Un écosystème marin
Un écosystème marin est un environnement aquatique avec une grande quantité de sels dissous, l'eau de mer. Il concerne les grands océans, les mers côtières et les fonds marins. Chacun présente des caractéristiques physiques et biologiques différentes.
Un écosystème marin type :
Un écosystème marin (océanique, d'eau de mer) est un écosystème aquatique d'eau salée. Les écosystèmes marins sont définis par leurs facteurs biotiques (vivants) et abiotiques (non vivants) uniques.
Généralités
Les zones marines et côtières comptent parmi les systèmes socio-écologiques les plus complexes au monde. Plusieurs écosystèmes côtiers et marins constituent des points chauds de biodiversité, dotés d'une flore et d'une faune uniques. Ils offrent des habitats essentiels à la reproduction des espèces et à la fourniture de multiples services écosystémiques répondant aux besoins matériels, culturels et spirituels. Ces systèmes sont vitaux pour une grande partie de la population mondiale, contribuant de diverses manières à ses moyens de subsistance et à son bien-être.
Il existe trois grandes zones écologiques marines : la zone intertidale, le plateau continental et la zone pélagique. La zone intertidale, également appelée zone littorale, se situe entre la marée basse et la marée haute.
Le recyclage de la matière organique déposée dans les sédiments des fonds marins est un processus biogéochimique clé de l'océan. Les micro-organismes y contribuent en décomposant la matière organique complexe chimiquement réduite en formes inorganiques dissoutes de carbone, d'azote, de phosphore et d'autres éléments mineurs, par des processus appelés minéralisation, reminéralisation ou diagenèse précoce.
Les écosystèmes marins ont été largement sous-étudiés en génétique du paysage, en raison de leurs différences environnementales marquées avec les écosystèmes terrestres. Dans les écosystèmes marins, les courants marins, la température de l'eau ou les gradients de ressources revêtent une importance particulière. Par conséquent, la génétique du paysage marin est devenue une branche indépendante, mais en pleine expansion.
Partout dans le monde, les écosystèmes marins subissent une pression croissante : les populations dépendent d'eux pour la fourniture de services écosystémiques d'approvisionnement, de régulation, de soutien et culturels. Face à la pression croissante exercée par l'augmentation et la redistribution des populations humaines, ainsi que par les usages nouveaux et émergents (par exemple, les énergies renouvelables), la capacité de ces systèmes à fournir durablement l'ensemble des services dont les populations dépendent et ont besoin n'est pas garantie.
Écologie
Un écosystème marin est constitué de trois unités principales : les facteurs physiques, les constituants chimiques et les facteurs biotiques. Le fonctionnement de l'écosystème marin est lié aux interactions entre les facteurs abiotiques (physiques et chimiques) et biotiques. Le benthos est l'un des principaux composants des écosystèmes marins et joue des fonctions clés. Les organismes benthiques vivant dans ou sur les sédiments ou autres substrats solides sont importants pour les écosystèmes marins, car ils servent de proies aux poissons d'importance commerciale et participent également au recyclage des nutriments.
Dans le cycle biogéochimique, les organismes benthiques contribuent aux flux de nutriments entre l'eau et les sédiments par leur activité métabolique et physique dans les sédiments. Au cours de cette activité métabolique, une partie de la matière organique ingérée par les organismes benthiques peut être convertie en composés inorganiques.
Parmi les écosystèmes benthiques, les habitats côtiers sont importants en raison de l'abondance des espèces, des apports de nutriments et d'autres polluants d'origine terrestre. Les facteurs de stress anthropiques sont l'une des principales causes de la dégradation des écosystèmes côtiers dans le monde. Outre les pressions anthropiques, les écosystèmes marins sont constamment menacés par les effets du changement climatique, tels que le réchauffement et l'acidification des océans. Par conséquent, ils subissent une perte considérable de biodiversité, ce qui affecte leur fonctionnement.
La réponse des réseaux trophiques benthiques et planctoniques aux multiples facteurs de stress environnementaux est multiforme et non linéaire. De plus, les changements dans la structure des communautés benthiques affectent les relations trophiques, ce qui modifie les interactions prédateur-proie. Il est donc essentiel de comprendre la structure et l'écologie des communautés benthiques afin de prédire les schémas de répartition liés à l'évolution des conditions environnementales.
La macrofaune benthique constitue le groupe dominant au niveau des espèces dans les écosystèmes côtiers. La répartition et l'abondance des communautés de macrofaune benthique sont fortement influencées par des facteurs physiques, chimiques et biotiques. La plupart des espèces benthiques présentent un cycle biologique biphasique (larves pélagiques et adultes benthiques) et l'apport larvaire est l'un des principaux facteurs déterminant la répartition des organismes benthiques.
Par conséquent, les changements au sein des communautés macrobenthiques à l'échelle spatiale et temporelle sont dus à des facteurs tels que le recrutement et les perturbations environnementales. Les organismes benthiques constituent donc de bons indicateurs pour évaluer l'impact des conditions environnementales sur les écosystèmes marins.
De plus, l'écologie et la diversité des organismes benthiques sont largement influencées par des organismes clés tels que les mangroves, les herbiers marins, les algues, les récifs coralliens et les éponges dans les habitats côtiers. Par conséquent, la compréhension des facteurs responsables de la variabilité de la structure des communautés à l'échelle spatiale et temporelle constitue un thème majeur de l'écologie benthique marine.
Contributions des organismes marins
Les organismes marins de ces écosystèmes bénéfiques contribuent également à l'atténuation du changement climatique. Comme tous les organismes, ils participent au cycle du carbone et contribuent à sa séquestration. Ils se nourrissent de plantes aquatiques et d'autres espèces et stockent le carbone dans leur organisme. Ils rejettent ensuite ces déchets riches en carbone dans les profondeurs marines, où ils se décomposent lentement avec d'autres squelettes sur des milliers d'années.
Ce carbone est séquestré de l'atmosphère pendant des siècles, se transformant finalement en calcaire ou en pétrole, faisant de l'océan le plus grand puits de carbone. Les organismes marins et leurs écosystèmes rendent possible le cycle du carbone.
Sans le recyclage du carbone dans l'océan, la majeure partie serait libérée dans l'atmosphère, provoquant une accélération du changement climatique et la détérioration de notre planète.
Interactions
L'écosystème marin partage un flux cyclique d'énergie. Un réseau trophique illustre les échanges d'énergie entre les organismes, et la hiérarchie des organismes occupe différents niveaux en fonction de leurs proies et de leurs habitudes alimentaires. Les habitudes alimentaires du benthos permettent de le classer en groupes fonctionnels tels que les dépositivores, les suspensivores, les brouteurs, les prédateurs et les omnivores.
Les concepts fondamentaux du réseau trophique ont évolué en deux types en milieu aquatique : le premier basé sur la production primaire planctonique et le second sur la production primaire détritique. Les organismes benthiques sont fortement dépendants de ce dernier type. Les niveaux de nutriments influencent la chaîne alimentaire en fonction du nombre de brouteurs présents et du nombre de niveaux trophiques existants.
Les brouteurs et les prédateurs constituent l'épine dorsale du réseau trophique et influencent l'écosystème de diverses manières. Les brouteurs de nutriments inorganiques tels que l'azote et le phosphore, comme les producteurs primaires, exercent une force ascendante. Le nombre de brouteurs dans toute chaîne alimentaire est régulé par le nombre de prédateurs. Ces derniers empêchent les brouteurs d'épuiser les ressources; le rôle des prédateurs est donc crucial pour la survie de l'écosystème.
Les réseaux trophiques modernes ont privilégié l'importance des autotrophes et des hétérotrophes. Les dépositivores consomment des particules et assimilent le carbone des sédiments détritiques, notamment un mélange de matière organique et de minéraux sédimentaires. Le terme détritus inclut également les restes d'autres organismes vivants et morts, notamment les matières fécales, les décomposeurs et les micro-organismes tels que les algues, les bactéries et les champignons, qui décomposent les matières mortes et les matières fécales, qu'ils soient libres ou fixés aux sédiments. Les suspensivores, quant à eux, sont des filtreurs qui extraient leur nourriture des matières en suspension dans la colonne d'eau, notamment le phytoplancton et le zooplancton.
Perturbation et rétablissement des écosystèmes marins
La mesure des flux énergétiques entre les organismes (tropodynamique) est un thème central pour comprendre la structure, le fonctionnement et la résilience des écosystèmes marins. S'appuyant sur la théorie trophodynamique existante, une théorie trophique cumulative émerge, capitalisant sur les caractéristiques émergentes fondamentales observées des écosystèmes marins.
Premièrement, reflétant le premier principe de la thermodynamique, nous savons que la production primaire est maximale à la base du réseau trophique, puis diminue avec l'augmentation de la TL. Ceci entraîne une dynamique des spectres de taille et est considéré comme une pyramide d'Elton. Les écosystèmes marins se distinguent de leurs homologues terrestres, avec une distinction essentielle : bien que la pyramide de production soit commune à tous les réseaux trophiques, une forme rhomboïdale de la biomasse est observée dans les réseaux trophiques marins, l'accumulation de biomasse la plus importante se produisant généralement aux TL 2 ou 3. Un léger retour à la structure pyramidale se produit pour les systèmes recevant d'importants apports allochtones, tels que les récifs ou les estuaires.
Ensuite, la transposition de ces axes produit une légère courbe de biomasse unimodale entre les TL, la réponse étant curvilinéaire entre le premier et le deuxième TL. Les travaux sur les spectres trophiques montrent que, bien que la biomasse individuelle puisse être répartie entre une gamme de taxons et une gamme de TL, elle est finalement limitée au sein d'un système global, défini par les limites énergétiques de la production primaire (c'est-à-dire la capacité de charge).
Ces caractéristiques sous-jacentes des écosystèmes marins, et leurs fondements théoriques associés, constituent le fondement d'une théorie trophique cumulative des écosystèmes marins.
En rapport avec "écosystème marin"
Un écosystème est un ensemble constitué du milieu écologique et physico-chimique (le biotope) et des êtres vivants qui le peuplent (la biocénose).
Un écosystème aquatique comprend des habitats d'eau douce comme les lacs, les étangs, les rivières, les torrents et les ruisseaux, les zones humides...
Un écosystème captif, ou un mésocosme, est un écosystème d'élevage en milieu fermé sans relation avec le milieu naturel.
Un écosystème terrestre est une communauté d'organismes terrestres et les interactions entre composantes biotiques et abiotiques dans une zone donnée.