Thème 2
Enjeux planétaires contemporains
2ème partie
Nourrir l’humanité
C'est une présentation de quelques grandes notions concernant
les écosystèmes et leur fonctionnement. Par comparaison, l’étude
d’une culture permet de comprendre la conception, l’organisation
et le fonctionnement d’un agrosystème ; celle d’un élevage amène
l’idée d’impacts écologiques différents selon les agrosystèmes.
Ce thème permet de mettre en relation les pratiques alimentaires
individuelles et les problématiques de gestion de l’environnement
Chapitre 1
Chapitre 2
Photosynthèse = Phs
Producteur I = PI
Producteur secondaire = PII
Consommateur primaire = CI
Consommateur secondaire = CII
1
Problème : comment fonctionne un écosystème ou un
agrosystème ? Quels sont les flux de matière et d'énergie ?
Chapitre 1
La production végétale et animale : différentes ?
1S-tp-p2B-10-production vegetale
1S-tp-p2B-11-production animale
Activité 1 p. 234
1. Le doc 1 met en évidence différents types d’interactions
trophiques : consommation du chêne par les larves, prédation par
le pic noir, consommation des fruits par l’écureuil, parasitisme de
l’oïdium.
La consommation de matière organique morte (feuilles, branches)
par le lombric et le cloporte permet de souligner l’importance de la
chaîne de décomposition.
2. Le réseau trophique (est mangé par) p. 250.
3. L’existence de deux biocénoses distinctes peut être expliquée
par des facteurs abiotiques différents (pH et nature des sols
(facteur édaphique).
4. La comparaison des 2 cartes met en évidence l’absence du
chêne pédonculé sur le pourtour méditerranéen, caractérisé par la
sécheresse et par l'ensoleillement (facteurs climatiques).
Activité 2 p. 236
1. La productivité I varie du nord au sud. Ce qui correspond aux
variations de l’énergie solaire reçue en fonction de la latitude. La
productivité I varie en fonction de la quantité d’énergie solaire
reçue par les végétaux.
Les végétaux chlorophylliens sont des PI de matière organique :
grâce à la Phs dont l’intensité dépend de la quantité d’énergie
solaire reçue. La matière organique sera consommée ensuite par
les organismes de la chaîne trophique.
2. L'efficacité énergétique correspond au % de la matière ingérée
utilisé pour la croissance.
2
+ Matière ingérée
- Matière non assimilée
- Pertes respiratoires
+ Production : croissance
Calcul : efficacité
énergétique
CI
46,5
7,9
37,7
46,5 – 7,9 – 37,7
CII
29,7
2,9
26,4
29,7 – 2,9 – 26,4
1,93 %
1,3 %
L’efficacité énergétique d’un CII (zoophage) est inférieure à celle
d’un CI (phytophage).
3. Plus le niveau trophique est élevé, plus la productivité diminue.
Ceci traduit les pertes énergétiques associées au transfert de la
matière dans la chaîne alimentaire.
4. La minéralisation de l’azote organique en nitrate a lieu si les
microorganismes sont présents.
Ces microorganismes transforment la matière organique en
matière minérale disponible pour les PI (notion de recyclage).
5. Schéma p. 250.
Activité 3 p. 238
1. Carte du rabat, certains pays (Brésil) produisent moins qu'ils ne
consomment, pour subvenir à leurs besoins ils importent (à partie
des USA) ce qui implique des flux (transports et donc
consommations énergétiques). Même raisonnement pour le blé et
le riz.
2. L'agrosystème maïs fournit plus de 600 produits en deux
grandes catégories : alimentaire (boissons, conserves, biscuits,
etc.) et non alimentaire (cartons, papiers, médicaments…).
3. Les caractéristiques du biotope sont :
Facteurs abiotiques :
- facteurs du sol : sols sableux ou argileux ou calcaires/sols
profonds riches en minéraux
- facteurs climatiques : besoin en eau très important, température
moyenne de 10°C pour germination et 18°C pour la fl oraison.
3
Facteurs biotiques :
- le charbon : parasite
- la pyrale : consommateur classé dans les ravageurs de la culture
- le liseron : plante adventice concurrente du maïs
- le trichogramme est un auxiliaire des cultures (régule les
populations de ravageurs (problème des insecticides non
sélectifs).
Concept de lutte biologique et de cultures raisonnées (prise en
compte de toutes les interactions négatives mais aussi bénéfiques
au sein de la biocénose).
4. Les actions sur le biotope sont : le travail du sol et les engrais
qui agissent sur les facteurs du sol.
Les actions sur la biocénose sont : l’implantation du producteur
primaire (une espèce) et les produits de traitements (herbicides et
insecticides) qui suppriment la concurrence à la plante cultivée.
La récolte correspond au prélèvement de la matière produite par la
plante cultivée dans le système.
5.
Écosystème
Devenir de la
Absence d’exportations
matière
recyclage en matière
produite par les minérale par les
plantes vertes décomposeurs
Agrosystème
Exportation importantes :
nourriture pour l’Homme,
pour animaux ou autre
utilisation non alimentaire
Activité 4 p. 240
1. Dans un écosystème il n'y a pas de perte.
Dans un agrosystème par exemple pour le phosphore, le stock est
de 654, l'exportation de 35, il y aura épuisement après une
vingtaine d’années (calcul simple : 654/35), il y a donc des pertes
qui doivent être compensées sous forme d’engrais qui
reconstituent le stock de matière minérale.
2. L’apport raisonné d’engrais permet :
- de préserver la fertilité du sol
- de garantir des objectifs de production quantitatifs (rendement)
et qualitatifs (exemple : teneur en protéines pour le blé).
- de limiter les coûts.
4
3. Dans un agrosystème l’eau possède deux origines :
- origine liée aux caractéristiques du biotope : précipitations,
évaporation et capacité de rétention du sol
- origine anthropique : apport par l’Homme (irrigation, arrosage).
Dans l’écosystème, uniquement la première origine.
4. Le rendement énergétique est le rapport (sorties/entrées) soit
86359/36361 = 2.35 pour la culture sèche ou 116237/63611 = 1,82
pour la culture irriguée (plus de productivité mais aussi beaucoup
plus de dépenses).
5.
En modifiant la façon de cultiver (diminution du nombre de
passages ou la réduction d’intrants) on modifie l’impact
énergétique et environnemental (GES). On peut montrer les effets
de modifications de pratiques culturales.
6. Schéma p. 251.
Activité 5 p. 242
1. Dans un agrosystème de production végétale, l’Homme est un
CI alors qu’il devient CII lorsqu’il consomme de la viande.
2. Agrosystème maïs : 85/4,1 = 20 hommes nourris avec du maïs
(grains) en un an.
Agrosystème viande : 10,5/4,1 = 2,6 hommes nourris avec la
viande en un an.
3. Pour une unité de masse identique : la volaille montre les
consommations en aliments et en eau les plus faibles alors que
l’élevage des bovins est, lui, le système « le plus gourmand » :
nourriture X4 et volumes d’eau X3.
4. L'efficacité énergétique correspond au % de la dépense par
rapport à la production.
Entrées
Sorties
%
1
586
485
0,82
2
573
1008
1,76
3
603
450
0,75
4
745
1033
1,39
5
Les systèmes où l’élevage est associé à des productions
végétales sont largement plus efficaces sur le plan énergétique
que les systèmes spécialisés dans l’élevage sans agriculture.
5. La production de viande implique des dépenses énergétiques
supplémentaires (fioul en particulier) mais aussi le
conditionnement, le transport des aliments des animaux et des
besoins en eau très importants. Produire, et donc consommer, des
aliments d’origine animale a un impact écologique plus important
que consommer des aliments d’origine végétale.
6
Activité 6 p. 244
1. Le surplus de nitrates dans les sols et rivières de Bretagne
s’explique par l’utilisation non raisonnée d’engrais : cette
surfertilisation entraîne un ruissellement de ces éléments vers les
cours d’eaux (réseau hydrographique superficiel en Bretagne).
2. La prolifération d’algues s’explique par les apports de nitrates
anthropiques en milieu marin via les fleuves et rivières.
3. Dans la chaîne alimentaire, la présence d’une substance
chimique nocive comme le DDT s’accumule dans les différents
organismes et l’on observe un effet de concentration d’un facteur
5 à 10 d’un niveau à l’autre.
4. Par rapport aux deux autres techniques, l’absence de labour et
le semis direct ont pour conséquences :
- une réduction du temps de travail, de l’érosion, de la
consommation d’énergie (fioul) moins de passages ;
- une augmentation du taux de matière organique dans le sol
(constitution de complexe argilo-humique qui fixent les éléments
minéraux), un accroissement de la quantité de lombrics
(détritivores qui recyclent la matière organique).
Au final, la simplification des pratiques culturales s’accompagne
d’une perte de rendement négligeable au regard des aspects
bénéfiques.
5. Les interactions plante cultivée/biocénose dans l’agrosystème à
travers les cultures associées permettent de limiter les effets des
adventices mais aussi d’enrichir les sols en azote par le biais des
symbioses (Fabacés – Rhizobiacées).
La limitation des traitements insecticides et l’implantation de haies
(pour des parcelles de petite surface) assurent le développement
d’insectes capable de réguler les ravageurs (pucerons).
Les interactions plante/ biotopes, les bandes enherbées réduisent
les «fuites» de matière vers les écosystèmes aquatiques (limite les
inondations).
Les cultures intermédiaires comme la moutarde ont un impact sur
les facteurs du sol : limitation de l’érosion et enrichissement en
matière organique.
7
La connaissance des interactions dans les écosystèmes permet
donc de proposer de nouvelles pratiques culturales.
Un écosystème naturel est constitué d’un biotope et d’une
biocénose. Son fonctionnement d’ensemble est permis par la
productivité primaire qui, dans les écosystèmes continentaux,
repose sur la photosynthèse des plantes vertes.
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 implique des flux de matière (dont l’eau) et
d’énergie qui conditionnent sa productivité et son impact
environnemental.
L’exportation de biomasse, la fertilité des sols, la recherche de
rendements posent d'apporter des intrants dans les cultures
(engrais, produits phytosanitaires….).
Le coût énergétique et les conséquences environnementales
posent le problème des pratiques utilisées. Le choix des
techniques culturales doit concilier la nécessaire production et la
gestion durable de l’environnement.
Dans un écosystème naturel, la circulation de matière et d’énergie
peut être décrite par la notion de pyramide de productivité. Dans
un agrosystème, le rendement global de la production par rapport
aux consommations (énergie, matière) dépend de la place du
produit consommé dans la pyramide de productivité.
Ainsi, consommer de la viande ou un produit végétal n’a pas le
même impact écologique. La production animale fondée sur une
production végétale quantitativement abondante se traduit par un
bilan de matière et d’énergie plus défavorable.
Mots clés : écosystème, biocénose, biotope, réseau trophique, PI,
PII, agrosystème, biomasse, production végétale, flux d’énergie et
de matière,
Lire p. 252 et 253.
8
Problème : quelles sont les conséquences environnementales de
nos pratiques alimentaires
Chapitre 2
Pratiques alimentaires collectives et perspectives globales
1S-tp-p2B-20-pratiques alimentaires
Activité 7p. 246
1. La ration d’un Asiatique comprend une part importante de
végétaux et peu de produits animaux. Pour un Américain, c'est
l'inverse (de plus les produits végétaux sont transformés).
2. La consommation de pommes hors saison (Chili) crée à la fois
une consommation d’énergie (transport) et des rejets de GES
beaucoup plus importants.
La production de fruits et légumes sous serre en période froide
entraîne des surconsommations d'énergie par rapport à des
productions en plein air en période "normale" de culture. C’est le
chauffage des serres qui consomme les combustibles fossiles.
3. La consommation de viande en France augmente, elle a un
impact sur le rejet des GES liés à la consommation d’énergie pour
produire ce type d’aliment.
L’emploi des combustibles fossiles, les rejets de méthane par les
animaux et les rejets d’oxydes d’azote associés à la production ou
à l’utilisation d’engrais participent à cette augmentation.
4. Le régime alimentaire d’un Américain est caractérisé par une
forte consommation de produits animaux, cette production a un
impact énergétique beaucoup plus élevé que celle des végétaux.
Si l’ensemble de la population adoptait ce type de régime, il y
aurait une très forte augmentation des GES. La généralisation de
ce régime alimentaire ne peut donc s’envisager de façon durable.
Activité 8 p. 248
1. Il y a corrélation entre les zones où la surface des terres
cultivées est la plus élevée et les zones où l’état de dégradation
des sols est le plus important. La surexploitation des sols conduit
9
à une érosion et une baisse de fertilité et éventuellement à leur
pollution (produits phytosanitaires).
L'augmentation des surfaces pour produire des aliments destinés
à nourrir des animaux d’élevage ou les animaux eux-mêmes, pose
le problème des ressources et l’impact écologique.
2. En obtenant des variétés de pommes de terre moins
consommatrices d’eau et plus résistantes aux maladies (mildiou).
Il est possible de limiter la consommation d'eau et de produits
phytosanitaires. Dans ce cadre, durabilité et productivité
deviennent conciliables. La sélection d’individus possédant les
gènes déterminant ces caractères est nécessaire et s’appuie sur la
diversité génétique (biodiversité).
3. Sans traitement fongicide, le rendement en grains pour un blé
inoculé est supérieur à celui obtenu pour un blé non inoculé. Avec
le traitement fongicide, le rendement en grains pour un blé inoculé
est équivalent à celui obtenu pour un blé non inoculé.
4. Le blé mycorhizé montre une meilleure absorption.
5. La mycorhization permet un accroissement de la productivité
grâce à une meilleure absorption. Cette technique permet de
limiter l’emploi de fongicides toxiques pour la biocénose.
À l’échelle globale, l’agriculture cherche à relever le défi de
l’alimentation d’une population humaine toujours croissante.
Cependant, les limites de la planète cultivable sont bientôt
atteintes : les ressources (eau, sol, énergie) sont limitées tandis
qu’il est nécessaire de prendre en compte l’environnement pour
en assurer la durabilité.
L'état de la planète est une conséquence de nos pratiques
alimentaires individuelles.
Mots clés : ressource, développement durable.
Lire p. 252 et 253.
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