Écosystèmes et habitats : enquête de terrain et exercices corrigés

Pour étudier un écosystème, on fait comme un enquêteur : on mesure les conditions du milieu, on recense les êtres vivants et leurs relations, puis on cherche quel facteur fixe les limites de l'habitat de chaque espèce.

Objectifs

Rappeler la définition d'un écosystème et distinguer composantes abiotiques et biotiques.
Connaître une méthode simple d'étude de terrain : mesures, inventaire, comparaison.
Identifier les relations entre êtres vivants (prédation, compétition, parasitisme, mutualisme).
Exploiter des données ou une expérience pour déterminer les limites de l'habitat d'une espèce et le facteur limitant.
Analyser un écosystème d'Afrique de l'Ouest dans une étude de cas : la mangrove.

Notions clés

1. Écosystème, biotope, biocénose, habitat

Un écosystème est l'ensemble formé par un milieu de vie (le biotope), les êtres vivants qui y vivent (la biocénose) et les interactions entre eux et avec le milieu.
Les composantes abiotiques sont les facteurs non vivants : lumière, température, eau et humidité, nature et acidité (pH) du sol, salinité, vent.
Les composantes biotiques sont les êtres vivants (plantes, animaux, champignons, micro-organismes) et les relations qu'ils entretiennent.
L'habitat d'une espèce est le lieu où elle vit, caractérisé par les conditions qu'elle y trouve. Un même écosystème contient de nombreux habitats : sous une pierre, dans un tronc mort, à la surface de l'eau.

Chaque espèce ne supporte un facteur abiotique qu'entre certaines valeurs : c'est son intervalle de tolérance. Le facteur qui empêche l'espèce de s'installer au-delà d'une zone est appelé facteur limitant.

Parmi ces éléments d'une mare, lequel est une composante abiotique ?

Les algues vertes
La température de l'eau
Les bactéries de la vase

La température est un facteur physique, non vivant. Les algues et les bactéries sont des êtres vivants : elles font partie de la biocénose.

2. Les relations entre êtres vivants

Relation	Effet pour chacun	Exemple
Prédation	l'un mange l'autre	le héron et les poissons
Compétition	les deux se gênent pour une même ressource	le mil et les mauvaises herbes (lumière, eau)
Parasitisme	l'un profite, l'autre est affaibli	la tique sur le bœuf
Mutualisme	les deux y gagnent	l'abeille butine et transporte le pollen

Le mil et des mauvaises herbes poussent dans le même champ et utilisent la même eau. Quelle est leur relation ?

Mutualisme
Parasitisme
Compétition

Les deux plantes utilisent la même ressource, l'eau (et la lumière) : chacune limite la croissance de l'autre, c'est une compétition.

3. Enquêter sur le terrain

Une étude de terrain suit une démarche rigoureuse :

flowchart LR
  A[Choisir des stations] --> B[Mesurer les facteurs abiotiques]
  B --> C[Inventorier les etres vivants]
  C --> D[Noter dans un tableau]
  D --> E[Comparer les stations]
  E --> F[Relier especes et conditions]

Mesures abiotiques : thermomètre (température), luxmètre (lumière), hygromètre (humidité de l'air), papier pH (acidité du sol mis en suspension dans l'eau).
Inventaire : on pose un cadre (quadrat) au sol et on compte les espèces à l'intérieur ; on peut aussi enterrer un pot au ras du sol pour piéger les petits animaux qui marchent (piège Barber).
Comparaison : on répète les mesures dans plusieurs stations le long d'une ligne (transect) pour voir comment les conditions et les espèces changent.

Étape 1 : on place des stations le long d'une ligne qui traverse la forêt, la lisière et le champ.

Étape 2 : les mesures montrent que la lumière au sol augmente progressivement de la forêt vers le champ.

Étape 3 : la fougère n'est trouvée que sous les arbres ; la limite de son habitat est progressive et correspond à la zone où la lumière devient trop forte.

Quel instrument utilise-t-on pour mesurer la lumière dans une station ?

Un luxmètre
Un hygromètre
Un quadrat

Le luxmètre mesure l'éclairement. L'hygromètre mesure l'humidité de l'air, et le quadrat est un cadre qui sert à compter les espèces.

Exemples résolus : exercices progressifs

Niveau 1 : trier les composantes

Classe ces éléments d'une mare de Sikasso en composantes abiotiques ou biotiques : le nénuphar, la salinité de l'eau, le crapaud, les champignons du sol, le vent, le pH de la vase, les bactéries de la vase, la lumière.

Voir la solution

Abiotiques : la salinité de l'eau, le vent, le pH de la vase, la lumière.
Biotiques : le nénuphar, le crapaud, les champignons du sol, les bactéries de la vase.

Astuce : un être vivant naît, se nourrit, se reproduit et meurt ; un facteur abiotique se mesure avec un instrument.

Niveau 2 : nommer les relations

Nomme la relation dans chaque cas : (a) un aigle pêcheur attrape un poisson ; (b) une tique se nourrit du sang d'une chèvre ; (c) une abeille butine une fleur de manguier et transporte son pollen.

Voir la solution

(a) Prédation : l'aigle tue et mange le poisson. (b) Parasitisme : la tique profite, la chèvre est affaiblie mais n'est pas tuée tout de suite. (c) Mutualisme : l'abeille obtient du nectar, la fleur est pollinisée.

Niveau 3 : interpréter une expérience de choix

Fatou place 20 cloportes au centre d'une boîte à deux compartiments, tous deux dans l'obscurité. Un compartiment contient du papier humide, l'autre du papier sec. Après dix minutes, elle compte 18 cloportes côté humide et 2 côté sec. Qu'en conclure ?

Un seul facteur change entre les deux compartiments : l'humidité. La lumière est la même des deux côtés.

Presque tous les cloportes (18 sur 20, soit 90 %) se sont dirigés vers le côté humide.

Conclusion : les cloportes recherchent l'humidité. Cela explique qu'on les trouve sous les pierres, les feuilles ou les troncs morts, des micro-habitats humides.

Pour tester l'effet de la lumière, il faudrait une deuxième expérience où seule la lumière change, l'humidité restant la même.

Niveau 4 : trouver la limite d'un habitat

Le long d'un transect qui va d'une galerie forestière vers une savane, les élèves notent (relevés de la classe) :

Station	Lumière au sol (en % de la lumière en plein soleil)	Humidité de l'air	Mousses présentes ?
1	10	forte	oui, nombreuses
2	25	forte	oui
3	50	moyenne	quelques-unes
4	80	faible	non
5	100	faible	non

Les mousses sont abondantes aux stations 1 et 2, rares à la station 3 et absentes aux stations 4 et 5.

La limite de leur habitat se situe donc entre les stations 3 et 4 : elle est progressive, pas brutale.

Quand on avance, la lumière augmente et l'humidité diminue en même temps : ces deux facteurs peuvent être limitants.

Les relevés seuls ne permettent pas de les séparer : il faudrait une expérience où l'on fait varier un seul des deux facteurs.

Étude de cas : la mangrove du delta du Saloum

Au Sénégal, dans le delta du Saloum, la mangrove borde les bras de mer. L'eau y est salée ou saumâtre, la marée inonde régulièrement le sol et la vase est pauvre en dioxygène. Les palétuviers y poussent sur des racines en échasses ou portent des racines qui sortent de la vase pour respirer. Sur leurs racines se fixent des huîtres ; des crabes creusent la vase, de jeunes poissons s'abritent entre les racines et des oiseaux viennent pêcher.

Biotope : eau salée ou saumâtre, marée, vase pauvre en dioxygène, forte lumière.

Biocénose : palétuviers, huîtres, crabes, poissons, oiseaux, et les micro-organismes de la vase.

Interactions : les racines servent d'abri et de support (habitat des huîtres et des jeunes poissons) ; les oiseaux sont des prédateurs des poissons et des crabes.

Limites : en remontant vers l'intérieur des terres, la marée n'arrive plus et le sol n'est plus inondé d'eau salée ; les palétuviers laissent place à d'autres plantes. La salinité et l'inondation par la marée fixent les limites de cet habitat.

Les racines spéciales des palétuviers sont des adaptations à un sol inondé et pauvre en dioxygène.

Dans la mangrove, quel ensemble de facteurs fixe surtout les limites de l'habitat des palétuviers ?

La présence des oiseaux et des crabes
La salinité de l'eau et l'inondation par la marée
Le nombre d'huîtres fixées sur les racines

Les palétuviers vivent là où le sol est inondé d'eau salée par la marée ; au-delà, ces conditions disparaissent et d'autres plantes les remplacent.

Erreurs fréquentes

Confondre habitat et écosystème : l'habitat est le lieu de vie d'une espèce ; l'écosystème réunit le milieu, toutes les espèces et leurs interactions.
Confondre biotope et biocénose : biotope = le milieu physique (bio-« tope », le lieu) ; biocénose = la communauté des êtres vivants.
Oublier les êtres vivants invisibles : bactéries et champignons du sol font partie de la biocénose et jouent un rôle essentiel.
Imaginer une limite nette : entre deux milieux, la limite d'un habitat est souvent une zone de transition progressive, comme une lisière.
Conclure à partir d'une seule mesure : il faut plusieurs stations et des mesures répétées pour comparer.

Un élève dit : « La biocénose de la mare, c'est l'eau, la vase et la lumière. » Quelle correction faut-il lui donner ?

Ces éléments forment le biotope ; la biocénose est l'ensemble des êtres vivants de la mare
Il a raison, la biocénose désigne les éléments non vivants
Ces éléments forment l'habitat d'une seule espèce

L'eau, la vase et la lumière sont des composantes abiotiques : elles constituent le biotope. La biocénose regroupe les êtres vivants.

Récapitulatif

Écosystème = biotope (milieu, facteurs abiotiques) + biocénose (êtres vivants) + interactions.
Relations entre êtres vivants : prédation, compétition, parasitisme, mutualisme.
L'habitat d'une espèce est limité par un facteur limitant qui sort de son intervalle de tolérance ; ses limites sont souvent progressives.
Méthode de terrain : stations le long d'un transect, mesures abiotiques, inventaire, comparaison ; en expérience, un seul facteur varie à la fois.

Écosystème

Biotope + biocénose + interactions entre eux.

Facteur abiotique

Facteur non vivant du milieu : lumière, température, eau, sol, salinité, vent.

Habitat

Lieu de vie d'une espèce, défini par les conditions qu'elle y trouve.

Facteur limitant

Facteur qui empêche une espèce de vivre au-delà d'une zone.

Transect

Ligne de stations où l'on mesure les conditions et recense les espèces pour les comparer.