Chapitre 10 — Structure et fonctionnement des agrosystèmes · Thème 2.B :
Agrosystèmes et développement durable · Leçon 1.1
Un champ de blé de la Beauce et une prairie sauvage du Vercors : ce sont tous deux des
ensembles vivants installés sur un sol, arrosés par la même pluie, éclairés par le même soleil.
Pourtant, ils ne fonctionnent pas du tout de la même manière. Le champ dépend d’un tracteur, d’un
agriculteur, d’engrais ; la prairie n’a besoin de personne. Comprendre ce que l’humain change
quand il transforme un écosystème en agrosystème, c’est comprendre à la fois
pourquoi l’agriculture nous nourrit et pourquoi elle bouscule les équilibres naturels.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir un écosystème et un agrosystème et distinguer les deux.
- Identifier les composants d’un agrosystème (sol, cultures, humains, intrants, sorties).
- Expliquer la notion d’exportation de biomasse et ses conséquences.
- Comparer les flux d’énergie et de matière dans un écosystème naturel et un agrosystème.
- Analyser une étude de biodiversité comparée (champ de blé vs prairie permanente).
🧭 Plan de la leçon
- Rappel : qu’est-ce qu’un écosystème ?
- L’agrosystème : définition et composants.
- Exportation de biomasse et boucle ouverte des nutriments.
- Écosystème naturel vs agrosystème : le tableau des différences.
- Argument scientifique : comparaison de biodiversité (Vigie-Nature, INRAE).
1. Rappel : qu’est-ce qu’un écosystème ?
Tu l’as vu au chapitre 3 : un écosystème est l’ensemble formé par un
biotope (milieu physique : sol, eau, climat, minéraux) et une
biocénose (l’ensemble des êtres vivants qui l’occupent), reliés par de nombreuses
interactions (prédation, compétition, symbiose, décomposition, recyclage des
nutriments…).
Un écosystème naturel fonctionne en boucle fermée : la matière organique
produite par les plantes est consommée par les herbivores, puis par les prédateurs, puis dégradée
par les décomposeurs (bactéries, champignons, vers de terre). Les nutriments retournent au sol et
sont réutilisés par les plantes suivantes. Seule l’énergie solaire entre en
permanence dans le système.
2. L’agrosystème : définition et composants
Un agrosystème (ou système agricole) est un écosystème géré et
exploité par l’humain dans le but de produire de la biomasse :
nourriture (céréales, légumes, viande, lait), fibres (coton, lin) ou énergie (colza, betterave,
bois-énergie).
Agrosystème : écosystème modifié, entretenu et exploité par l’humain pour
produire de la biomasse utile (alimentaire, textile, énergétique). Ses composantes vivantes sont
volontairement simplifiées (souvent une seule espèce cultivée = monoculture)
et son fonctionnement dépend d’apports extérieurs (intrants) et de
sorties (récolte).
Les composants d’un agrosystème :
- Le sol : support des cultures et réservoir de nutriments (azote,
phosphore, potassium, oligo-éléments) et d’eau. - Les êtres vivants exploités : plantes cultivées (blé, maïs, vigne,
tomate…) et/ou animaux d’élevage (vaches, porcs, poulets). - L’humain : agriculteur qui pilote le système (choix des espèces,
calendrier, techniques). - Les techniques : labour, semis, irrigation, mécanisation, sélection
variétale, rotation des cultures. - Les intrants (entrées) : engrais minéraux ou organiques, produits
phytosanitaires, semences sélectionnées, carburant, eau d’irrigation, aliments pour le bétail. - Les sorties : récoltes exportées (grains, fruits, viande, lait) et
déchets (résidus de culture, effluents d’élevage).
3. Exportation de biomasse : la boucle ouverte
C’est ici que se joue la grande différence avec un écosystème naturel. Dans un agrosystème,
la récolte quitte le champ pour être consommée ailleurs (ville, exportation).
Les nutriments contenus dans les épis de blé, les tubercules de pomme de terre
ou la viande partent avec eux. On parle d’exportation de biomasse.
Conséquence : le sol s’appauvrit progressivement. Pour maintenir la production, l’agriculteur
doit compenser cette perte en apportant des engrais (source
d’azote, phosphore, potassium) et parfois de la matière organique (fumier,
compost). La boucle des nutriments, fermée dans la nature, devient ouverte dans
l’agrosystème.
Un hectare de blé français produit environ 8 tonnes de grains. Ces grains
emportent avec eux à peu près 160 kg d’azote, 30 kg de phosphore
et 50 kg de potassium ! Sans engrais pour compenser, le rendement s’effondre
en quelques années. C’est pour cela que les civilisations agricoles anciennes pratiquaient la
jachère ou la rotation avec des légumineuses (pois, fèves, luzerne), capables
de fixer l’azote de l’air grâce à leurs bactéries symbiotiques.
4. Écosystème naturel vs agrosystème : le tableau des différences
| Critère | Écosystème naturel | Agrosystème |
|---|---|---|
| Biodiversité | Élevée (dizaines à centaines d’espèces) | Faible, souvent monoculture |
| Boucle des nutriments | Fermée (recyclage complet) | Ouverte (exportation par la récolte) |
| Flux d’énergie | Solaire uniquement | Solaire + carburants, engrais, machines |
| Stabilité | Auto-régulée par les interactions | Dépendante de l’intervention humaine |
| Objectif | Persistance de la biodiversité | Maximiser le rendement pour l’humain |
L’agrosystème n’est pas « l’inverse » d’un écosystème : c’est bien
un type particulier d’écosystème, avec un biotope, une biocénose et des
interactions. Simplement, l’humain en fait partie et le pilote pour son propre bénéfice. Un
verger, une prairie pâturée, une rizière ou même un jardin potager sont tous des agrosystèmes.
5. Argument scientifique : biodiversité comparée (Vigie-Nature, INRAE)
Est-ce que l’agrosystème est vraiment moins biodiversifié qu’un écosystème naturel voisin ?
Les chercheurs le mesurent régulièrement dans le cadre du programme Vigie-Nature
(MNHN) et des observatoires de l’INRAE.
Question de départ : Un champ de blé conventionnel présente-t-il une
biodiversité comparable à celle d’une prairie permanente située à quelques mètres, dans le même
climat et sur le même sol ?
Protocole : Des scientifiques du Muséum National d’Histoire
Naturelle (programme Vigie-Nature) et de l’INRAE réalisent, au
printemps, des relevés floristiques et faunistiques standardisés sur des parcelles de
100 m² dans chaque milieu : comptage exhaustif des espèces végétales, piégeage
d’insectes (pièges Barber, filets fauchoirs), échantillonnage des vers de terre par arrosage
à la moutarde, et analyses ADN environnemental pour les communautés fongiques et bactériennes
du sol.
Résultats observés : Le champ de blé conventionnel présente
en moyenne 5 à 15 espèces végétales et une faible densité d’insectes. La
prairie permanente voisine contient 30 à 80 espèces végétales, une
abondance et une diversité d’insectes environ 10 fois supérieures, et une
communauté fongique et bactérienne du sol beaucoup plus riche.
Conclusion : L’agrosystème conventionnel présente une biodiversité
fortement réduite par rapport à un écosystème naturel équivalent. Cette simplification
structurelle est nécessaire à l’exploitation (une seule espèce cultivée = récolte homogène),
mais elle fragilise l’écosystème : les fonctions écologiques perdues (pollinisation,
régulation naturelle des ravageurs, recyclage) doivent alors être compensées par des
intrants (engrais, produits phytosanitaires) — ce qui ferme la boucle mais avec
un coût énergétique et environnemental.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Un agrosystème est un écosystème géré par l’humain pour produire de la biomasse.
Contrairement à un écosystème naturel, il présente une biodiversité faible (monoculture), une
boucle des nutriments ouverte (exportation par la récolte), et reçoit des apports d’énergie
supplémentaires (carburants, engrais). Sa stabilité dépend entièrement de l’intervention humaine.
Un relevé Vigie-Nature entre un champ de blé et une prairie permanente montre par exemple 5 à
15 espèces végétales contre 30 à 80, confirmant la simplification imposée par
l’exploitation. »
🧠 À retenir absolument
- Agrosystème : écosystème géré par l’humain pour produire de la
biomasse. - Boucle des nutriments : fermée dans la nature, ouverte
dans l’agrosystème à cause de l’exportation par la récolte. - Intrants (engrais, phytos, carburant) et sorties
(récolte, déchets) sont indispensables au fonctionnement de l’agrosystème. - Biodiversité fortement réduite : un champ compte 5–15 espèces
végétales, une prairie permanente 30–80. - La stabilité de l’agrosystème dépend de l’humain — sans lui, il retourne
progressivement à un état naturel (friche).
❓ Questions fréquentes
Un jardin potager est-il un agrosystème ?
Oui, à toutes petites échelles. Dès qu’un humain sélectionne les plantes, arrose, désherbe
et récolte pour se nourrir, il pilote un agrosystème. Même un simple carré de tomates sur un
balcon en est un : l’exportation (les tomates que tu manges) et l’apport d’eau ou de
terreau en font un système ouvert.
Pourquoi la biodiversité est-elle si faible dans un champ ?
Parce qu’elle est volontairement supprimée par les techniques agricoles : labour,
désherbants (herbicides), semis d’une seule espèce sélectionnée. Une monoculture facilite la
mécanisation et la récolte, mais chaque « mauvaise herbe » ou insecte qui
s’installerait entrerait en compétition avec la culture. Le prix à payer : la perte des
services écologiques rendus par la biodiversité (pollinisation, régulation naturelle).
Que se passe-t-il si on arrête d’entretenir un champ ?
Il devient une friche. En quelques années, la végétation spontanée
recolonise le terrain : d’abord des herbacées pionnières, puis des ronces et arbustes,
puis des arbres pionniers (bouleaux, saules), et enfin, sur plusieurs décennies, une forêt.
C’est ce qu’on appelle une succession écologique : l’agrosystème redevient
progressivement un écosystème naturel.
D’où vient l’énergie supplémentaire d’un agrosystème ?
Essentiellement des énergies fossiles : pétrole pour les tracteurs
et le transport, gaz naturel pour la fabrication des engrais azotés (procédé Haber-Bosch),
électricité pour l’irrigation, le stockage, la transformation. Un agrosystème moderne consomme
donc beaucoup d’énergie fossile pour capter l’énergie solaire — un paradoxe que tu retrouveras
dans la leçon 1.2.
Un agrosystème peut-il être aussi biodiversifié qu’un écosystème
naturel ?
Difficilement, mais on peut s’en rapprocher. Les pratiques d’agroécologie,
d’agroforesterie (mélange arbres/cultures) ou de polyculture-élevage
restaurent une partie de la biodiversité fonctionnelle. Une prairie permanente pâturée de
manière extensive peut même avoir une biodiversité supérieure à certaines forêts. La
biodiversité n’est donc pas incompatible avec la production, mais elle exige d’autres façons
de cultiver.
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comprendre comment les différents modèles agricoles pilotent ces flux, ou plonger
dans le détail des intrants et rendements ?
- Leçon 1.2 — Modèles agricoles : vivrière, extensive, intensive
- Leçon 2.1 — Les intrants : engrais et produits phytosanitaires
- Leçon 2.2 — Rendement agricole et rendement écologique
Sources scientifiques : INRAE, dossier
Agrosystèmes et biodiversité ; MNHN, programme Vigie-Nature ; IPBES (2019),
Global Assessment on Biodiversity and Ecosystem Services ; FAO, The State of the
World’s Biodiversity for Food and Agriculture (2019).
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.