ÉCOSYSTÈME ARTIFICIEL: CARACTÉRISTIQUES, TYPES, FACTEURS, EXEMPLES - ENVIRONNEMENT - 2025

Un écosystème artificiel est un écosystème dont les composants biotiques ont été déterminés par l'homme à des fins spécifiques, telles que la production agricole. Ils doivent être maintenus dans des conditions environnementales contrôlées.

Le terme écosystème, ou système écologique, fait référence à une unité naturelle, semi-naturelle ou artificielle qui comprend tous les êtres vivants, ou facteurs biotiques, dans une zone donnée, qui interagissent avec les composants physiques et chimiques de son environnement, ou facteurs abiotiques.

Source: pixabay.com

Les écosystèmes sont caractérisés par une variété définie de facteurs biotiques, ou biodiversité, et par leurs propres modèles de flux d'énergie et de nutriments à l'intérieur et entre leurs facteurs biotiques et abiotiques. Ils peuvent être classés comme naturels, semi-naturels et artificiels.

Contrairement aux écosystèmes artificiels, les écosystèmes naturels sont ceux qui n'ont pas été sensiblement altérés par les humains. Les écosystèmes semi-naturels sont ceux qui conservent une partie importante de leur biodiversité d'origine, bien qu'ils aient été considérablement modifiés par l'homme.

caractéristiques

Les écosystèmes artificiels ont une grande variété de caractéristiques, qui varient selon le but pour lequel ils ont été conçus. En général, ils partagent les éléments suivants:

- Ils abritent une biodiversité inférieure à celle des écosystèmes naturels et semi-naturels. Sa composante biotique est fortement dominée par les espèces exotiques, ou exotiques, introduites par les humains. Ils présentent des chaînes alimentaires simplifiées. La diversité génétique est très faible, même chez les espèces introduites.

- Du point de vue des besoins humains, ils sont plus productifs, ou plus faciles à utiliser, que les écosystèmes naturels. Pour cette raison, ils ont permis une énorme croissance de la population humaine mondiale.

- Ils sont vulnérables à la dégradation et subissent l'attaque des fléaux, avec perte d'utilité pour l'homme, du fait de l'absence de biodiversité et des mécanismes d'autorégulation caractéristiques des écosystèmes naturels. Le recyclage des nutriments est très limité.

- Ils dépendent de l'intervention humaine pour leur persévérance. Lorsqu'ils sont abandonnés, ils tendent, dans un processus appelé succession écologique, à revenir progressivement à l'état d'écosystèmes naturels.

En fonction du degré d'intervention humaine et des espèces colonisatrices disponibles, ce dernier procédé permet de récupérer une partie de la complexité et de la biodiversité d'origine.

Facteurs biotiques

Dans les écosystèmes artificiels, les plantes et les animaux se composent principalement des espèces que les humains souhaitent voir présentes. Les espèces d'origine de la zone sont retirées afin de créer de l'espace pour les espèces désirées, ou pour s'assurer que ces dernières bénéficient de manière monopolistique des facteurs abiotiques disponibles.

Dans les écosystèmes artificiels, les espèces indigènes ou introduites qui se nourrissent des espèces souhaitées, ou qui les concurrencent pour des facteurs abiotiques, sont considérées comme des ravageurs, avec pour objectif leur élimination ou, du moins, leur lutte systématique.

Dans les écosystèmes artificiels, les humains tolèrent la présence de ces espèces indigènes ou introduites qui n'affectent pas les espèces souhaitées. Dans le cas de certaines espèces indigènes ou introduites qui profitent aux espèces recherchées, par exemple en jouant le rôle de biocontrôleurs, leur présence est parfois favorisée.

Les humains sont le facteur biotique le plus déterminant des écosystèmes artificiels, étant responsables de leur création et de leur entretien, et de la trajectoire qu'ils suivent. Par exemple, un écosystème artificiel, tel qu'un champ de cultures, peut être converti par les humains en un autre type d'écosystème artificiel, tel qu'un parc urbain.

Facteurs abiotiques

Les facteurs abiotiques, tels que le climat et les sols, des écosystèmes artificiels extensifs sont généralement les mêmes que ceux des écosystèmes naturels qui les ont précédés dans la zone qu'ils occupent.

Parmi les facteurs abiotiques d'origine entièrement humaine figurent les engrais, les pesticides, les polluants chimiques, la chaleur générée par la consommation d'électricité et de combustibles fossiles, le bruit, les déchets plastiques, la pollution lumineuse et les déchets radioactifs. Les catastrophes de Tchernobyl et de Fukushima en sont des exemples.

Un type rare d'écosystème artificiel est constitué par des systèmes écologiques fermés, tels que les capsules spatiales, qui sont des écosystèmes dans lesquels l'échange de matière avec l'extérieur n'est pas autorisé. Ces écosystèmes sont généralement de petite taille et sont à des fins expérimentales.

Dans les systèmes écologiques fermés, les facteurs abiotiques sont déterminés par l'expérimentateur. Si l'objectif est de maintenir la vie humaine ou animale, les déchets, tels que le dioxyde de carbone, ou les matières fécales et l'urine, sont des facteurs abiotiques qui doivent, avec la participation d'un organisme autotrophe, être convertis en oxygène, eau et nourriture.

Types et exemples réels

Les écosystèmes artificiels peuvent être classés de plusieurs manières. La classification la plus courante les divise en terrestres et aquatiques. Cependant, il est également possible de les diviser en zones urbaines, suburbaines et extra-urbaines, ou ouvertes et fermées.

Bien entendu, il est également possible de combiner ces classifications pour réaliser des caractérisations précises. Ainsi, par exemple, il y aurait un écosystème artificiel terrestre urbain ouvert, ou un écosystème artificiel aquatique extra-urbain fermé.

Écosystèmes terrestres artificiels

Ils sont très courants car les humains sont des organismes terrestres. La plus grande superficie est occupée par ce que l'on appelle les agroécosystèmes, parmi lesquels les fermes agricoles et d'élevage.

L'importance des agroécosystèmes est si grande qu'au sein de l'écologie, il existe une sous-discipline appelée agroécologie, qui étudie les relations des plantes cultivées et des animaux domestiques avec l'environnement inanimé.

Les parcs et jardins publics et privés sont également importants. Avec leur besoin de soins constants, tels que l'élimination des soi-disant mauvaises herbes, les parcs et jardins démontrent l'incapacité de l'autorégulation et de l'autoconservation typique des écosystèmes artificiels.

Les villes sont aussi des écosystèmes artificiels, en expansion explosive, souvent au détriment des agroécosystèmes.

D'autres exemples d'écosystèmes terrestres artificiels sont les plantations forestières pour la production de bois et de pâte pour les fermes de papier, de porc et de volaille, les serres pour la production de légumes, de légumineuses et de fleurs, les parcs zoologiques, les terrains de golf, et terrariums pour l'élevage de reptiles amphibiens et arthropodes.

Écosystèmes aquatiques artificiels

Nous avons tous entendu parler des aquariums, des rizières, des canaux d'irrigation, des canaux fluviaux, de la culture hydroponique, des réservoirs, des étangs pour l'aquaculture des poissons et des crevettes, des étangs urbains et agricoles, des cages flottantes pour l'aquaculture des poissons marins et des étangs d'oxydation pour le traité. des eaux usées. Ce sont des exemples d'écosystèmes aquatiques artificiels.

La modification par l'homme de l'hydrosphère, ou d'une partie de la planète occupée par des océans, des lacs, des rivières et d'autres plans d'eau, pour créer délibérément ou accidentellement des écosystèmes artificiels est d'une grande importance écologique et économique.

Notre dépendance à l'égard des plans d'eau et des plantes et animaux aquatiques, ainsi que de leurs fonctions écologiques, est essentielle à notre survie. L'hydrosphère abrite une biodiversité très riche, fournit de la nourriture, oxygène l'atmosphère et sert aux loisirs et au tourisme.

La pollution de la mer et des rivières par les plastiques et une infinité de déchets en tout genre crée d'authentiques écosystèmes artificiels à biodiversité fortement réduite, comme la grande île aux ordures du Pacifique, qui fait déjà trois fois la taille de la France. On estime que d'ici 2050, les océans de la planète auront plus de plastique que de poissons.

Écosystèmes artificiels fermés

La planète Terre dans son ensemble peut être considérée comme un système écologique fermé appelé écosphère. En raison de l'altération humaine forte et croissante, qui, entre autres, produit un changement climatique anormal et entraînera la perte de millions d'espèces, l'écosphère pourrait devenir un système écologique artificiel fermé.

Les humains ont créé des systèmes écologiques fermés à des fins d'expérimentation. Outre les capsules et les laboratoires spatiaux, il s'agit notamment de ceux développés dans le cadre de projets (Biosphère 2, MELiSSA, et le BIOS-1, BIOS-2, BIOS-3) dans le but d'expérimenter avec le support de la vie dans des conditions d'isolement environnemental..

À très petite échelle, les terrariums et les aquariums peuvent être utilisés pour créer des écosystèmes artificiels fermés qui abritent des plantes et des animaux. Un récipient fermé ou une bouteille contenant des aliments ou des boissons contaminés par des micro-organismes représentent également des exemples d'écosystèmes artificiels fermés.

Pertinence pour l'avenir de la vie terrestre

Lorsqu'ils occupent de vastes étendues, notamment dans les régions tropicales riches en endémismes biologiques, les écosystèmes artificiels entraînent une grande perte de biodiversité. Ce problème est illustré par le boom des plantations de palmiers africains en Indonésie et de la culture du soja et du bétail en Amazonie.

La croissance de la population humaine nécessite l'expansion permanente des écosystèmes artificiels au détriment du monde naturel.

En partie, cette expansion pourrait être réduite en améliorant l'efficacité productive des écosystèmes artificiels existants et en modifiant les habitudes de consommation (par exemple, manger moins de produits carnés) pour réduire l'empreinte humaine.

Les écosystèmes artificiels n'ont pas la capacité d'autorégulation. Cela s'appliquerait également à l'écosphère si elle devenait un gigantesque écosystème artificiel, avec des conséquences catastrophiques, non seulement en termes d'extinction de millions d'espèces, mais pour la survie humaine elle-même.

L'utilisation durable, c'est-à-dire l'utilisation des ressources naturelles à un taux inférieur à leur capacité de renouvellement, implique de tout mettre en œuvre pour conserver autant d'écosystèmes naturels uniques que possible et pour que les écosystèmes artificiels conservent certaines de leurs caractéristiques conditions bénignes des écosystèmes semi-naturels.

Références

1. Chapin, FS III, Matson, PA, Vitousek, PM Principes de l'écologie des écosystèmes terrestres. Springer, New York.
2. Clifford, C., Heffernan, J. 2018. Écosystèmes aquatiques artificiels. Eau, 10, dx.doi.org/10.3390/w10081096.
3. Fulget, N., Poughon, L., Richalet, J., Lasseur, C. 1999. Melissa: stratégie de contrôle global de l'écosystème artificiel en utilisant des modèles de premiers principes des compartiments. Advances in Space Research, 24, 397–405.
4. Jørgensen, SE, éd. 2009. Écologie des écosystèmes. Elsevier, Amsterdam.
5. Korner, C., Arnone, JA Ill. 1992. Réponses au dioxyde de carbone élevé dans les écosystèmes tropicaux artificiels. Science, 257, 1672-1675.
6. Molles, M. 2013. Écologie: concepts et applications. McGraw-Hill, New York.
7. Nelson, M., Pechurkin, N. S, Allen, JP, Somova, LA, Gitelson, JI 2009. Systèmes écologiques fermés, maintien de la vie dans l'espace et biosphères. Dans: Wang, LK, éd. Manuel d'ingénierie environnementale, Volume 10: Biotechnologie environnementale. Humana Press, New York.
8. Quilleré, I., Roux, L., Marie, D., Roux, Y., Gosse, F., Morot-Gaudry, JF 1995. Un écosystème productif artificiel basé sur une association poisson / bactérie / plante. 2. Performance. Agriculture, écosystèmes et environnement, 53, 9–30.
9. Ripple, WJ, Wolf, C., Newsome, TM, Galetti, M., Alamgir, M., Crist, E., Mahmoud, MI, Laurance, WF et 15 364 scientifiques de 184 pays. Avertissement des scientifiques du monde à l'humanité: un deuxième avis. BioScience, 67, 1026-1028.
10. Rönkkö, M. 2007. Un écosystème artificiel: dynamique émergente et propriétés réalistes. Artificial Life, 13, 159–187.
11. Savard, J.-PL, Clergeau, P., Mennechez, G. 2000. Concepts de biodiversité et écosystèmes urbains. Landscape and Urban Planning, 48, 131–142.
12. Swenson, W., Wilson, DS, Elias, R. 2000. Sélection de l'écosystème artificiel. Actes de la National Academy of Sciences USA, 97, 9110–9114.