Les écosystèmes et la circulation de la matière — exercices corrigés

Karim observe l'arganeraie du Souss. Parmi ces propositions, laquelle définit correctement un écosystème ?

Dans la cédraie d'Ifrane, lequel de ces éléments fait partie du biotope ?

La biocénose d'un écosystème désigne l'ensemble des êtres vivants qui y vivent.

Dans l'arganeraie, qui est le producteur primaire ?

La chèvre broute les fruits et les feuilles de l'arganier. Quel est son rôle dans le réseau trophique ?

De quoi se nourrissent principalement les décomposeurs (champignons et bactéries du sol) ?

Dans une chaîne alimentaire, la flèche « arganier → chèvre » signifie « l'arganier est mangé par la chèvre ».

Comment appelle-t-on l'ensemble des chaînes alimentaires entrelacées d'un écosystème ?

Dans un écosystème, la matière tourne en cycle fermé : elle est recyclée et réutilisée sans se perdre.

La reminéralisation réalisée par les décomposeurs transforme :

Quelle est l'origine de l'énergie qui anime un écosystème comme l'arganeraie ?

Comme la matière, l'énergie d'un écosystème tourne en boucle et est recyclée indéfiniment.

À chaque passage d'un maillon à l'autre du réseau trophique, une grande partie de l'énergie est :

Pourquoi représente-t-on souvent l'énergie d'un écosystème par une pyramide large à la base et étroite au sommet ?

Entre deux maillons d'un réseau trophique, environ 90 % de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur. Quel pourcentage de l'énergie est, en gros, transmis au maillon suivant ?

Un maillon reçoit 1000 unités d'énergie et n'en transmet que 100 au maillon suivant. Quel pourcentage de l'énergie a été dissipée (perdue) entre ces deux maillons ?

Soit la chaîne alimentaire : arganier → insecte herbivore → oiseau insectivore → rapace. Combien de maillons (êtres vivants) compte cette chaîne ?

Que désigne la résilience d'un écosystème ?

La surexploitation, la pollution et la déforestation sont des perturbations d'origine humaine qui peuvent dépasser la résilience d'un écosystème.

Dans l'arganeraie, Karim a noté trois acteurs : l'arganier, la chèvre et les champignons du sol. Attribue à chacun son rôle (producteur, consommateur ou décomposeur).

L'arganeraie (chaude et sèche) et la cédraie d'Ifrane (froide et humide) abritent des êtres vivants très différents. Qu'est-ce que cela illustre le mieux ?

Dans l'arganeraie, un insecte herbivore broute les feuilles de l'arganier, puis un oiseau mange cet insecte. Quel est le rôle de l'oiseau ?

Salma dessine la chaîne « rapace → oiseau → insecte → arganier » et affirme que ses flèches montrent bien le sens où circule la matière. A-t-elle raison ?

Imagine une arganeraie où, par hypothèse, tous les décomposeurs disparaîtraient. Que se passerait-il pour le cycle de la matière ?

Amine dit : « Les décomposeurs détruisent la matière morte, ils la font disparaître pour de bon. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Une feuille d'arganier tombe au sol. Remets dans l'ordre le trajet d'un atome de cette feuille jusqu'à une nouvelle feuille de l'arbre.

On imagine que le Soleil cesse soudain de briller sur l'arganeraie. Pourquoi l'écosystème finirait-il par s'éteindre, alors même que ses atomes seraient toujours là ?

Dans un écosystème, la matière circule en boucle fermée tandis que l'énergie circule à sens unique.

Un arganier capte 10 000 unités d'énergie. À chaque passage d'un maillon au suivant, seulement 10 % de l'énergie est transmise. Combien d'unités d'énergie reste-t-il au niveau du consommateur secondaire (deux transferts plus loin) ?

Un insecte herbivore dispose de 2000 unités d'énergie. À chaque transfert, 90 % de l'énergie est dissipée en chaleur. Combien d'unités l'oiseau qui mange cet insecte récupère-t-il ?

Au collège (5ᵉ), tu as appris que les végétaux sont des « producteurs ». En Seconde, on précise pourquoi. Quelle précision est correcte ?

Yasmine étudie un oued (cours d'eau) du Souss. Elle relève : l'eau et sa température, les galets du fond, les algues, les petits poissons, les larves d'insectes. Comment répartir ces éléments entre biotope et biocénose ?

Dans un réseau trophique, l'arganier (producteur central) est abattu en masse. Pourquoi cela affecte-t-il bien plus que le seul arganier ?

Karim affirme : « Comme l'arganeraie est résiliente, on peut y couper autant de bois qu'on veut, elle reviendra toujours à son état initial. » A-t-il raison ?

On dit que la reminéralisation est « l'opération inverse de la photosynthèse ». Pourquoi cette comparaison est-elle juste ?

Une chaîne compte un producteur, un consommateur primaire et un consommateur secondaire. Le producteur capte 10 000 unités d'énergie ; à chaque transfert, 10 % seulement est transmis. Combien d'unités atteignent le consommateur secondaire ?

Yasmine affirme : « Dans l'oued du Souss, l'énergie part du Soleil, traverse les algues, les larves et les poissons, puis remonte vers le Soleil pour recommencer. » Explique en deux ou trois phrases l'erreur de Yasmine et corrige-la.

Dans la cédraie d'Ifrane, Amine relève : le cèdre, le sanglier qui mange des glands et des racines, les bactéries du sol, et un lynx qui chasse de petits mammifères. Classe ces quatre êtres vivants en producteur, consommateur(s) et décomposeur, en justifiant brièvement.

Pourquoi un écosystème ne peut-il généralement pas nourrir un très grand nombre de grands prédateurs au sommet de la pyramide ?

Les interactions d'un écosystème se limitent aux relations « qui mange qui ».

De retour d'une sortie dans l'arganeraie du Souss, Amine résume : « L'écosystème, c'est le sol sec, le climat semi-aride et le fort ensoleillement de la région. » A-t-il bien défini l'écosystème ?

Salma doit représenter le cycle de la matière dans l'arganeraie. Elle dessine : « sels minéraux du sol → arganier → chèvre → prédateur » et conclut : « Voilà, mon cycle de la matière est complet, la matière fait le tour. » Où est l'erreur de Salma ?

Karim veut faire le bilan complet de l'arganeraie pour quatre acteurs : arganier, chèvre, insecte prédateur (qui mange d'autres insectes herbivores), champignons du sol. En t'appuyant sur le réseau trophique, réponds en quatre points : (1) le rôle de chacun ; (2) le sens des flèches d'une chaîne arganier → herbivore → insecte prédateur ; (3) ce que deviennent une feuille morte et un cadavre ; (4) pourquoi l'énergie de cet écosystème ne peut pas, contrairement à la matière, être recyclée.

Salma soutient : « Puisque les décomposeurs recyclent la matière morte et rendent les sels minéraux aux plantes, ils recyclent aussi l'énergie contenue dans cette matière morte, qui repart vers les producteurs. » Quel jugement est le plus rigoureux ?

Le producteur d'une chaîne capte 100 000 unités d'énergie. À chaque transfert, 10 % seulement est transmis au maillon suivant. Combien d'unités d'énergie atteignent le quatrième maillon (le consommateur tertiaire) ?

Dans une chaîne de l'oued, l'algue capte 50 000 unités d'énergie ; à chaque transfert, 10 % est transmis. Le poisson est le troisième maillon (algue → larve → poisson). Quel pourcentage de l'énergie captée par l'algue se retrouve finalement chez le poisson ?

Une partie de la cédraie du Moyen Atlas est déboisée. Explique, en suivant les notions du chapitre, pourquoi cette perte du producteur principal se propage à tout l'écosystème et pourquoi on ne peut pas compter sur la résilience pour tout réparer. Organise ta réponse en trois temps : effet sur le réseau trophique, effet sur le biotope, limites de la résilience.

On compare matière et énergie dans un écosystème. Quelle ligne décrit correctement les deux à la fois ?

Amine demande : « Pourrait-il exister un écosystème où les grands prédateurs disposent de plus d'énergie que les producteurs ? » Quelle réponse est la plus rigoureuse ?

La chèvre mange les fruits de l'arganier, mais rejette intactes certaines graines plus loin, où elles peuvent germer. Comment qualifier au mieux cette relation entre la chèvre et l'arganier ?

Les décomposeurs jouent un rôle dans le cycle de la matière (ils reminéralisent), mais ils participent aussi au flux d'énergie (ils dissipent de la chaleur en se nourrissant). Cette double affirmation est-elle exacte ?

Dans l'arganeraie, un berger augmente d'année en année le nombre de chèvres. Pendant un temps, la forêt encaisse ; puis, brutalement, l'arbre cesse de se renouveler et le sol se dénude. Quelle notion explique le mieux ce basculement soudain ?

Yasmine résume ainsi l'oued du Souss : « Le Soleil donne l'énergie aux algues ; cette énergie passe aux larves, aux poissons, et finit en chaleur. Les déchets et les morts sont recyclés par les bactéries, qui rendent les sels minéraux aux algues. » Identifie ce qui, dans ce résumé, relève du cycle de la matière et ce qui relève du flux d'énergie, puis explique pourquoi l'écosystème a besoin du Soleil en permanence mais pas d'un apport permanent de matière minérale.

On mesure qu'un herbivore reçoit 8000 unités d'énergie de la plante et n'en transmet que 400 au carnivore qui le mange. Quel pourcentage de l'énergie est réellement transmis entre ces deux maillons ?

Karim affirme : « Dans un écosystème, c'est le Soleil qui fournit à la fois toute l'énergie et toute la matière des êtres vivants. » A-t-il raison ?

Des rejets pollués sont déversés dans un oued et tuent une grande partie des algues. Quelle conséquence en chaîne est la plus rigoureuse ?

En Terminale, le chapitre « biodiversité et écosystèmes » prolongera l'idée que la richesse en espèces renforce la stabilité d'un écosystème. En cohérence avec ce que tu as vu en Seconde, pourquoi un réseau trophique diversifié est-il généralement plus résilient ?

Sans décomposeurs, un écosystème pourrait continuer indéfiniment à recycler sa matière, à condition de recevoir assez de Soleil.

Le sanglier de la cédraie mange à la fois des glands (du cèdre et d'autres arbres) et des larves d'insectes herbivores. Quel rôle lui attribuer dans le réseau trophique ?

Quand un être vivant respire, il dissipe de l'énergie sous forme de chaleur, mais les atomes de la matière qu'il a consommée, eux, ne sont pas détruits : ils restent dans l'écosystème.

L'arganeraie est classée réserve de biosphère. Un responsable hésite entre quatre arguments pour justifier sa protection. Lequel mobilise le plus rigoureusement les notions du chapitre ?

Salma rend un bilan de l'arganeraie qui contient trois erreurs : « Un écosystème, c'est l'ensemble des êtres vivants d'un milieu (1). La matière y circule à sens unique, du Soleil vers les prédateurs (2). Heureusement, l'énergie, elle, tourne en boucle grâce aux décomposeurs qui la recyclent (3). » Repère chacune des trois erreurs et corrige-la.