Milieu de vie & environnement

L'écosystème forêt
Auteurs : Didier Pol(plus d'infos)
Résumé :
La forêt est le milieu naturel le plus apprécié des français et le plus facile d’accès en région tempérée. Elle se prête donc bien aux sorties scolaires, ce qui donne l’occasion de sensibiliser les enfants à la fragilité de ce milieu complexe. En effet, si la richesse de la forêt en termes de biodiversité floristique et faunistique dépend notamment de divers facteurs physicochimiques comme le climat ou la nature du sol, son évolution est largement conditionnée par l’action de l’homme.
Publication : 16 Septembre 2009

Qu’appelle-t-on écosystème ?

Comme l’écrivait Louis Figuier (1819-1894), scientifique et vulgarisateur célèbre à son époque : « Mais que serait notre globe sans les plantes qui le décorent ? Un aride désert, une solitude immense, asile du silence et de la mort. » En réalité, c’est toute la biosphère (c’est à dire la totalité des êtres vivants et l’ensemble des milieux qu’ils occupent) qui donne vie à notre planète. Les êtres vivants ont colonisé la plupart des milieux de la planète, y compris les plus hostiles, comme les déserts, les sources d’eau bouillante ou les eaux extrêmement salées. Pour survivre et perpétuer l’espèce, chaque être vivant dépend d’une multitude d’interactions établies avec d’autres êtres vivants ainsi qu’avec son environnement inanimé, qu’il s’agisse du sol, de l’eau, de la lumière, de la température, etc. Les êtres vivants d’un milieu donné constituent ainsi avec lui un ensemble fonctionnel correspondant à l’unité écologique de base, que le botaniste anglais Arthur Tansley a proposé, en 1935, d’appeler écosystème. Pour qualifier un milieu et les conditions physicochimiques qui le caractérisent, Tansley a également inventé le terme de biotope (du grec, bios, vie et topos, lieu). Enfin, l’ensemble des êtres vivants qui peuplent un biotope donné est appelé biocénose (du grec, bios, vie et koinos, commun). On peut ainsi écrire :

écosystème = biotope + biocénose.

Cette simple définition recouvre cependant des réalités complexes et extrêmement variées. D’une part, les limites géographiques d’un écosystème sont parfois difficiles à tracer et elles sont souvent variables dans le temps. D’autre part, un écosystème donné fait souvent partie d’un ensemble plus vaste comportant plusieurs écosystèmes différents, qualifié de complexe écologique. En outre, en dehors des variations liées aux saisons, les écosystèmes peuvent être affectés par diverses fluctuations temporelles (hauteur d’eau liée aux marées, cours d’eau et mares temporaires, inondations, etc.) qui modifient la répartition des êtres vivants. Enfin, si les écosystèmes évoluent au cours du temps jusqu’à atteindre un état d’équilibre appelé « climax », ce dernier peut être aisément rompu si le fonctionnement de l’écosystème est perturbé, en particulier par les activités humaines.
 

Des réseaux trophiques traversés par des flux de matière et d’énergie

Les écosystèmes sont caractérisés notamment par leurs réseaux trophiques, c'est-à-dire  par les réseaux complexes de relations alimentaires établies entre les êtres vivants. Ces réseaux sont traversés par un flux de matière, chaque espèce pouvant servir de nourriture à une ou plusieurs autres espèces. En dehors de quelques cas très particuliers et extrêmement minoritaires, comme les sources hydrothermales du fond des océans, tous les écosystèmes dépendent fondamentalement d’une même source d’énergie, la lumière du Soleil, car c’est la photosynthèse qui est à l’origine de toute la matière organique circulant d’un organisme à l’autre au sein d’un écosystème. La photosynthèse, réalisée exclusivement par les organismes chlorophylliens (plantes, algues, phytoplancton), utilise l’énergie lumineuse émise par le Soleil pour produire de la matière organique à partir du gaz carbonique et de l’eau. Cette matière organique est la source de l’énergie chimique utilisée par tous les organismes pour leur fonctionnement.
 

 
Tous les écosystèmes dépendent des végétaux chlorophylliens
 

Parce qu’ils sont capables de produire leur matière organique à partir de molécules d’origine minérale, les organismes chlorophylliens sont qualifiés d’autotrophes (du grec autos, soi-même et -trophê, nourriture). Comme ils sont à l’origine de la matière organique qui circule dans les écosystèmes, on les qualifie également de producteurs primaires. Tous les autres êtres vivants sont des hétérotrophes (du grec heteros, autre et –trophê, nourriture) et sont qualifiés de consommateurs. Ils élaborent néanmoins eux aussi de la matière organique qui peut servir de nourriture à d’autres consommateurs, ce qui conduit à les considérer également comme des producteurs. Il s’agit alors de producteurs secondaires lorsqu'ils se nourrissent de producteurs primaires, de producteurs tertiaires s'ils se nourrissent de producteurs secondaires, etc. Enfin, certains microorganismes permettent le recyclage de la matière organique en transformant les déchets (feuilles mortes, cadavres d’animaux, déjections, etc.) en matières minérales ; ils sont donc qualifiés de décomposeurs. Les substances résultant de la minéralisation de la matière organique, comme le dioxyde de carbone, les nitrates ou l’ammoniaque, sont recyclées en étant absorbées puis utilisées par les producteurs primaires.
 

L’écosystème forêt

En France, les forêts couvrent une surface de plus de 15 millions d’hectares, soit 25 % du territoire et, contrairement à une idée reçue, la surface des forêts est en augmentation constante (quelques 30 000 hectares de plus chaque année). En revanche, le couvert forestier mondial se réduit chaque année de plusieurs millions d’hectares.

La forêt est le milieu naturel le plus apprécié des français et le plus facile d’accès en région tempérée. Elle se prête donc bien aux sorties scolaires, ce qui donne l’occasion de sensibiliser les enfants à la fragilité de ce milieu complexe. En effet, si la richesse de la forêt en termes de biodiversité floristique et faunistique dépend notamment de divers facteurs physicochimiques comme le climat ou la nature du sol, son évolution est largement conditionnée par l’action de l’homme.

La forêt française compte environ deux tiers de feuillus (arbres à feuilles caduques, c'est-à-dire arbres perdant leurs feuilles chaque année) et un tiers de résineux (arbres à feuilles persistantes, à l’exception notable du mélèze qui perd ses aiguilles chaque année), représentant au total plus de 130 essences différentes.
 

 
les forêts françaises comportent des feuillus et des résineux


Une forêt, par exemple une hêtraie-chênaie (dont les essences dominantes sont les hêtres et les chênes), se présente comme un peuplement étagé dans lequel on distingue une strate arborescente (les arbres), une strate arbustive (les arbustes et arbrisseaux), une strate herbacée (les plantes herbacées) et une strate muscinale (mousses et champignons).
 

La forêt comporte une strate arborescente, une strate arbustive, une strate herbacée et une strate muscinale


L’organisation est cependant plus complexe car il faut aussi tenir compte des plantes qui en utilisent d’autres comme support, par exemple le chèvrefeuille ou la clématite qui se fixent au tronc des arbres et présentent l’aspect de lianes, mais aussi des mousses, des algues, des champignons et des lichens susceptibles de se développer sur les troncs ou les branches des arbres et arbustes.

On appelle formation végétale un groupement végétal de physionomie homogène, comme la forêt caducifoliée de l’exemple précédent (on parle de forêt caducifoliée lorsqu’elle est formée majoritairement d’arbres à feuilles caduques). Sa composition floristique reflète son adaptation au climat et aux autres conditions locales. Les forêts caducifoliées sont, avec les forêts mixtes (arbres à feuilles caduques mélangés à des résineux), les formations végétales naturelles les plus communes en France.

La masse de matière vivante présente dans un écosystème porte le nom de biomasse, mais la masse de matière organique morte y joue aussi un rôle important. La biomasse varie dans de larges limites selon les écosystèmes, essentiellement en fonction des conditions du biotope. On l’évalue ainsi de quelque 20 tonnes par hectare dans les déserts à quelque 500 t/ha dans les forêts équatoriales. Dans un écosystème en équilibre, la biomasse des trois catégories d'organismes, producteurs primaires, consommateurs et décomposeurs, reste sensiblement constante au cours du temps. Tous les êtres vivants appartenant à un même écosystème sont interdépendants : les consommateurs dépendent des producteurs primaires, mais l'approvisionnement des producteurs primaires en substances minérales dépend aussi de la minéralisation des substances organiques provenant de tous les êtres vivants par les décomposeurs. L'entretien de ce cycle vital, dont chaque maillon a son importance, nécessite, comme on l’a vu plus haut, un apport d'énergie assuré par le Soleil.

Cependant, les êtres vivants qui peuplent la forêt ne sont pas reliés uniquement par des relations alimentaires. Par exemple, les hautes branches des arbres offrent une protection aux oiseaux qui y construisent leur nid en le mettant hors de portée de la plupart des prédateurs ; divers animaux creusent des terriers dans le sol, comme les mulots, les musaraignes ou les sangliers ; diverses plantes servent d’abri à des insectes ou araignées, etc.
 

Le sol forestier

Les sols interviennent dans tous les cycles biogéochimiques (cycles du carbone, de l’azote, du soufre, etc.) et dans le cycle de l’eau. Ils déterminent ainsi en partie la qualité des eaux, la productivité végétale, mais aussi la biodiversité des écosystèmes terrestres. Il en est de même des sols forestiers : ils reçoivent les feuilles et les branches mortes, des fruits, des graines, des déjections d’animaux et leurs cadavres, etc., constituant la litière et contribuant à la formation de l’humus. La décomposition et la minéralisation de cette matière organique par les décomposeurs du sol permet d’alimenter les plantes en certains éléments minéraux indispensables à leur croissance. La vitesse de ce processus est un indicateur de la qualité du sol. Ce travail de recyclage est rendu possible par l’activité des innombrables microorganismes (bactéries et champignons) qui le peuplent (jusqu’à un milliard par gramme de sol) et par des légions d’animaux de dimensions variées, depuis des tailles microscopiques, comme certains acariens invisibles à l’œil nu, jusqu’à plusieurs centimètres, comme les taupes. Le sol est un milieu vivant où les processus physiques, chimiques et biologiques interagissent sans cesse. La décomposition de la matière organique se fait sous l’action de la faune (vers de terre), de la microfaune du sol (vers minuscules, comme les nématodes, arthropodes divers, comme les acariens ou les collemboles), des champignons et des bactéries. Une feuille morte posée sur le sol va subir les attaques de tous ces organismes décomposeurs qui se mangent aussi les uns les autres, constituant une des composantes du réseau de chaînes alimentaires de la forêt. Le niveau d’activité de ces organismes décomposeurs dépend de la température, de l’humidité et de l’aération du sol, mais aussi du type de sol (texture et structure, type d’argiles, acidité, etc.). Les sols les plus actifs sont capables de recycler en moins d’une année 90 % de la masse des feuilles tombées.