Dans un écosystème : des flux d'énergie et de matière à travers les chaînes trophiques
Dans le cas d’un écosystème, des flux d’énergie et de matière fonctionnent en permanence entre les différentes strates des réseaux trophiques le constituant.
Les producteurs primaires, c’est-à-dire les végétaux notamment, vont capter le CO2 atmosphérique et des éléments minéraux dans le sol afin de croître. Ils produisent de la biomasse végétale, qui sera utilisée comme source d’énergie par des insectes ou des animaux herbivores (producteurs secondaires). Ces derniers, grâce à des processus de digestion, vont modifier cette matière organique végétale pour leur fournir de l’énergie et les éléments nécessaires à leur propre fonctionnement. Les herbivores peuvent être une source de nourriture pour des prédateurs carnivores, qui sont également des producteurs secondaires.
Dans l’écosystème, la matière organique morte (animaux ou végétaux) ainsi que les déjections des animaux retournent au sol. Les décomposeurs présents dans le sol vont les dégrader pour les transformer en minéraux à nouveau assimilables par les plantes. Ainsi les flux observés dans un écosystème forment une boucle.
A chaque étape de la chaîne trophique, il y a des pertes plus ou moins importantes : par exemple, tous les végétaux ne seront pas consommés par les herbivores. Il y a des « pertes », des végétaux morts qui retourneront directement au sol et seront décomposés. Pour les végétaux qui sont effectivement consommés par les animaux, une partie de l’énergie qu’ils contiennent sera perdue lors du processus de digestion (dissipée sous forme de chaleur, non digérée, etc.). C’est pour cette raison qu’on parle de « pyramide » de biomasse : l’ensemble de l’énergie ou de la biomasse produite à un des niveaux n’atteindra pas le niveau supérieur (il y aura des « pertes »).
Exemple de flux observés dans un agrosystème
Dans certains agrosystèmes, la production et l’export de biomasse nécessitent l’apport d’intrants, c’est-à-dire d’éléments provenant de l’extérieur de l’agrosystème :
Les besoins en carbone sont assurés par le captage du CO2 atmosphérique par les plantes grâce à la photosynthèse, comme pour un écosystème naturel. La lumière du soleil est également captée par les plantes cultivées.
Les apports d’azote, nécessaires à la croissance de la plante, peuvent provenir de l’azote atmosphérique (capté par exemple par les légumineuses), mais il peut également venir des apports d’engrais. Les engrais sont également nécessaires pour apporter certains minéraux qui s’épuiseraient autrement dans le sol à force d’exporter sa production. Les engrais peuvent être minéraux (« chimiques ») ou bien organiques (fumiers, composts, etc.). Si l’on compare aux animaux d’élevage, ils sont à la plante ce que l’alimentation est aux animaux.
Les pesticides, comme les insecticides, fongicides ou les herbicides, servent à protéger les cultures des agressions des ravageurs et de la concurrence des adventices. Ce sont l’équivalent des médicaments pour les animaux : ils sont à utiliser, idéalement, une fois constaté que les moyens agronomiques préventifs qui permettent d’éviter l’usage des pesticides, ne suffisent pas.
L’agrosystème nécessite également, en plus de l’énergie solaire, d’autres formes d’énergie comme l’énergie fossile et le travail humain, pour réaliser les étapes de travail du sol, semis, récolte, etc.
Bilan : quelles sont les particularités d'un agrosystème ?
L’objectif d’un agrosystème est de produire une ressource qui sera ensuite exportée pour être vendue : on « retire » donc à ce système de la matière, du carbone, de l’azote, etc., qui doivent être compensés par des apports extérieurs pour ne pas l’épuiser (intrants).
Idéalement, on cherchera donc un maximum à boucler les cycles dans l’agrosystème [1] (c’est-à-dire recycler la matière pour limiter les pertes et les gaspillages), afin de limiter les intrants.
[1] Peyraud, J. L., Richard, G., & Gascuel-Odoux, C. (2015). Boucler les grands cycles biogéochimiques. Innovations Agronomiques, 43, 177-186.
Découvrir le fonctionnement des agrosystèmes à travers un jeu sérieux
De façon à aborder la thématique des agrosystèmes de façon ludique et pédagogique, nous vous avons préparé un jeu sérieux basé sur une exploitation réelle : la ferme de grignon. Ce jeu se joue à la façon d’un escape game, en solo ou par équipe. Le manuel de l’enseignant est disponible sur le site www.ressources-elevage.fr |
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