Exercices L'humanité et les écosystèmes : les services écosystémiques et leur gestion

Document 1 : Évolution de la surface de la brésilienne sous la pression anthropique

La déforestation au Brésil s’est accélérée durant la deuxième partie du XX^e siècle. Si la forêt côtière, au sud-est, a disparu au profit notamment de l’urbanisation, la forêt amazonienne est surtout exploitée par les êtres humains pour libérer de la place aux élevages bovins, très exigeants en prairies. Cette activité a permis au Brésil de devenir l’un des premiers pays producteurs de viande en Amérique du Sud.

Document 2 : La forêt amazonienne, un exemple d’écocide ?

Durant l’été 2022, la vague d’incendies volontaires qui a touché le Brésil a été qualifiée d’écocide, ce qui signifie étymologiquement « tuer la maison ». Selon les experts, il n’y a pas eu une réelle volonté des gouvernements locaux d’enrayer la progression de ces feux de forêt, car ils permettaient notamment l’extension des fermes. L’écocide est devenu un délit dans bon nombre de pays, dont la France.

Document 3 : La photosynthèse et le climat

a. Équation bilan de la photosynthèse :

b. Le $\text{CO}_2$ est un gaz à effet de serre. Un gaz à effet de serre est un gaz atmosphérique qui retient sur Terre le rayonnement infrarouge qui aurait normalement dû se disperser dans l’espace. En conséquence, le $\text{CO}_2$ contribue au réchauffement climatique, car il retient de la chaleur.

Grâce aux documents, justifiez l’usage de l’expression « écocide ».

Document 1 : Épidémie de scolytes dans les forêts du Haut-Doubs

On reconnaît les épicéas malades, car ils perdent leur couleur verte.
Dans les Vosges, depuis 2015, le nombre d’épicéas malades est en nette augmentation dans les forêts du massif vosgien. Ces arbres malades doivent être rapidement retirés.

Document 2 : Quelles solutions anthropiques ?

Le scolyte est un insecte qui pond ses œufs dans les troncs d’épicéas : les larves s’y développent en puisant leur besoin de la sève riche en sucre. À l’âge adulte, l’animal part pondre ses œufs dans un arbre sain. Les arbres touchés finissent par sécher et mourir.
En général, les épicéas arrivent à éliminer le scolyte, mais lorsque les étés sont trop chauds, leurs défenses sont affaiblies.

Pour parer à l’urgence, des bûcherons font des coupes franches : les arbres atteints sont retirés en urgence. Pour le long terme, il est probable que l’Organisme national des forêts (ONF) finisse par remplacer les zones libérées par des chênes, plus robustes au scolyte.

Pourquoi la première solution est-elle de couper les arbres malades le plus rapidement possible ?

Rappel :
L’érosion désigne la dégradation mécanique d’un sol.

Document 1 : Le débusqueur

Le débusqueur permet de charger le bois coupé.
ll pèse plusieurs tonnes et ses grandes roues sont montées de chaînes, ce qui permet à ce mastodonte de passer partout.

Document 2 : Capacité de rétention des eaux de pluie

Dans les zones déboisées, les eaux de pluies ne sont plus retenues par les racines des arbres. L’eau ruisselle alors le long des pentes, parfois de manière très rapide lors des orages d’été.

Document 3 : L’utilisation du cheval de trait dans les forêts

Comment l’activité forestière présentée dans le document 1 accélère-t-elle l’érosion naturelle ?

La phacélie est une plante sauvage qui a été progressivement domestiquée par les agriculteurs.

Document 1 : Les besoins de la phacélie

a. Au laboratoire, des cultures de phacélie sont réalisées dans des sols riches en sels minéraux, tels que les ions phosphates, les ions nitrates et les ions fer. Ces espèces chimiques sont les principaux constituants des engrais chimiques vendus dans le commerce. À la fin des cultures, on mesure les concentrations restantes d’ions dans les sols.

b. Résultats obtenus :

Document 2 : Composition chimique de la phacélie

La phacélie est une plante très riche en atomes de phosphore et en atomes d’azote, qui entrent dans la composition de bon nombre de molécules organiques (acides nucléiques, protéines…). À sa mort, lorsque la plante sera décomposée, les ions phosphates et les ions nitrates seront libérés grâce à la dégradation de ces molécules phosphorées et azotées.

Document 3 : La phacélie et les engrais

Un cultivateur de céréales plante des phacélies dans un sol agricole enrichi en engrais chimiques à base de nitrates et de phosphates. Avec ces phacélies, il est sûr que les éventuelles précipitations qui pourront avoir lieu ne lessiveront pas son sol agricole : un sol lessivé est « lavé » de tous ses éléments nutritifs. Grâce aux phacélies, les eaux de lessivage contiendront peu d’engrais chimiques, dont la toxicité a déjà été démontrée.
Quelques semaines plus tard, juste avant de planter des céréales, l’agriculteur laboure son champ : les phacélie se retrouvent piégées dans la terre et se décomposent.

De quels sels minéraux les phacélies ont-elles besoin ?

Introduction de l’activité :

Les êtres humains ne représentent qu’une espèce parmi beaucoup d’autres dans les écosystèmes.
De nombreuses interactions s’établissent entre elles : parasitisme, domestication, prédation, exploitation, etc.
Les êtres humains affectent le fonctionnement des écosystèmes par leur présence et leurs activités, comme l’exploitation des ressources (forêt par la sylviculture), ou la modification des conditions physicochimiques du milieu (irrigation, captage, déforestation…).
Ces perturbations doivent cependant s’effectuer de manière très mesurée et réfléchie, car les êtres humains bénéficient grandement de ce qu’on appelle les services écosystémiques.
L’écologie (connaissance scientifique des écosystèmes) est donc indispensable pour permettre une gestion rationnelle et durable des ressources de ces écosystèmes. Il s’agit donc de penser en termes de conservation biologique, restauration ou compensation écologique, etc.
Dans l'exemple ci-dessous, on peut retrouver la très grande diversité des services écosystémiques fournis par la forêt. Parmi eux, la sylviculture occupe une place centrale dans la mesure où elle conditionne souvent l’accès aux autres services. Ainsi, sa gestion est un élément clé de la bonne santé de l’écosystème forestier.

Document 1 : La forêt des Landes : premier massif résineux monospécifique d’Europe

La forêt des Landes, un massif forestier situé en Nouvelle-Aquitaine (sud-ouest), a une superficie de près d’un million d’hectares, ce qui fait d’elle la plus grande forêt artificielle d’Europe occidentale. La forêt des Landes est majoritairement conduite en une monoculture de pins maritimes, dont l’exploitation représente près de 30 000 emplois.
Utilisés comme bois d’œuvre (construction) ou d’énergie, les pins suivent un cycle d’environ 50 ans :

• de jeunes pins de 6 mois sont plantés, espacés entre eux d’environ 2 m, soit 1 200 à 1 500 plants à l’hectare ;
• durant la croissance, les sylviculteurs effectuent des éclaircies en retirant certains arbres au profit des plus développés ;
• vers 50 ans, les pins sont récoltés par une coupe rase, c’est-à-dire le retrait de la totalité des arbres d’une parcelle ;
• la parcelle sera ensuite drainée (l’excès d’eau est dirigé vers une autre zone), fertilisée et enfin reboisée.

Document 2 : Diversité d’activités réalisables dans la forêt des Landes

Outre la sylviculture, la forêt des Landes est le lieu d’une grande diversité d’activités touristiques possibles :

• campings ;
• randonnées pédestres, cyclistes ;
• balades en canoë ;
• écomusée ;
• festivals artistiques (musique, art contemporain) ;
• chasse.

Ainsi chaque année, ce sont près de deux millions de personnes qui fréquentent la forêt des Landes et sa région. 

Document 3 : Les incendies, risque principal touchant l’écosystème forestier

La forêt des Landes a été touchée à plusieurs reprises par d’importants incendies :

• août 1949 : destruction de 52 000 hectares ;
• juillet à août 2022 : destruction de 32 000 hectares.

Si les origines de ces grands incendies sont diverses (cause accidentelle, criminelle), ce qui frappe, c’est l’ampleur colossale de ces feux. Plusieurs facteurs sont identifiés et expliquent ce phénomène :

• la sécheresse de la région, facteur amplifié par le dérèglement climatique ;
• des lacunes dans les aménagements du territoire (nombreux hameaux disséminés provoquant une dispersion des moyens d’intervention des pompiers) ;
• un entretien pas toujours suffisant : manque de pares-feux (zones sans arbres empêchant la propagation des feux), présence trop nombreuse d’arbustes qui facilitent le passage du feu du sol aux cimes des arbres ;
• sylviculture monospécifique du pin : le pin est un végétal hautement inflammable. Les pommes de pin « explosent » quand elles brûlent et disséminent des écailles enflammées sur des kilomètres. La résine des arbres est très inflammable. Les experts ajoutent que la présence d’autres espèces comme des feuillus (chênes, hêtres, etc.) aurait un effet retardateur sur la propagation des feux, notamment par leur plus grande teneur en eau.

Document 4 : La nécessité d’une sylviculture raisonnée

a. Les différentes techniques d’exploitation forestière

Différentes techniques d’exploitation forestière existent et n’ont pas le même impact sur l’écosystème.
Parmi elles, « la coupe-rase » est la plus controversée. Appelée aussi « coupe à blanc » ou « coupe totale », elle consiste en l’abattage de la totalité des arbres d’une zone exploitée.
Cette technique est vantée comme étant la plus rentable économiquement mais très critiquée par ses conséquences sur l’écosystème :

• utilisation d’engins lourds tassant le sol ce qui altère grandement la biodiversité du sol ;
• érosion des sols et inondation par leur mise à nu ;
• détérioration de la flore et de la faune de la zone ;
• altération esthétique de la zone pouvant impacter les activités touristiques.

Des alternatives existent. On peut citer la gestion de forêt en structure irrégulière qui privilégie des coupes « pied à pied » des arbres à maturité, le développement de « taillis sous futaie » qui mélange des arbres à tige unique (futaie) et des taillis (arbre à tiges multiples) dans lesquels des bourgeons se développent et donnent naissance à de nouveaux arbres après la coupe. On reproche pourtant à ces alternatives la nécessité d'une plus grande main-d'œuvre et la difficulté de leur mise en œuvre sur de grandes surfaces.

b. Les labels d’information

Les labels FSC et PEFC sont censés informer les consommateurs sur l'origine du bois acheté : avec ces labels, on sait qu'il provient d’une exploitation forestière durable et ne participe pas à la déforestation.
L’Union Européenne a défini en 1993 ce concept d’exploitation forestière durable comme « une gestion et une utilisation des terrains boisés d’une manière et d’une intensité telles qu’elles maintiennent leur diversité biologique, leur productivité, leur capacité de régénération, leur vitalité et leur capacité à satisfaire, actuellement et pour le futur, les fonctions écologiques, économiques et sociales pertinentes, au niveau local, national et international, et qu’elles ne causent pas préjudice à d’autres écosystèmes »

Document 5 : Les conséquences d’une surexploitation effrénée : la déforestation de la forêt primaire de l’île de Bornéo

Troisième plus grande île du monde, et peuplée d’environ 20 millions d’habitants, l’île de Bornéo, par ses caractéristiques biogéographiques (climat équatorial), est caractérisée par une très grande biodiversité, avec des milliers d’espèces animales et végétales, notamment dans sa forêt primaire. Nombre de ces espèces sont endémiques, c’est-à-dire uniquement présentes sur cette île.

a. Une déforestation galopante

De toutes les zones forestières tropicales, la forêt de Bornéo fait partie de celles qui régressent le plus rapidement. Les incendies (naturels et criminels) et surtout l’expansion fulgurante de la culture du palmier à huile expliquent cette déforestation.
Peu chère et bénéficiant d’un rendement élevé, cette huile (la plus utilisée au monde) se retrouve dans de nombreux aliments transformés, biocarburants ou encore produits cosmétiques. Entre 1973 et 2015, environ 3,8 millions d’hectares (l’équivalent de la surface de la Suisse) ont été déforestés pour l’implantation de palmeraies.
Les conséquences de ces déforestations sont multiples :

• destruction irréversible de la biodiversité ;
• émission de $\text{CO}_2$ (gaz à effet de serre) par les incendies provoqués pour accélérer la déforestation et l’implantation des palmeraies ;
• impact sur la santé humaine par les fumées dégagées par les incendies (en 2015, une étude a estimé la surmortalité à plus de 100 000 morts dans la région indonésienne à cause de la fumée des incendies) ;
• hausse de la température par la perte du couvert forestier.

b. Des réactions à la déforestation

Les réactions internationales existent, comme les campagnes citoyennes ou d’association de boycott de marques utilisant de l’huile de palme non issue de plantations durables.
En février 2007, les gouvernements de Bornéo, d’Indonésie et de Malaisie ont signé une déclaration « the Heart of Borneo initiative » dans laquelle ils reconnaissent l’importance de Bornéo en tant qu’écosystème naturel et s’engagent à assurer une gestion durable des ressources forestières et le développement de zones protégées.
Des labels ont aussi été créés pour informer les consommateurs, comme le label RSPO (Roundtable on Sustainable Palm Oil). Il s’agit d’un label d’entreprises privées (donc non validé au niveau gouvernemental) indiquant que des critères de protection de l’environnement ont été respectés lors de la production d’huile de palme. De nombreuses associations critiquent ce label pour ses critères insuffisants.

À travers l’étude rigoureuse des documents fournis, montrer comment des activités humaines peuvent perturber le fonctionnement naturel de l’écosystème forêt, et quelles solutions de gestion durable existent, solutions qui impliquent tous les maillons de la chaîne, depuis les producteurs en passant par les consommateurs ou les gouvernements.
Pour cela, répondre aux questions suivantes.

À l’aide du document 1, montrez que la sylviculture dans les Landes est une activité économique importante pour la région et qu’elle doit s’appuyer sur une gestion rationnelle de la ressource.

Introduction de l’activité :

En Albanie, depuis des générations, les paysans de la région du lac d’Ohrid peinent à obtenir une production suffisante pour leurs champs. C’est à cause du nickel présent naturellement en grande quantité dans le sol. Le nickel est en effet toxique que cela soit pour les plantes comme pour les animaux.
Depuis peu, des agronomes ont découvert qu’une plante, l’alysson des murs, longtemps considéré comme « une mauvaise herbe », est une plante hyperaccumulatrice. Ses racines peuvent puiser le nickel du sol et le stocker dans ses tissus, participant à une décontamination du sol, rendant possible de nouvelles cultures qui ne se développaient pas auparavant.
Cela confirme à nouveau que l’humanité tire un grand bénéfice des services écosystémiques comme pour la régulation des écosystèmes.

Document 1 : La phytoremédiation ou comment dépolluer le sol ou l’atmosphère par les plantes

La phytoremédiation est la dépollution des sols, l’épuration des eaux usées, l’assaisonnement de l’air en utilisant des plantes ou des écosystèmes dont les propriétés cellulaires font qu’ils peuvent détoxifier certains éléments.

Document 2 : L’importance des ripisylves pour la qualité des eaux

En agriculture intensive, l’utilisation abondante d’engrais phosphorés et azotés peut provoquer des phénomènes d’eutrophisation. Les engrais ruissellent et s’accumulent dans des cours d’eau ou des lacs provoquant la prolifération d’algues au détriment de la flore et de la faune qui s’asphyxient. Les biologistes ont constaté que la présence d’un écosystème appelé ripisylve (ensemble de formations boisées, buissonnantes ou herbacées installées sur les rives d’un cours d’eau) améliore grandement la qualité de l’eau.
Cela a amené les agronomes a conseillé la restauration ou la non-destruction des ripisylves autour des cultures.

Document 3 : La détoxification aux métaux lourds : la grande tolérance de la Renouée du Japon

La renouée du Japon est une plante d’origine asiatique qui est devenue envahissante dans nos régions. Cependant, cette espèce subit un regain d’intérêt grâce à des études montrant sa capacité à pousser dans des milieux pollués. Une étude a notamment montré que non seulement une forte teneur en éléments métalliques (plomb, cadmium) n’affectait pas la croissance des racines de la plante mais qu’en plus elle pouvait accumuler de grandes quantités de ces métaux dans ces tissus et qu’ainsi la renouée du Japon contribue à faire baisser la teneur en métaux des sols.

Cette étude permet de tirer les conclusions suivantes :

• les métaux comme le plomb n’ont pas d’effet toxique sur le développement de la plante, leur croissance s’effectuant à la même vitesse que celle des plantes du groupe témoin ;
• la renouée du Japon accumule les métaux dans ces tissus lorsqu’elle est cultivée dans des sols contaminés confirmant son fort potentiel de phytoremédiation.

Document 4 : L’utilisation des plantes pour l’épuration des eaux usées

Le traitement des eaux usées est un problème majeur dans la réduction de l’impact des activités humaines sur les écosystèmes. Ces eaux usées peuvent en effet être riches en métaux, substances toxiques, bactéries, etc. Il est donc nécessaire de développer des structures de traitement de ces eaux avant de les restituer au milieu naturel. Des espèces comme les roseaux du genre Phragmites sont de plus en plus utilisées dans des stations afin de filtrer et d’épurer les eaux usées. On parle de phytorestauration des eaux usées. Des filtres ont ainsi été développés par différentes sociétés basés sur le principe suivant :

• l’eau brute collectée arrive à la station ;
• première filtration simple afin d’éliminer les débris les plus gros ;
• l’eau est ensuite acheminée sur différents niveaux de filtres avec roseaux dont les racines appelées rhizomes autour desquelles se développent des bactéries à l’activité dépolluante ;
• au fond du filtre se trouve un drain qui collecte l’eau traitée et l’achemine vers la sortie du filtre.

• DBO5 : demande biologique en oxygène, représente une mesure de la charge polluante organique
• DCO : demande chimique en oxygène, permet de déterminer la concentration des principaux polluants
• MES : quantité de matière en suspension dans l’eau, elle représente la pollution solide

Document 5 : L’impact de l’écosystème forestier dans le cycle de l’eau

L’écosystème forestier a un rôle crucial dans le cycle de l’eau : absorption de l’eau du sol, évapotranspiration par les feuilles régulant les inondations, stabilisation du sol diminuant l’érosion grâce aux racines, filtration par ces mêmes racines.
Les forêts sont donc de véritables tampons qui modèrent les variations brutales d’apports en eau.

Document 6 : La monétarisation des services écosystémiques de régulation

Même si les services décrits dans les documents précédents sont gratuits (car réalisés par les écosystèmes), il est possible de les estimer monétairement en se basant sur les coûts qu’il aurait été nécessaire de dépenser pour réaliser les mêmes services : traitement des eaux, prévention ou dégâts liés aux inondations, dépollution d’un terrain, etc.
Si la valeur du service écosystémique est supérieure au coût impliqué par le même service (travaux, etc.) alors il est financièrement intéressant d’investir dans le développement, restauration ou protection de l’écosystème.
Concernant le service écosystémique d’absorption du dioxyde de carbone (GES : gaz à effet de serre), des transactions peuvent avoir lieu entre des états, des collectivités ou des entreprises pour racheter des droits d’émission à un partenaire émettant moins de gaz à effet de serre ou ayant déjà effectué des investissements visant à réduire leurs émissions.

_{Source : Ministère de l'Agriculture et de la Souveraineté alimentaire}

Expliquez en quoi des écosystèmes comme les forêts, les ripisylves ou encore certaines plantes fournissent des services écosystémiques de régulation des eaux ou de l’air. Pour cela, répondez aux questions suivantes.

À l’aide du document 1, présenter en quelques mots ce qu’est la phytoremédiation, ses principales techniques et en quoi elle peut représenter un service écosystémique de régulation.

Introduction de l’activité :

À cause des activités humaines, la plupart des écosystèmes mondiaux sont impactés. Cela n’a pas seulement d’impact sur l’écosystème en lui-même mais aussi sur les activités humaines avec une perte de la production, le développement de maladies ou encore un dérèglement du cycle du carbone.
En Chine, la région du Sichuan est connue pour ses vergers produisant pommes, poires, etc. Depuis quelques années, la chute drastique de la population d’abeilles liée à l’utilisation massive des pesticides par l’agriculture intensive a provoqué un tel ralentissement de la pollinisation que les agriculteurs doivent polliniser à la main leurs arbres. 

Document 1 : Effets de la déforestation à différentes échelles

a. Évolution de la surface forestière vs surface agricole

b. Quantification de la biodiversité selon le type d’écosystème

Dans son dernier rapport de 2020 sur la situation des forêts du monde, la FAO (Food and Agriculture Organisation), organisation des Nations Unies, rappelle que les forêts abritent la plus grande partie de la biodiversité terrestre. Les forêts procurent un habitat à 80 % des espèces d’amphibiens, 75 % des espèces d’oiseaux ou encore 68 % des espèces de mammifères. Rien que les forêts tropicales et équatoriales hébergent 90 % de toutes les espèces animales et végétales.

c. Importance des forêts dans le cycle du carbone

Une étude publiée en 2021 dans la revue Nature indique que pour la première fois, plusieurs régions d’Amazonie ne sont plus considérées comme des puits de carbone mais comme des émetteurs. L’équipe de scientifiques a en effet mesuré la teneur en $\text{CO}_2$ et $\text{CO}$ dans l’atmosphère au-dessus de ces régions de la forêt amazonienne. Ils ont pu déterminer le flux de carbone absorbé par les activités biologiques comme la photosynthèse et celui émis par les incendies ou la transformation de régions forestières en exploitation. Si le total est positif, c’est que la zone émet plus de carbone qu’elle n’en absorbe.

Dans un rapport de 2007, la Banque mondiale a classé les pays selon leur émission en $\text{CO}_2$. Si l’énergie représente un secteur très émetteur, des pays comme l’Indonésie et le Brésil se hissent au 3^e et 4^e rang mondial principalement à cause de la déforestation (par incendies).

d. Évolution de la surface dédiée aux plantations d’huile de palme et production de soja

La principale cause de la diminution des surfaces forestières est sa transformation en surface agricole, notamment pour les plantations à huile de palme et de soja.

🧪 Démarche expérimentale : Mesure de la déforestation en Indonésie 📝

Les images satellitales permettent d’observer et de quantifier les changements de surface couverte par la forêt. L’Indonésie a subi depuis les années 1980 une intense déforestation par incendies, principalement en vue du développement des plantations de palmiers à huile.

Démarche :
Protocole de mesure de surface déforestée en Indonésie entre 1973 et 2010.

Matériel :
L’outil « mesurim 2 » va nous permettre de mesurer cette déforestation.

Protocole :
1. Aller sur le site de mesurim 2.
2. Cliquer sur « ouvrir une image » et choisir l’image A représentant la couverture forestière indonésienne en 1973.
3. Choisir les options « mesurer » puis « surface » et « couleur ».
4. La première étape à réaliser est la définition de l’échelle afin que mesurim puisse réaliser la mesure nécessaire ; pour cela, cliquer sur « définir l’échelle », « longueur du segment : 500 » et « unité km ». Avec votre souris, tracer un trait sur l’échelle présente sur la photo allant de 0 à 500 km. Cliquer ensuite sur « valider ».
5. Cliquer ensuite sur une zone verte de la carte, mesurim compte alors le nombre de pixels de cette couleur et le convertit en km^². Noter ou faire une capture d’écran de la carte et du résultat.
6. Ouvrir ensuite l’image B où se trouve en plus la zone déforestée entre 1973 et 2010. Procéder de la même manière en redéfinissant une nouvelle échelle et en cliquant cette fois sur une zone rouge.

Document 2 : La disparition du vautour chaugoun en Inde

a. Le vautour chaugoun

Le vautour chaugoun (Gyps bengalensis) est un charognard d’environ 80 cm d’envergure. Présent en Asie du Sud-Est (Pakistan, Inde, Thaïlande, etc.), sa population était estimée à plusieurs millions d’individus dans les années 1980.

b. Les conséquences délétères de l’utilisation du diclofénac

À la fin des années 1990, un déclin brutal des populations de vautours a été constaté en Inde. Les individus mourraient d’insuffisances rénales chroniques. Les investigations vétérinaires ont mis en évidence une contamination des vautours par certains médicaments vétérinaires de type anti-inflammatoire comme le diclofénac. Ces médicaments étaient présents dans les carcasses d’animaux domestiques (bétail) dont se nourrissaient les vautours. Plus de 97 % des vautours ont ainsi disparu amenant à seulement 10 000 vautours en 2016.
La population ne consommant quasiment pas de viande bovine (les bovins n’étant utilisés que pour le lait et la force de travail), les vautours constituent quasiment le seul système d’équarrissage des carcasses.

c. Impact de la disparition du vautour chaugoun sur la santé humaine

Outre la perte de biodiversité que représente l’effondrement de la population des vautours, d’autres conséquences sont apparues :
La disparition soudaine du système d’équarrissage réalisé par les vautours a entraîné la prolifération de carcasses laissées à l’air libre.
De nombreux points d’approvisionnement en eau ont été contaminés.
D’autres espèces opportunistes ont pris la place des vautours dans cet écosystème et ont proliféré : les chiens errants et les rats. Or, ces chiens errants sont porteurs de nombreux pathogènes (rage, anthrax, peste, botulisme) entraînant une recrudescence notamment de la rage dans les populations humaines. Chaque année, 30 000 Indiens meurent de la rage, représentant plus de la moitié des cas mondiaux. Économiquement, ces épidémies coûteraient 25 millions de dollars par an.

d. Les solutions mises en œuvre

Les vétérinaires conseillent désormais l’utilisation d’une autre molécule anti-inflammatoire pour le bétail, le méloxicam, le seul à être toléré par les vautours. Le diclofénac quant à lui a été interdit en Inde en 2006.
Le Diclofénac reste cependant toujours utilisé pour la médecine humaine donnant lieu à des utilisations illégales sur le bétail. Cela explique que la population de vautours continue à baisser de 30 % chaque année.
Des programmes d’élevage, de reproduction et de réintroduction ont été lancés depuis les années 2010.

Document 3 : Impact des activités humaines sur la pollinisation et la production agricole

a. La pollinisation, service écosystémique fourni par de nombreux organismes

Un pollinisateur est un organisme vecteur qui durant ses déplacements de fleur en fleur transporte involontairement des grains de pollens (cellule sexuelle mâle) vers le stigmate d’une autre fleur (partie femelle de la fleur) contribuant, lorsque les cellules sexuelles viennent de la même espèce, à la fécondation. Les pollinisateurs les plus répandus sont surtout des insectes comme les abeilles, mouches et autres papillons. Certains oiseaux (colibris) ou mammifères (chauve-souris) sont également des pollinisateurs.
Le pollinisateur cherche à récupérer du pollen ou du nectar dont il se nourrit ou dont il se servira pour nourrir les larves de sa colonie. Des modifications à la fois de la fleur mais aussi du pollinisateur appelées coévolution contribuent à perfectionner ces échanges.

b. Part de la pollinisation dans les productions agricoles

Si les cultures de céréales (blé, maïs, riz) ne dépendent pas des pollinisateurs mais du vent, une grande partie des productions agricoles végétales nécessitent l’intervention de pollinisateurs : plus de 35 % de ce que nous mangeons dépend de l’activité des pollinisateurs. Ce pourcentage peut s’élever à plus de 70 % dans des pays comme la France.

c. Impact des activités humaines sur les populations de pollinisateurs

Les insectes pollinisateurs sont touchés par plusieurs menaces :

• perte d’habitat (constructions d’infrastructures humaines, transformation d’écosystèmes en champ monocultural) ;
• changement climatique (sécheresse, variation température) ;
• utilisation massive de pesticides (notamment néonicotinoïdes) et d’engrais.

Selon le rapport de 2016 de l’IPBES (la Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques) « en Europe, les populations diminuent de 37 % pour les abeilles et de 31 % pour les papillons. Dans certaines zones, cet effondrement peut aller jusqu’à 90 % ».

Ce graphique indique si des effets négatifs sont observés sur les abeilles (ronds verts pleins) ou non (ronds bleus) selon différentes concentrations d’insecticides à base.
Pour évaluer l’impact de ces insecticides sur les abeilles, il faut considérer principalement les ronds verts pleins (qui indiquent des effets négatifs de type sublétal : effet négatif fort sans entraîner une mort immédiate) qui seraient dans les zones d’utilisation habituelle de ces insecticides (bande claire orangée).

d. Évolution des productions agricoles en fonction de l’activité de pollinisation

Ce diagramme indique la dépendance (en pourcentage) des principales cultures mondiales directement consommées par les êtres humains en fonction de la pollinisation animale. Les pourcentages indiquent la part de ces productions qui seront touchées par des réductions de productivité allant de 0 à 90 %.
La diminution des populations de pollinisateurs pose donc un sérieux problème en termes de diversité alimentaire (les céréales ne dépendant pas des pollinisateurs) et de souveraineté alimentaire (diminution de la production alimentaire).

Document 4 : La rivière « orange », un exemple tragique d’impact d’activité humaine sur l’eau

Depuis février 2022, la rivière hongroise Sajo (ou Slana lorsqu’elle coule en Slovaquie) a vu son eau devenir orange provoquant la quasi-disparition de sa faune et de sa flore.
En cause, une mine de fer en Slovaquie fermée en 2008. Les puits et couloirs se sont progressivement remplis d’eau et depuis février 2022, de l’eau contaminée par des métaux lourds ou par de l’arsenic déborde et s’écoule dans la rivière. L’arsenic par exemple, souvent associé au fer, est concassé en même temps que le minerai et se retrouve ainsi disséminé. Cancers, empoisonnements, les effets toxiques de l’arsenic sont nombreux et violents.

« Chaque jour, 1,5 million de litres d'eau provenant des mines se déversent dans la rivière, ce qui signifie que plus de 4 tonnes de fer, plus de 34 tonnes de sulfates, 1,7 tonne de zinc et environ cinq kilos d'arsenic sont déversés dans la rivière tous les jours. » 

La solution résiderait dans l’interruption de l’écoulement d’eau venant de la mine vers la rivière et dans la dépollution de la zone touchée. Les travaux sont estimés à 4 millions d’euros. Les ministères de l’Économie et de l’Environnement se rejettent la responsabilité de ces travaux qui prennent du retard.

Écologue travaillant aux Nations unies, vous devez présenter aux membres des gouvernements présents des exemples d’impacts des activités humaines sur les écosystèmes.
Réalisez un diaporama en présentant les 4 exemples fournis dans les documents. Pour chacun, vous réaliserez 3 diapos :

• une présentant le cas ;
• une deuxième les origines des dégradations ;
• et une troisième sur les conséquences de celles-ci (conséquence pour l’écosystème ainsi que les services écosystémiques).

Vous pourrez utiliser les documents fournis pour illustrer votre diaporama.

Introduction de l’activité :

Lorsqu’on parle de l’ingénierie écologique, on parle de l’ensemble des techniques visant à manier, modifier, exploiter ou réparer les écosystèmes pour en tirer de manière durable le maximum de bénéfices.
La mine de charbon à ciel ouvert de Garzweiler en Allemagne est une des plus grandes mines d’Europe. D’une superficie de 48 km², d’une profondeur de 400 m, l’établissement de la mine et son expansion se font au détriment de villages expropriés et de paysages altérés. La question de la restauration de l’écosystème à la fin de l’exploitation fait débat. La cuvette créée est censée héberger un lac artificiel nécessitant le détournement de 60 millions de m³ d’eau du Rhin pendant 40 ans.
De nombreux experts s’interrogent et critiquent la gestion écologique de cette mine.

Document 1 : L’ingénierie écologique, un ensemble de techniques au service des écosystèmes

Selon le Centre de ressources du génie écologique, plateforme animée par l’Office français de la biodiversité, « l’ingénierie écologique regroupe l’ensemble des connaissances scientifiques, des techniques et des pratiques qui prend en compte les mécanismes écologiques appliqué à la gestion des ressources, à la conception et à la réalisation d’aménagements ou d’équipements propre à assurer la protection de l’environnement. »

Document 2 : Crapauducs, batrachoducs et écuroducs et autres écoponts

Les écoducs sont des ouvrages d’ingénierie appelés aussi « passage faunique » construits ou réservés pour permettre à des espèces animales (amphibiens, écureuils, cervidés) de traverser des obstacles construits par les humains (routes, tunnels, etc.). Étant donné que ces mesures font suite à une perturbation d’origine humaine, on parle de mesures de compensation. Ces structures ont pour objectif de permettre les déplacements des espèces pour satisfaire des besoins comme la migration, les déplacements alimentaires, etc.

Les données montrent une efficacité relative de ces structures. En effet, pour avoir un impact sur les populations d’espèces, le nombre d’écoducs doit être suffisant. Ils ont également tendance à créer des goulets d’étranglements en concentrant les circulations à un endroit.

En association avec la LPO (Ligue de Protection des Oiseaux) et la Cerema (établissement public impliqué dans l’évaluation des politiques publiques d’aménagement et de transport), une évaluation a été faite sur les aménagements d’écoducs sur une partie du réseau de Vinci autoroutes sur une période de février 2011 à avril 2015. La partie étudiée comporte 76 ouvrages dont un suivi photographique a pu être réalisé :

Document 3 : L’agroforesterie, une approche de protection des agrosystèmes

a. Présentation de l’agroforesterie

L’agroforesterie est un mode d’exploitation agricole associant des cultures à des arbres. Cette association apporte de nombreux avantages notamment dans la gestion des sols :

• amélioration de la qualité du paysage ;
• amélioration des rendements (celui des arbres comme des cultures) ;
• protection de la biodiversité ;
• augmentation de la capacité à fixer le carbone de l’agrosystème.

b. Un exemple d’apport bénéfique des arbres en agroforesterie : l’azote

L’azote et ses dérivés sont des éléments très importants pour la croissance et la réalisation de la photosynthèse des plantes. Ils conditionnent donc en grande partie la productivité d’une parcelle. C’est pour cela, que la plupart des engrais de synthèse utilisés sont des engrais dits azotés dont on sait que l’excès ou le ruissellement peut avoir des effets néfastes sur les écosystèmes notamment par la prolifération d’algues qui peuvent finir par asphyxier un cours d’eau.
Outre les engrais, l’azote peut être apporté par la décomposition de matières organiques.

c. Le potentiel de l’agroforesterie dans le stockage du carbone : un exemple de restauration écologique

Ce graphique illustre le potentiel de séquestration du carbone selon la technique agricole utilisée en millions de tonnes de carbone par an dans les régions tropicales.

Le carbone est largement impliqué sous sa forme gazeuse ($\text{CO}_2) par l’effet de serre dans le dérèglement climatique. Son stockage est donc un enjeu majeur.

Document 4 : Le programme de réintroduction du vautour Moine dans le parc du Vercors, un exemple de restauration écologique

a. Le vautour moine, un charognard d’envergure

Le vautour moine est une espèce de rapaces diurnes charognards. C’est le plus grand rapace d’Europe avec une envergure pouvant dépasser les 2,50 m.
Il se nourrit de charognes de moutons, vaches, chèvres, lièvres, etc.

Vulnérables à de nombreuses menaces (dégradation d’habitat, exploitation forestière, collisions avec lignes à haute tension, braconnage, empoisonnement), il a été quasiment exterminé en 1950. De nombreux projets de réintroduction ont alors été initiés pour amener la population à 51 couples reproducteurs sur le territoire français.

b. Les différents types d’équarrissage

L’équarrissage correspond au traitement des cadavres non utilisés en boucherie. L’équarrissage s’est peu à peu imposé dans les élevages afin de lutter contre les épidémies.
Celui-ci peut se faire de différentes manières :

• Équarrissage conventionnel : les carcasses sont collectées chez l’éleveur et transportées vers des plateformes spécialisées et agréées où elles sont traitées.
• Équarrissage naturel : mise à disposition des carcasses pour les animaux charognards comme les vautours. Les carcasses sont collectées par un organisme et acheminées vers placettes d’équarrissage où elles sont mises à disposition des vautours.
• Équarrissage naturel via des placettes-éleveurs : les éleveurs vont eux-mêmes déposer les carcasses sur des placettes à proximité de leur élevage.

c. L’impact carbone des différents types d’équarrissage

Selon le type d’équarrissage, la production de dioxyde de carbone varie : nécessité de transporter les carcasses, structure avec machines consommant de l’énergie, etc.
Le parc naturel régional de Baronnies provençales a produit le tableau suivant déterminant les émissions en équivalent CO₂ par tonne de carcasses.

d. Autres impacts de la réintroduction du vautour moine

La réintroduction du vautour et la mise en place d’aires d’alimentation a permis le retour progressif d’espèces devenues rares :

• vautour percnoptère ;
• pygargue à queue blanche ;
• aigle de Bonelli.

Depuis la réintroduction du vautour et du retour d’autres espèces, l’écotourisme avec la fréquentation des sites d’observation est en très nette augmentation générant un apport non négligeable de revenus à la région.
Plusieurs questionnaires réalisés dans les régions de réintroduction ont montré une nette amélioration de l’image de ce charognard et une prise de conscience de la nécessité de la protection des écosystèmes.

Après avoir rappelé la définition de l’ingénierie écologique, réalisez un tableau présentant différents moyens mis en œuvre par les humains pour gérer durablement les écosystèmes et leurs services. Vous y préciserez le type de gestion (restauration, compensation, conservation), la technique mise en œuvre et ses principaux résultats.