Écosystème, agrosystème et méthodes de production agricole

Ce cours de SVT niveau lycée met en avant les notions d'écosystème, agrosystème et les méthodes de production agricole pour nourrir l'humanité selon un modèle durable.

Commençons ce cours soutien scolaire en ligne par un chiffre : les études prospectives laissent penser que nous serons 10 milliards d'êtres humains à l'horizon 2050. Et nous savons que nos modes de production sont, depuis longtemps, très destructeurs de la planète. Il est donc grand temps de changer fondamentalement nos modes de production agricole.

Écosystèmes et agrosystèmes

Définition de l'écosystème

Un écosystème est ensemble d’êtres vivants (= biocénose) situés dans un milieu (=biotope) associé aux interactions réciproques entre et les êtres vivants et entre la biocénose et le biotope. Son fonctionnement est autonome c’est-à-dire sans intervention de l’Homme.

Définition de l'agrosystème

Un agrosystème est un écosystème modifié par l’Homme afin d’exploiter une majeure partie de la matière organique qu’il produit, le plus souvent à des fins alimentaires.

Le cycle de la matière dans les deux systèmes

Cycle de la matière dans un écosystème

Un écosystème naturel (forêt, prairie...) est un système équilibré dans lequel la matière est entièrement recyclée, alternant entre sa forme minérale (dioxyde de carbone, ions, eau) et sa forme organique (atomes de C + H) caractéristique des êtres vivants . Les végétaux chlorophylliens intègrent la matière minérale dans la matière organique : ce sont les producteurs primaires.

Ce recyclage se réalise par l’intermédiaire des échanges de matière établis entre les êtres vivants de l’écosystème notamment à travers les chaînes alimentaires.

Cycle de la matière dans un agrosystème

Dans un agrosystème, la production de matière est gérée par l’Homme, puisqu’elle a pour objectif d’être utilisée essentiellement pour la consommation alimentaire humaine. Ainsi, une partie de la matière organique est prélevée puis exportée hors de l’écosystème. Le système est donc déséquilibré. Le fonctionnement d’un agrosystème nécessite des apports (= les intrants) de matière et d’énergie pour assurer un renouvellement de la matière, en particulier minérale, indispensable au développement des végétaux chlorophylliens.

L’évaluation de la production de matière organique dans les deux systèmes. 

Dans un écosystème, comme dans un agrosystème, de la matière organique est produite. On peut déterminer le rendement de cette production qui correspond au rapport de la quantité de matière (ou d’énergie) produite sur la quantité de matière (ou d’énergie) consommée.

Le rendement d’une production animale est toujours plus faible que celui d’une production végétale car une partie importante de la matière végétale consommée par les animaux est utilisée pour leur respiration ou perdue dans les déchets.

La productivité correspond à la quantité de matière produite/unité de temps/unité de surface. Elle constitue un autre indicateur de la capacité d’un agrosystème à produire de la matière. La productivité animale est beaucoup plus faible que la productivité végétale

Les pratiques agricoles et leurs intérêts

La gestion des agrosystèmes a pour objectif d’augmenter la productivité et donc le rendement de la production qu’elle soit végétale ou animale. Cette augmentation repose sur différentes pratiques :

- augmentation des apports de matière minérale dans les agrosystèmes : apports d’engrais qui constituent les éléments nutritifs indispensables à la croissance des végétaux et apports d’eau par l’irrigation. Ces apports sont importants pour compenser l’exportation de la matière organique récoltée par l’Homme qui ne fait donc pas l’objet de la minéralisation naturelle dans un écosystème.

- limitation des pertes de production liées à des espèces ravageuses (ex : insectes, rongeurs …), à des maladies, ou à des espèces concurrentes, ce qui passe par l’utilisation de pesticides.

- amélioration des espèces cultivées : différentes techniques permettent aujourd’hui d’améliorer les

propriétés des espèces :

             * par croisement entre deux espèces aux caractéristiques intéressantes et complémentaires et sélection des descendants en fonction de critères nutritifs;

             * par transfert de gène : création des OGM (Organismes Génétiquement Modifiés) comme certains cotons et maïs.

Les impacts négatifs des pratiques agricoles.

Ces impacts négatifs pèsent surtout sur l’environnement et la santé.

A - Les pollutions liées aux engrais.

Lorsque les apports d’engrais sont importants, une partie peut s’infiltrer dans les sols et atteindre les nappes souterraines ou ruisseler jusqu’aux cours d’eau et à la mer.

– l’eau destinée à la consommation et prélevée dans les nappes souterraines peut ainsi contenir des nitrates en quantité excessive, ce qui représente un risque pour la santé des nourrissons et des femmes enceintes (perturbation du transport de l’O₂ dans le sang).

– l’arrivée d’une quantité excessive de matières minérales dans un environnement aquatique peut induire son eutrophisation, c’est-à-dire créer un déséquilibre écologique majeur à l’origine des  marées vertes (les algues pullulant du fait de l’excès de matière minérale présente dans l’eau), suivies de l’asphyxie des êtres vivants (la carence du milieu en matière minérale induit la mort massive des algues dont la minéralisation aérobie consomme tout le dioxygène).

B - Les effets toxiques des pesticides.

Les pesticides peuvent également perturber les écosystèmes du fait de leur toxicité pour différentes espèces animales notamment lorsqu’ils se concentrent dans un organisme. Ce phénomène s’observe en particulier chez des espèces placées en fin de chaîne alimentaire, comme les prédateurs et l’Homme. Chez ce dernier, de telles intoxications peuvent conduire à des troubles de la reproduction, du développement ou nerveux.

C - La surexploitation de l’eau et des sols

La consommation d’importantes quantités eau pour l’agriculture induit des prélèvements en forte augmentation ce qui perturbe la gestion quantitative des ressources en eau. Cette situation est d’autant plus inquiétante dans certaines régions qu’elle se combine à l’évolution des climats. La surexploitation des sols qui ne sont jamais laissés au repos (= jachère) voient leur fertilité très affectée par certaines pratiques agricoles.

D - Les risques liés aux améliorations génétiques

La sélection génétique réduit la biodiversité naturelle car la capacité des espèces à supporter des modifications de l’environnement régresse.

Il existe également des incertitudes sur la stabilité des gènes transférés dans les OGM. Certains de ces gènes pourraient ainsi intégrer le génome de plantes sauvages ce qui pourrait avoir des effets majeurs sur l’environnement.

A l’échelle mondiale, ces risques sont amplifiés par les besoins alimentaires croissants des populations. Ces besoins sont liés d’une part à l’augmentation de la population mondiale et d’autre part à l’alimentation riche en viande et utilisant des produits venant de toute la planète.

Bilan de ce cours de SVT : une agriculture durable est possible

Face aux risques des pratiques agricoles, la mise en place de nouvelles pratiques agricoles est indispensable. Celles-ci constituent les bases de l’agriculture durable, puisqu’elle doit satisfaire les besoins alimentaires actuels sans mettre en péril les ressources alimentaires des générations futures.

Cette évolution repose sur différents axes :

– une modification des pratiques agricoles visant à limiter les apports d’engrais et de pesticides et à réduire l’exploitation des sols et de l’eau. Exemple : espèces cultivées plus adaptées aux ressources locales, modes de production moins intensifs, développement des pratiques de lutte biologique, de rotation des cultures ;

– une modification de l’alimentation humaine, en particulier dans les pays occidentaux, avec une réduction des produits alimentaires d’origine animale, une consommation privilégiée de produits locaux …