Dynamique et exploitation des écosystèmes

La dynamique des écosystèmes

Comment la forêt tempérée se peuple petit à petit et que peut-il arriver une fois qu’elle est entièrement peuplée ? La dynamique d’un écosystème est son évolution à long terme. Sa mise en place est assez longue à l’échelle d’une vie humaine, il faut plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines, d’années pour arriver à un état d’équilibre, qui est dynamique.

 

I. Stade 1 : stade mucinal et herbacé

 

Si on part d’un sol presque nu, le premier stade pour la mise en place de la forêt va durer à peu près deux ans. C’est le stade au cours duquel vont se développer de petites espèces au ras du sol.

Par exemple des lichens (associations entre une algue et un champignon), des mousses, donc tout ce qui correspond à des petites surfaces et surtout des petites épaisseurs. On appelle cela le stade mucinal (en référence aux mousses) et herbacé. A ce moment, il n’y a pas du tout de forêt, on met en place un couvert végétal qui se trouve au ras du sol.

 

II. Stade 2 : stade des pionniers

 

Dans les premières dizaines d’années d’évolution de cet écosystème, on passe à ce qu’on appelle le stade 2 : des espèces un petit peu plus hautes vont apparaître (des buissons, des arbustes, on pourra parler d’espèces arbustives ; des espèces de plantes à fleurs comme la callune, la bruyère, le genêt) puis les premiers arbres : le saule, le bouleau, le peuplier en sont des exemples, il peut y en avoir d’autres dans la forêt tempérée. On parle alors de stade des pionniers. Il y a un peuplement progressif, et ces premières espèces, en particulier les premiers arbres, sont appelés les arbres pionniers.

 

III. Stade 3 : stade post-pionnier

 

On passe au stade 3, cette fois on est au-delà de cinquante ans d’existence de l’écosystème qui est relativement stable en terme de conditions physico-chimiques et notamment en terme de climat. Si le climat perdure, autour de soixante dix ans d’existence on a de nouvelles espèces d’arbres qui poussent : les ormes, les frênes, le chêne. On passe au stade forestier initial puisqu’à ce moment, on va pouvoir commencer à dire que c’est une forêt : c’est-à-dire que la densité d’arbres sur une surface donnée sera suffisamment importante pour qu’on puisse commencer à l’appeler forêt. On dit aussi que c’est le stade post-pionnier puisque ce sont des espèces d’arbres qui arrivent après les premières populations.

Aux stades 2 et 3, les espèces qui s’installent sont les espèces héliophiles, c’est-à-dire qui aiment le soleil, ce sont des espèces qui ont besoin de beaucoup de lumière pour se développer au contraire des espèces qui vont ensuite apparaître, à partir du stade 4.

 

IV. Stade 4 : stade forestier terminal = CLIMAX

 

Au stade 4, on est autour de cent ans et plus d’existence. Vont apparaître à ce moment, ou en tout cas vont prendre le dessus, puisqu’elles pouvaient apparaître auparavant : le hêtre, le sapin, l’épicéa, éventuellement l’if. Ce sont des espèces qui supportent assez bien l’ombre. Ces espèces vont pouvoir persister et vont même prendre le dessus lorsque la forêt sera suffisamment dense pour qu’il n’y ait plus autant de lumière disponible pour chaque individu. Ce sont des espèces qu’on appelle les dryades ou encore les espèces sciaphiles, « sciaphile » signifiant « qui supporte l’ombre » au contraire des héliophiles.

Les espèces apparues auparavant ne vont pas disparaître totalement mais elles ne sont plus les espèces dominantes, c’est-à-dire qu’en terme de concentration d’individus, ce sont les dryades qui vont prendre le dessus dans la forêt au stade 4. À ce moment, on atteint un équilibre, qui n’est pas forcément stable, on parle de climax. Le climax est le moment où la forêt a atteint son stade final. C’est le stade de développement maximal.

 

V. Équilibre instable : devenir sans intervention humaine

 

Sans intervention humaine, si la forêt n’est pas exploitée par l’homme, les arbres vont subir leur croissance, puis ils vont mourir. À leur mort, ils s’effondrent et cela provoque la mise en place de trouées, c’est-à-dire des zones où la lumière va pouvoir passer et où de jeunes arbres vont pouvoir repousser, et s’il y a de la lumière on revient à des espèces héliophiles. On revient au stade 3, au stade 2, et éventuellement au stade 1 ce qui est plus rare. Cet équilibre est dynamique puisque sans arrêt on revient au stade 4, puis au fil des années, on revient au stade 3, au stade 2, à certains endroits de la forêt. Cela concerne de petites zones net non pas l’ensemble de l’écosystème.

 

VI. Perturbations de l’équilibre dynamique et notion de résilience

 

Par ailleurs, à chaque stade, il y a un augmentation importante de la biodiversité animale, végétale, de bactéries, de champignons, etc., donc une augmentation importante de la biomasse (de l’ensemble des êtres vivants présents) et une augmentation, en terme d’épaisseur et de qualité, du sol. Le sol étant un mélange de matière organique et minérale qui se trouve à la surface. Cette augmentation de biodiversité, de biomasse et de sol va arriver à un état d’équilibre, le climax, mais au-delà de cette régulation, il peut y avoir des perturbations. On parle de perturbation lorsqu’un événement important en terme de surface ou en terme d’espèces vient modifier l’écosystème qui était à son climax. Une perturbation peut être causée par un insecte ou par des parasites, par exemple.

 

Exemple de l’ips

 

Ips_sexdentatus_Imago

 

L’ips fait partie de la famille des scolytes. C’est un petit insecte xylophage, qui fait entre 2 et 7 mm, « xylophage » veut dire « qui se nourrit du bois ». Il peut faire des galeries dans le bois (voir ci-dessous).

 

ecorce-galerie-scolyte-larve

 

En temps normal l’ips se nourrit du bois mort, mais si, pour des raisons particulières, par exemple climatiques, les populations d’ips augmentent beaucoup, ou si les arbres sont fragilisés, ils peuvent en venir à manger les arbres vivants. Cela peut faire des dégâts importants dans une forêt. Il peut donc s’agir d’insectes ravageurs. Ci-dessous un exemple de forêt ravagée par des insectes.

 

 

Les perturbations peuvent être aussi non liées à des facteurs biotiques, aux êtres vivants, mais plutôt liées au climat. Par exemple, ci-dessous voici une photo de forêt ravagée par une tempête de type ouragan.

Webp.net-compress-image

Il faut évoquer le cas des incendies, ces feux de forêt qui ravagent les forêts qu’on soit en milieu tempéré ou bien dans des forêts tropicales.

Il y a des feux de surface et des feux qui se trouvent plutôt aux cimes, qui se propagent le plus vite et qui font le plus de ravages. Ces feux peuvent avoir des causes humaines mais également des causes climatiques ou non identifiées puisque la forêt est par définition un milieu plutôt humide mais qui peut prendre feu et qui peut se voir détruite en petite ou en majeure partie.

 

Comment l’écosystème évolue à la suite de cette perturbation ?

Si la perturbation n’a pas tout détruit, il peut y avoir une résilience, c’est-à-dire une auto-régénération. La résilience est la capacité, pour un écosystème, à revenir à un état petit à petit d’équilibre, en repassant éventuellement par différents stades de développement en fonction de la quantité d’animaux, de végétaux, etc., qui ont été détruits au moment de la perturbation.

Cette résilience est relativement bonne pour la forêt, c’est-à-dire que la forêt se régénère bien en général suite à une perturbation, en particulier suite au feu, mais cette résilience dépend de la biodiversité. Plus la biodiversité était importante, plus la résilience sera possible. On pourra revenir vers un état d’équilibre.

Dans les écosystèmes appauvris, en particulier les systèmes exploités par l’homme, la résilience est bien moins importante.

Cette résilience permet de revenir vers un état climacique. Cela ne se fera pas en quelques jours, ni en quelques mois,  mais en quelques années voire dizaines d’années pour revenir à une forêt à peu près équivalente à ce qu’il y avait auparavant.

 

Néanmoins, la perturbation peut être trop intense ou alors trop fréquente : si des incendies se déclarent tous les ans dans une même forêt, même si la surface détruite n’est pas très importante, la régénération n’est pas possible. Si l’écosystème (c’est valable en forêt mais aussi ailleurs) subit trop de perturbations, on va évoluer vers un nouvel écosystème. Une forêt ne peut pas se régénérer à l’infini et donc on évolue vers un nouvel état, peut-être un nouvel état d’équilibre, un nouveau climax, mais qui sera différent.

Par exemple, une forêt peut évoluer vers un nouvel état qui peut être une lande, donc quelque chose où la végétation sera plus basse et moins diversifiée et qui ressemblera finalement un petit peu à ce qu’on avait au stade 1 mais qui ne sera plus capable d’évoluer vers les stades 2, 3 et 4. Selon le climat et selon la zone, cela peut évoluer vers un nouveau paysage qui ressemblerait un peu à une savane. Donc finalement un paysage plus pauvre, plus sec, plus aride et une biodiversité moins importante que dans la forêt tempérée.

Exploitation, surexploitation et dégradation des écosytèmes

I. Des interactions permanentes variées avec l’environnement

 

Nous sommes, en permanence, en interaction avec les êtres vivants qui nous entourent quelle que soit l’échelle et quelle que soit leur taille.

Il y a des interactions avec les êtres vivants puisque nous avons besoin de nous nourrir et que notre nutrition repose sur la consommation des êtres vivants animaux ou végétaux et sur la diversité des agrosystèmes (écosystèmes manipulés par l’homme pour produire quelque chose d’intéressant, par exemple un champ de blé, de maïs ou une ferme d’élevage etc.).

Nous avons besoin d’exploiter les êtres vivants pour nos constructions, récupérer du bois par exemple ; ou pour la décoration : les plantes d’agrément, les meubles, etc.

Nous avons des interactions avec nos animaux domestiques (chien, chat, poisson rouge, etc.) et les animaux de notre environnement direct (pigeons, moustiques, rats, etc.).

Globalement, il y a une nécessité d’approvisionnement et donc l’homme exploite la biomasse (l’ensemble des êtres vivants) qui peut être à proximité ou venir de loin (par exemple, le bois que nous achetons peut venir d’un autre pays voire d’un autre continent). Il y a ainsi une exploitation de la biomasse à l’ échelle de la planète.

 

II. Exploitation des écosystèmes et modification de la biodiversité

 

Depuis des milliers d’années, pour se nourrir, l’homme a domestiqué des espèces animales et végétales principalement.

 

Exemple des poules pondeuses

Si on compare les poules actuelles à celles qui existaient à l’état sauvage, on constate que les poules d’élevages sont beaucoup plus lourdes, leur masse musculaire est beaucoup plus importante et elles pondent beaucoup plus d’œufs. Il y a donc eu une transformation progressive des espèces au profit de l’homme.

Cela est valable aussi pour les espèces végétales que l’homme a, par croisement, puis pas génie génétique, modifié à son profit.

 

Exemple de la pêche

En pêchant dans l’océan ou dans la mer, il y a modification des populations marines et lorsqu’on pêche une espèce en particulier, l’homme peut avoir une influence sur la modification des relations qui peuvent exister entre proies et prédateurs. Quand on pêche une espèce plus qu’une autre :

– si cette espèce est la proie d’une autre, cette dernière se retrouve en manque de nourriture,

– si cette espèce est un prédateur, par exemple le thon rouge, cela entraîne la prolifération des espèces proies dont il était le prédateur.

Avec cette pêche sélective, l’homme va jouer sur cet équilibre proies/prédateurs à différents endroits des océans terrestres. Cela peut être sans conséquence lorsque les populations se régénèrent mais peut en amener de plus lourdes si les populations se retrouvent décimées ou presque.

 

Exemple de l’exploitation des forêts tempérées et tropicales

Cette exploitation aboutit à leur transformation progressive. Les forêts qui étaient à l’état primaire, c’est-à-dire à l’état climacique naturel, sont peu à peu transformées lorsque l’homme exploite et récupère certaines essences (par exemple d’arbres et pas d’autres). Ces forêts primaires, qui sont des forêts non touchées par l’homme, telles qu’elles se sont formées naturellement sur Terre, sont devenues pour la plupart des forêts secondaires, c’est-à-dire dont la composition en essences d’arbres mais aussi d’autres espèces a été modifiée. Ce passage de l’état primaire à secondaire s’accompagne d’une diminution de la biodiversité, au niveau des arbres, des végétaux et des animaux. Par exemple, on perd la moitié de la diversité des oiseaux lorsqu’on transforme une forêt primaire en forêt secondaire.

Par son exploitation des écosystèmes, l’homme joue le rôle de perturbateur. En général, un écosystème est capable de résilience, c’est-à-dire d’adaptation et de régénération. Cette résilience dépend de l’ampleur des perturbations apportées par l’homme et des dégâts imposés à l’écosystème.

 

III. Surexploitation des écosystèmes et conséquences planétaires

 

A. La surexploitation des forêts

Dans les forêts, la surexploitation se traduit par une déforestation néfaste au niveau environnemental à petite et à grande échelle.

 

Exemple de la pratique de la coupe à blanc

La coupe à blanc est assez agressive pour la forêt. Il s’agit, dans une surface donnée, de couper tous les arbres quasiment en même temps pour en récupérer et exploiter le bois. Cette coupe à blanc a des conséquences néfastes localement et rapidement :

– Les engins utilisés pour récupérer ce bois polluent puisqu’ils utilisent des énergies fossiles,

– Cela a un effet immédiat sur le sol qui va libérer de l’humidité : il peut y avoir un modification rapide du rapport entre le sol et les nappes phréatiques et donc des inondations

– On observe un tassement du sol dont la modification est assez rapide puisqu’il était lié à la prolifération et à la vie des racines des arbres. En enlevant les arbres, on modifie les relations entre ce qui se trouve en surface et ce qui se trouve dans le sous-sol.

– On observe une érosion du sol, fragilisé par l’absence de couvert végétal retiré brutalement.

La coupe à blanc peut avoir des conséquences néfastes si elle est trop fréquente ou si elle porte sur une surface trop étendue.

 

Exemple de l’abattage sélectif de certaines essences d’arbres

Certaines essences d’arbres sont utilisées pour l’ornementation, pour faire certains meubles, parce-qu’elles fournissent un bois plus résistant ou autre avantage. On perd de la biodiversité, si on abat certains arbres sélectivement de façon intensive sans que cette essence n’ait le temps de se régénérer dans les forêts de nos pays ou dans les forêts tropicales.

 

A l’échelle mondiale, la déforestation aboutit depuis de nombreuses années à une diminution des surfaces, en particulier de la surface de la forêt amazonienne, pour plusieurs raisons : d’abord parce qu’on exploite le bois mais aussi parce qu’on transforme les surfaces de forêts en surfaces agricoles (on met en place de nouveaux agrosystèmes, des cultures qui n’ont pas la même biodiversité et qui n’ont pas la même façon de capter le carbone). En effet, les forêts sont des puits de carbone, elles en absorbent beaucoup sous forme de dioxyde de carbone et le stockent dans le bois et dans le sol.

La diminution de la surface forestière mondiale, en particulier en Amérique du Sud, aboutit à une libération importante de carbone qui va s’accumuler dans l’atmosphère avec des conséquences climatiques importantes.

Concernant la surexploitation des forêts, il faut aussi évoquer l’effet de lisière. Lorsqu’on modifie une forêt par un abattage d’arbres, surtout un abattage intensif, l’effet ne va pas être seulement local mais va aussi se faire ressentir sur les parcelles environnantes dans lesquelles on va observer plus de mortalité des autres arbres, une augmentation du vent, une modification de l’humidité, une augmentation de la température et encore d’autres modifications des facteurs biotiques et abiotiques. Autrement dit, l’effet ne se limite pas aux forêts mais s’étend aussi aux parcelles voisines.

 

B. La pollution des eaux

L’exploitation des agrosystèmes aboutit à une pollution importante des eaux qui se trouvent au niveau de l’écosystème considéré mais aussi parfois à longue distance puisque ces eaux circulent avec le cycle de l’eau à l’échelle locale et à l’échelle mondiale.

 

Exemple du chlordécone

Il s’agit d’un insecticide employé notamment dans la culture des bananes en Martinique et en Guadeloupe. Cet insecticide est interdit depuis de nombreuses années mais on en trouve encore, puisqu’il s’est accumulé dans les nappes phréatiques, dans certains sols et dans certaines eaux, même en profondeur. Ce chlordécone est responsable d’une augmentation du nombre de cancers. Ainsi cette pollution due à la surexploitation et à la surutilisation de pesticides aboutit à des conséquences graves au niveau environnemental mais aussi au niveau sanitaire.

 

C. Conséquences planétaires

La surexploitation des écosystèmes, en lien avec la mondialisation aboutit à des conséquences planétaires : augmentation des espèces invasives, déplacements d’espèces et augmentation des maladies.

Cela nous concerne directement, par exemple, on sait que les chauves-souris frugivores qui se trouvaient dans les forêts se déplacent, notamment en Afrique, dans les jardins. Or certaines de ces chauves-souris pourraient être le réservoir du virus Ebola. Ainsi, en déplaçant les chauves-souris vers des milieux plus proches des humains, on favorise ces épidémies d’Ebola qui ravagent l’Afrique depuis plusieurs années.

Globalement, on constate un dérèglement climatique avec l’augmentation du carbone libéré vers l’atmosphère. Alors qu’on fait tout pour produire toujours davantage, le dérèglement climatique, via la dégradation des agrosystèmes et des écosystèmes, aboutit à une forte diminution de la productivité. On emploie plus de pesticides, on déforeste plus, etc., et finalement on obtient un rendement moins important. C’est un cercle vicieux qui montre qu’il faut employer d’autres méthodes pour la gestion des écosystèmes et des agrosystèmes afin d’entretenir un développement plus durable et une exploitation plus durable de ces systèmes naturels.