez la production d’énergie par hectare et par an (c’est ce qu’on appelle la productivité brute) réalisée par la biomasse animale des consommateurs primaires (ici : la vache) et complétez la case correspondante du document 3. Faites de même avec les consommateurs secondaires (ici : l’Homme).

=

8. Complétez la pyramide des énergies en complétant la productivité calculée précédemment et en calculant le rendement à chaque étage de la pyramide du flux de matière ainsi que le pourcentage de pertes. 7273 Pertes %

727 Pertes %3 %

PRODUCTIVITÉ BRUTE ANIMALE Consommateur secondaire (Homme) =__0.05832.109_____________

___________

PRODUCTIVITÉ BRUTE ANIMALE Consommateur primaire (vache)

=__0.216.109_______

PRODUCTIVITÉ PRIMAIRE VÉGÉTALE BRUTE = 0,8.109 kJ.ha-1.an-1 Rendement : 2% PYRAMIDE DES ÉNERGIES



Le pourcentage de pertes du consommateur primaire (vache) = productivité brute animale(vache)/ productivité primaire végétale brute ×100 Page 6

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0.216.109 / 0.8.109 ×100 = 27%  Le pourcentage des pertes du consommateur secondaire (homme)= productivité brute animale (homme) / productivité brute animale (vache) ×100 0.05832.109 / 0.216.109 ×100 = 27%

II.

BILAN 8.

Rédigez un bilan en reprenant les notions abordées et en expliquant pourquoi un écosystème naturel est autoentretenu et pourquoi un agrosystème est en déséquilibre permanent. Expliquez également le danger potentiel de la baisse dramatique de la biodiversité dans les cultures.

 Un agrosystème est un écosystème déséquilibré car l’Homme va Favoriser le développement d’une seule espèce, en dépit de la biodiversité, Dans le but de produire et de dégager une récolte importante. L’espèce Favorisée peut-être animale ou végétale (maïs).  Un agrosystème est un écosystème aménagé et géré par l’homme. La Biodiversité y est faible, une espèce domine. Le but de l’homme est de produire un maximum de matière végétale ou animale à des fins alimentaires. - L’agriculture repose sur la constitution d’agrosystèmes gérés dans le but de fournir des produits (dont les aliments) nécessaires à l’humanité. - Un agrosystème est un écosystème crée et géré par l’Homme en fonction de ses besoins.

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