Fonctionnement des agrosystèmes

Les différents modèles agricoles

I. L’agriculture intensive

 

L’agriculture intensive est l’agriculture la plus fréquente en France et dans les pays développés. C’est l’agriculture qui recherche de forts rendements. Elle s’est particulièrement améliorée au cours du XXe siècle grâce à la mécanisation et au développement des intrants (produits chimiques de synthèse utilisés par les agriculteurs dans le but d’obtenir le plus possible de matière végétale ou animale).

On utilise peu de moyens humains puisque l’arrivée de la mécanisation a permis de réduire l’utilité humaine au profit de celle des machines (tracteurs utilisés pour les semis, pour les récoltes, pour le tri des produits, etc.).

On utilise beaucoup d’intrants bien que cela peut avoir des conséquences environnementales et sanitaires néfastes si les produits apportés sont en trop grande quantité par rapport aux besoins des végétaux ou des animaux qui les reçoivent. Il y a donc un impact important, en particulier l’appauvrissement des sols lorsqu’on exporte les récoltes.

 

II. L’agriculture extensive

 

L’agriculture extensive s’oppose un peu au modèle de l’agriculture intensive. On utilise très peu, voire pas du tout, d’intrants donc on apporte moins au sol mais on exploite les qualités intrinsèques de la parcelle sur laquelle on travaille. Cela signifie également qu’on choisit de cultiver tel ou tel produit en fonction de ce qui pousse correctement et en quantités suffisamment intéressantes à un endroit donné.

On travaille sur de grandes surfaces et on obtient des rendements faibles puisque la masse de produits obtenue, par rapport à la surface, est plus faible que dans le modèle de l’agriculture intensive. Les moyens humains pourront être plus importants.

On utilise peu d’intrants et on ne surexploite pas les sols : l’impact environnemental des sols est plus limité lorsqu’on réalise de l’agriculture extensive.

 

III. L’agriculture vivrière

 

Avec l’agriculture vivrière ce n’est pas le mode, mais plutôt la destination des produits, qui varie. L’agriculture vivrière cherche à faire vivre l’agriculteur et une population locale.

On parle de petite agriculture, il n’y a pas d’exploitation à grande échelle. Les produits obtenus ne sont pas vendus à l’industrie agroalimentaire pour transformation et revente à l’autre bout du pays ou du monde. La production est consommée localement. On parle de circuit court. L’agriculteur nourrit sa famille et revend sur les marchés, à des consommateurs qui se trouvent physiquement proches de lui.

Il y a donc un rendement qui peut être plus faible : on ne cherche pas le rendement à tout prix. L’impact environnemental est contrôlé puisque l’agriculteur limite ses apports d’intrants et surtout, il adapte les quantités de façon à obtenir un rendement correct sur une surface limitée mais qui lui permet de se nourrir et de nourrir la population locale.

Agrosystème et production de biomasse

Aujourd’hui, nous sommes environ 7,6 milliards d’êtres humains sur Terre et au cours du XXIe siècle, on pourrait dépasser les 9 milliards. Pour nourrir cette humanité, mais également pour produire du bois, des tissus naturels, des médicaments, etc., l’homme exploite les écosystèmes. Il exploite la nature et les êtres vivants qu’elle produit et les détourne à son profit. On parle alors d’agrosystème.

 

I. Définition d’un agrosystème

 

Un agrosystème est un système agricole manipulé par l’homme dans le but d’obtenir quelque chose d’intéressant : de la matière végétale dans un champ ou de la matière animale dans un élevage.

Pour produire ce qui l’intéresse l’homme les transforme les écosystèmes en agrosystèmes. Le fonctionnement d’un agrosystème ressemble beaucoup au fonctionnement naturel d’un écosystème si on ne tient pas compte de l’export de biomasse.

 

II. Fonctionnements d’un écosystème naturel et d’un agrosystème

 

A. L’écosystème naturel

Dans un écosystème, il y a des producteurs primaires (végétaux chlorophylliens) qui exploitent l’énergie solaire et réalisent la photosynthèse. Grâce à celle-ci, les producteurs primaires produisent de la matière organique consommée au sein des réseaux trophiques (toutes les relations de nutrition) par différents consommateurs. Ces consommateurs (animaux) utilisent la matière organique produite par les producteurs primaires pour construire leur propre organisme et leur propre matière organique.

Lorsqu’ils meurent, les producteurs primaires et les consommateurs sont décomposés par les décomposeurs (bactéries, champignons, vers du sol) et sont transformés en matière minérale. Cette matière minérale est réutilisée par les producteurs primaires qui s’en approvisionnent lors de la photosynthèse (avec aussi de l’énergie solaire) pour produire de la matière organique.

 

B. L’agrosystème

 

 

L’agrosystème fonctionne de la même façon mais avec une particularité importante : on exporte une grande majorité de la biomasse. Cet agrosystème peut être un champ, une ferme productrice d’œufs, de lait, de viande. Les produits obtenus sont utilisés, vendus, exploités par l’agriculteur. Ainsi, dans un agrosystème, l’essentiel de la matière organique sort du système et n’est pas utilisé sur place. À cause de cet export de biomasse, il y a un appauvrissement des sols (dans les champs).

Dans l’agrosystème, la biomasse étant exportée, la décomposition ne peut pas avoir lieu. Dans un champ, si on exporte la culture sans laisser sur place de végétaux, il y aura progressivement un appauvrissement des sols. Cela signifie que les sols seront de moins en moins fertiles.

Cet appauvrissement des sols est poussé à l’extrême dans les zones de culture intensive qui nécessitent l’utilisation d’intrants. Les intrants sont tous les produits que l’agriculteur peut apporter à son système afin de le rendre plus fertile, et notamment les engrais.

 

Conclusion

 

Un agrosystème est un système de production de biomasse, végétale ou animale. Il permet à l’agriculteur d’obtenir quelque chose d’intéressant qu’il va ensuite revendre, en général pour nourrir l’humanité. Néanmoins ces agrosystèmes producteurs de biomasse se retrouvent facilement face à des difficultés majeures notamment l’appauvrissement des sols dans les zones de culture intensive. Il y a donc nécessité actuellement de trouver des solutions à cet appauvrissement des sols, puisque les intrants ont, d’une part un coût important, mais sont aussi souvent source de pollution de l’atmosphère, de l’eau, etc.

Photosynthèse et production de biomasse par les végétaux

On s’intéresse au métabolisme des végétaux, c’est-à-dire aux réactions chimiques qui se produisent plus particulièrement dans leurs cellules.

Les végétaux sont capables de capter l’énergie solaire et de l’exploiter, ce que nous animaux ne sommes pas capables de faire. Les végétaux peuvent être par exemple dans une forêt (écosystème naturel) ou dans un champ (agrosystème).

 

I. Photosynthèse chez les végétaux

 

A. La cellule végétale et ses caractéristiques

Les végétaux sont capables d’utiliser l’énergie solaire à l’échelle cellulaire. La cellule végétale possède une forme allongée et peut être observée au microscope optique. Elle fait environ 100 micromètres de longueur. Elle possède une paroi externe que l’on appelle paroi pectocellulosique, épaisse et rigide. On retrouve aussi la membrane plasmique, le noyau et la vacuole qui sert à accumuler de l’eau.

 

 

Elle possède aussi des chloroplastes. Leur contenu en chlorophylle, pigment capable de capter l’énergie lumineuse, donne une couleur verte. Grâce à cette énergie lumineuse, les végétaux sont capables de produire de la matière organique (glucose) à partir de matière minérale (CO2 ; H2O).

 

B. Réactifs et produits de la photosynthèse

Le dioxyde de carbone CO2 est capté au niveau des feuilles (dans l’air ambiant). L’eau est captée principalement au niveau des racines par absorption du végétal. Ils sont ensuite réunis à l’intérieur des cellules chlorophylliennes, notamment dans les feuilles. Ainsi, grâce à l’énergie lumineuse et ces matières minérales, le végétal peut produire du glucose C6H12O6. Le carbone se trouvait sous forme minérale dans le CO2, maintenant on parle de matière organique.

Au cours de la réaction chimique de photosynthèse se déroulant dans les chloroplastes, on produit aussi du dioxygène O2 (six molécules), qui est un déchet de la photosynthèse rejeté par la suite dans l’atmosphère. La photosynthèse implique deux types de matière : utilisation de matière minérale et production de matière organique.

 

II. Croissance végétale et biomasse

 

A. Notion d’autotrophie au carbone

La croissance végétale s’effectue de manière autonome par rapport au carbone. En effet, le carbone est absorbé uniquement sous forme de matière minérale (CO2). La plante a également besoin d’eau et d’énergie lumineuse. Cela permet de produire des sucres (du glucose dans un premier temps). Ces sucres simples comme le glucose peuvent être transformés en sucres plus élaborés comme l’amidon (qui pourra être mis en réserve) ou transformés en d’autres molécules biochimiques (protéines, lipides, pigments chlorophylliens).

Pour cela, la plante a besoin d’autres minéraux en plus du CO2 et de l’eau. Ces minéraux sont présents dans le sol et sont absorbés par les racines (azote, phosphore, potassium, calcium, etc.).

Grâce à ces éléments minéraux, la plante produit sa propre matière organique. Cette autonomie fait que les plantes sont appelées autotrophes. On parle d’autotrophie pour le carbone. Les animaux ne sont pas autotrophes, car ils sont obligés de consommer au préalable de la matière organique qui contient déjà de l’énergie et du carbone organique pour produire leur propre matière organique.

 

B. Biomasse et inclusion dans les réseaux trophiques

Au final, nous produisons de la matière vivante, de la matière végétale, de la matière organique. On appelle cela de la biomasse. Ces végétaux sont ensuite consommés par des consommateurs primaires puis secondaires au sein de réseaux trophiques ou chaîne alimentaire. Par exemple, ces consommateurs sont des animaux de la forêt ou l’agriculteur qui récupère les produits dans son champ et les vend ensuite pour l’alimentation.

 

Conclusion

 

Il y a entrée d’énergie grâce aux végétaux (l’énergie solaire est transformée en énergie chimique et ensuite accumulée dans les produits de la photosynthèse) et de matière minérale (CO2 ; H2O et autres minéraux).

Les végétaux font entrer de l’énergie et de la matière minérale dans le monde vivant, c’est-à-dire dans la biosphère. Cette entrée permet de produire la matière organique qui est à la base de tous les réseaux trophiques.