Agriculture et écosystèmes en chiffres

Aperçu

Cours de seconde sur les agro-systèmes, leur fonctionnement, les types d’agriculture et les enjeux de durabilité. Distinction agro-système/écosystème, rendements, réseaux trophiques et pression démographique.

Définition et distinction des systèmes

• Écosystème : milieu de vie (biotope) et êtres vivants (biocénose) en interactions naturelles.
• Agro-système : écosystème modifié par l’homme pour produire une biomasse utilisable.
• Système : ensemble d’éléments en interactions, écologique ou agricole selon le cas.
• Paysages : mélange d’écosystèmes et d’agro-systèmes, à finalités différentes.

Exemples commentés

• Verger : agro-système contrôlé par l’homme.
• Élevage de vaches : agro-système destiné à la production.
• Pré en jachère fauché : agro-système pour produire du foin.
• Culture alignée : agro-système, production planifiée.
• Étang avec alevins introduits au printemps : agro-système pour la pêche.
• Mer : non pertinente pour la culture de plantes terrestres.
• Parc urbain : écosystème modifié, but non productif, donc ni agro ni éco strict.

Fonctionnement comparé écosystème/agro-système

• Entrées communes : énergie lumineuse, eau de pluie.
• Écosystème forêt : circuit fermé, ~12 t/ha/an produites, faible exportation.
• Agro-système : ~15 t/ha/an produites, ~12 t/ha/an exportées, déséquilibre compensé.
• Exportations (extraits) : biomasse pour alimentation humaine, bétail, usages non alimentaires.
• Intrants : eau d’irrigation, semences, engrais, pesticides, énergie de fonctionnement.

Intrants, extraits et équilibres

• Exporter de la biomasse retire des sels minéraux du système.
• Intrants minéraux compensent les pertes dues aux récoltes.
• Pesticides : limitent compétiteurs et ravageurs au profit de l’espèce cultivée.
• Énergie : carburant, électricité, chaleur pour bâtiments et élevages.

Rendements et productivités

• Rendement agricole : récolte d’un agro-système en t/ha/an (exemple : 15 t/ha/an).
• Rendement écologique : rapport productivité nette d’un niveau au niveau inférieur (~10%).
• Niveaux trophiques : producteurs, herbivores, carnivores, pertes par respiration et restes.

Réseaux trophiques

• Réseau trophique : circulation de matière et d’énergie dans un système.
• Producteurs primaires : matière organique végétale à partir lumière, CO2, H2O, sels minéraux.
• Consommateurs : herbivores puis carnivores, pertes de matière et d’énergie à chaque niveau.
• Décomposeurs : recyclent la matière organique morte en matière minérale restituée au sol.
• Agro-système : base identique, mais l’homme extrait la biomasse et n’habite pas le champ.

Types de systèmes agricoles

• Intensif : rendement élevé et rapide, intrants nombreux, production forte, qualité moindre.
• Extensif : répartition meilleure, moins de stress et parasitages, peu de médicaments, production moindre.
• Vivrier : protège le sol, autosuffisance familiale possible, vulnérable aux intempéries, limites démographiques.

Données chiffrées et tendances

• Surface terrestre (2005) : 13,3 milliards d’hectares référencés.
• Terres cultivées : 1,5 milliard d’hectares, soit 11% de la surface terrestre.
• Surface cultivable par habitant : 0,5 ha (1960), 0,23 ha (actuel), 0,15 ha (2050).
• Population mondiale : 9 milliards estimés en 2050, pression accrue sur les surfaces.

Tableau récapitulatif des systèmes et flux

Pression démographique et surfaces

• Moins de surface cultivable disponible par habitant au fil du temps.
• Un hectare nourrissait ~2 personnes (1960), ~4,3 aujourd’hui, ~6,66 en 2050.
• Défi : nourrir davantage de personnes avec une surface constante.

Impacts environnementaux et sanitaires

• Marées vertes : développement d’algues lié aux nitrates.
• Eutrophisation des lacs : prolifération d’algues ou de plantes asphyxiant les milieux.
• Résidus de pesticides : 73% des fruits non bio, 41% des légumes non bio (étude 2018).

Termes clés et définitions

• Biotope : milieu de vie avec ses caractéristiques physiques et chimiques.
• Biocénose : ensemble des organismes vivants d’un milieu donné.
• Agro-système : écosystème modifié pour produire une biomasse utilisable.
• Intrants : éléments introduits dans le système (eau, semences, engrais, pesticides, énergie).
• Extraits : biomasse sortie du système lors de la récolte.
• Rendement agricole : récolte en tonnes par hectare et par an.
• Rendement écologique : productivité nette d’un niveau sur celle du niveau inférieur (~10%).
• Réseau trophique : schéma de transferts de matière et d’énergie entre niveaux trophiques.
• Décomposeurs : organismes recyclant la matière organique en matière minérale.

Actions à retenir / Prochaines étapes

• Comparer avantages et limites des systèmes intensif, extensif et vivrier.
• Relier intrants et impacts environnementaux observés localement.
• Calculer des rendements et ratios par hectare selon différents scénarios.
• Discuter de solutions conciliant production et santé environnementale.