Écosystème : définition, fonctionnement et exemples concrets

26 % des espèces évaluées en France sont considérées comme éteintes ou menacées. Et la cause principale de ce déclin, c'est la dégradation des écosystèmes dans lesquels elles vivent. Pourtant, le mot "écosystème" reste souvent flou : on l'utilise à toutes les sauces, y compris en dehors de l'écologie (l'écosystème d'une start-up, l'écosystème numérique...). Revenons à la définition scientifique, celle qui permet de comprendre pourquoi la destruction d'un marais ou l'abattage d'une forêt ne se résume jamais à la disparition d'un simple décor.

Le terme "écosystème" a été forgé en 1935 par le botaniste britannique Arthur Tansley. Il désigne une unité fonctionnelle composée de deux éléments indissociables :

• Le biotope (du grec bios, vie, et topos, lieu) : le milieu physico-chimique, c'est-à-dire l'ensemble des facteurs abiotiques — sol, eau, air, lumière, température, humidité, altitude, pH
• La biocénose (du grec bios, vie, et koinos, commun) : la communauté vivante, c'est-à-dire l'ensemble des organismes — bactéries, champignons, végétaux, animaux — qui peuplent ce biotope et interagissent entre eux

La formule est simple : écosystème = biotope + biocénose. Mais derrière cette addition se cachent des interactions d'une complexité considérable. Le biotope conditionne quelles espèces peuvent s'installer (un cactus ne pousse pas dans un marais). En retour, la biocénose modifie le biotope : les vers de terre aèrent le sol, les castors créent des retenues d'eau, les arbres modifient le microclimat local (Larousse — Écosystème).

Écosystème versus habitat et biome

Quelques distinctions utiles pour éviter les confusions :

Un écosystème n'a pas de taille prédéfinie. Une flaque d'eau temporaire abritant des larves de moustiques, des micro-algues et des bactéries constitue un écosystème au même titre que la forêt amazonienne. Ce qui compte, c'est l'existence d'interactions fonctionnelles entre le milieu et les organismes.

Un écosystème repose sur deux grands mécanismes : les flux d'énergie et les cycles de matière (ou cycles biogéochimiques). Sans eux, pas de vie possible.

Les flux d'énergie : du soleil aux décomposeurs

L'énergie entre dans la plupart des écosystèmes par le rayonnement solaire. Les organismes autotrophes — essentiellement les plantes vertes et certaines bactéries — captent cette énergie par photosynthèse et la transforment en matière organique. C'est le point de départ de toute la chaîne.

Les êtres vivants se répartissent en trois catégories fonctionnelles :

1. Les producteurs (ou autotrophes) : plantes, algues, cyanobactéries. Ils convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique via la photosynthèse. Ils sont le socle de l'écosystème
2. Les consommateurs (ou hétérotrophes) : les herbivores (consommateurs primaires), les carnivores (consommateurs secondaires et tertiaires), les omnivores. Ils tirent leur énergie en mangeant d'autres organismes
3. Les décomposeurs : bactéries, champignons, certains invertébrés (vers, cloportes). Ils dégradent la matière organique morte et restituent les nutriments au sol, bouclant le cycle

À chaque transfert d'un niveau trophique au suivant, environ 90 % de l'énergie est perdue sous forme de chaleur (respiration cellulaire). C'est pourquoi les chaînes alimentaires dépassent rarement quatre ou cinq maillons : il ne reste tout simplement plus assez d'énergie au sommet (Kartable — Écosystèmes, interactions dynamiques).

Les réseaux trophiques : plus complexes qu'une simple chaîne

Dans la réalité, les organismes ne forment pas de chaînes alimentaires linéaires mais des réseaux trophiques — des toiles d'interactions croisées où une même espèce peut être la proie de plusieurs prédateurs et se nourrir de plusieurs sources. Un renard mange des campagnols, des lapins, des baies et des insectes. Le retirer de l'écosystème provoque des effets en cascade imprévisibles.

C'est ce qu'on appelle un effet top-down : la disparition d'un prédateur entraîne la prolifération de ses proies, qui surexploitent leur propre nourriture, ce qui dégrade l'ensemble du système. L'exemple classique est la réintroduction des loups dans le parc de Yellowstone en 1995 : en régulant les populations de cerfs, les loups ont permis la régénération des saules et des trembles le long des rivières, ce qui a stabilisé les berges et modifié le cours des rivières.

Les cycles biogéochimiques

La matière, contrairement à l'énergie, circule en boucle dans un écosystème. Les principaux cycles sont :

• Le cycle du carbone : CO₂ atmosphérique → photosynthèse → matière organique → respiration/décomposition → CO₂. Les perturbations humaines (combustion fossile, déforestation) déséquilibrent ce cycle
• Le cycle de l'azote : fixation par les bactéries → assimilation par les plantes → transfert aux animaux → décomposition → dénitrification. L'agriculture intensive (engrais azotés) surcharge ce cycle et provoque l'eutrophisation des milieux aquatiques
• Le cycle de l'eau : évaporation → condensation → précipitations → ruissellement/infiltration → évaporation. Les écosystèmes forestiers jouent un rôle majeur dans la régulation de ce cycle (évapotranspiration)

On distingue deux familles principales, subdivisées en de nombreux sous-types.

Les écosystèmes terrestres

Les écosystèmes aquatiques

Les écosystèmes de transition

Certains écosystèmes se situent à l'interface entre deux milieux. Les estuaires (rencontre eau douce/eau salée), les littoraux (interface terre/mer) et les zones humides en sont les exemples les plus connus. Ces écotones — zones de transition entre deux écosystèmes — abritent souvent une biodiversité particulièrement élevée, car ils combinent les espèces des deux milieux adjacents.

La forêt tempérée : une cathédrale vivante

Une forêt tempérée européenne comme la forêt de Fontainebleau abrite environ 6 600 espèces animales et végétales. Son biotope — sol argilo-siliceux, précipitations de 600 à 700 mm/an, température moyenne de 11 °C — conditionne une biocénose structurée en strates : la strate arborescente (chênes, hêtres, pins), la strate arbustive (noisetiers, houx), la strate herbacée (fougères, anémones) et la strate muscinale (mousses, lichens).

Le sol forestier est un écosystème à lui seul : un gramme de sol forestier contient jusqu'à un milliard de bactéries et 100 mètres de filaments fongiques. Les champignons mycorhiziens forment des réseaux souterrains — parfois appelés "wood wide web" — qui connectent les racines des arbres entre eux et facilitent les échanges de nutriments et de signaux chimiques.

Le récif corallien : un oasis menacé

Les récifs coralliens ne couvrent que 0,2 % de la surface des océans, mais abritent environ 25 % des espèces marines connues. Le corail lui-même n'est pas une plante mais un animal (cnidaire) qui vit en symbiose avec des micro-algues (zooxanthelles). Ces algues fournissent au corail jusqu'à 90 % de son énergie par photosynthèse, tandis que le corail leur offre un abri et des nutriments.

Quand la température de l'eau dépasse un certain seuil — souvent 1 °C au-dessus de la moyenne estivale — les coraux expulsent leurs zooxanthelles. C'est le blanchissement corallien. Si le stress thermique est bref, les coraux peuvent se rétablir. S'il dure, ils meurent. Depuis 2023, la Grande Barrière de Corail a connu des épisodes de blanchissement massif sur plus de 70 % de sa surface.

La zone humide : un écosystème aux services irremplaçables

Les zones humides — marais, tourbières, prairies inondables, mangroves — comptent parmi les écosystèmes les plus productifs de la planète. En France, leur valeur économique est estimée entre 75 000 et 395 000 euros par hectare, avec une médiane de 213 000 euros par hectare, selon les évaluations du Commissariat général au développement durable (CGDD — Valeur des services écosystémiques, février 2025).

Elles jouent un rôle tampon irremplaçable : elles absorbent les crues, filtrent les polluants, rechargent les nappes phréatiques et stockent du carbone. Les tourbières, qui ne couvrent que 3 % des terres émergées, stockent environ 30 % du carbone des sols mondiaux. Malgré ces services, la France a perdu environ 60 000 hectares de zones humides entre 1990 et 2018 par artificialisation (SDES — Bilan environnemental 2024).

Les écosystèmes ne sont pas figés. Ils subissent en permanence des perturbations — incendies, tempêtes, crues, sécheresses — et disposent de mécanismes de récupération. C'est ce qu'on appelle la résilience écologique : la capacité d'un écosystème à absorber une perturbation et à retrouver un état fonctionnel (Planet-Vie / ENS — Stabilité des écosystèmes).

La succession écologique

Après une perturbation majeure — un incendie de forêt, une coulée de lave, l'abandon d'un champ cultivé —, l'écosystème ne revient pas instantanément à son état initial. Il passe par une série d'étapes appelée succession écologique :

1. Colonisation pionnière : des espèces opportunistes (mousses, lichens, herbes annuelles) s'installent sur le milieu perturbé
2. Stade herbacé : des graminées et plantes vivaces forment un couvert continu
3. Stade arbustif : des buissons et jeunes arbres pionniers (bouleaux, saules) apparaissent
4. Stade forestier : des espèces à croissance lente (chênes, hêtres) finissent par dominer et former le climax — l'état d'équilibre théorique de l'écosystème

Ce processus peut prendre des décennies, voire des siècles. Et il ne mène pas toujours au même résultat : si les conditions du biotope ont changé (climat, pollution, espèces invasives), l'écosystème peut basculer vers un nouvel état stable, parfois très différent du précédent.

Les seuils de basculement

Au-delà d'un certain niveau de dégradation, un écosystème atteint un point de bascule (tipping point) au-delà duquel il ne peut plus se rétablir. Le passage est souvent brutal et irréversible à l'échelle humaine. Quelques exemples documentés :

• Forêt amazonienne : au-delà de 20 à 25 % de déforestation, certaines études suggèrent que la forêt pourrait basculer en savane, car elle ne produirait plus assez d'humidité par évapotranspiration pour entretenir ses propres pluies
• Récifs coralliens : un réchauffement de plus de 1,5 °C au-dessus des niveaux préindustriels entraînerait la perte de 70 à 90 % des récifs coralliens tropicaux (GIEC, rapport spécial 2018)
• Permafrost : le dégel du pergélisol libère du méthane et du CO₂ piégés, accélérant le réchauffement qui cause le dégel — une boucle de rétroaction positive

La notion de services écosystémiques, formalisée par l'Évaluation des écosystèmes pour le millénaire (2005), classe les bénéfices que les écosystèmes procurent à l'humanité en quatre catégories :

Ces services ne sont pas gratuits au sens économique : leur destruction a un coût. La pollinisation par les insectes, à elle seule, représente une valeur estimée entre 235 et 577 milliards de dollars par an au niveau mondial. En France, environ 84 % des cultures et 78 % des espèces à fleurs dépendent au moins partiellement de la pollinisation animale (biodiversité.gouv.fr — Pressions sur la biodiversité).

L'IPBES (Plateforme intergouvernementale sur la biodiversité et les services écosystémiques) identifie cinq pressions majeures, classées par ordre d'impact décroissant :

1. Changement d'usage des terres et des mers : déforestation, urbanisation, agriculture intensive, artificialisation. En France, 25 000 hectares de milieux naturels sont détruits chaque année en moyenne
2. Surexploitation des ressources : surpêche, braconnage, prélèvements excessifs. L'exploitation directe concerne 33 % des espèces marines menacées
3. Changement climatique : modification des aires de répartition, décalage des saisons, événements extrêmes plus fréquents
4. Pollutions : pesticides, plastiques, nutriments (eutrophisation), polluants émergents (PFAS, perturbateurs endocriniens)
5. Espèces exotiques envahissantes : introduction d'espèces qui entrent en compétition avec les espèces locales ou les prédatent (écrevisse de Louisiane, frelon asiatique, renouée du Japon)

Ces pressions agissent souvent de manière combinée et synergique : un écosystème fragilisé par la pollution résiste moins bien au changement climatique, qui à son tour favorise l'installation d'espèces invasives (notre-environnement.gouv.fr — Menaces sur la biodiversité).

Quelle est la différence entre un écosystème et un biotope ?

Le biotope est le milieu physique (sol, eau, climat, lumière). L'écosystème englobe le biotope et la biocénose (les êtres vivants), plus toutes les interactions entre les deux. Le biotope est un composant de l'écosystème, pas son synonyme.

Un écosystème peut-il être artificiel ?

Oui. Un étang de jardin, un champ cultivé, une ville ou même un aquarium sont des écosystèmes — certes fortement modifiés par l'homme, mais dans lesquels des organismes interagissent avec un milieu physique. Les écologues parlent d'écosystèmes anthropisés. L'écologie urbaine étudie par exemple les interactions entre espèces végétales et animales dans les villes (pigeons, renards urbains, adventices des trottoirs).

Pourquoi la disparition d'une seule espèce peut-elle déstabiliser un écosystème ?

Parce que les espèces sont connectées par des réseaux d'interactions (prédation, pollinisation, symbiose, compétition). Certaines espèces jouent un rôle disproportionné par rapport à leur abondance : on les appelle espèces clés de voûte. Leur disparition provoque des effets en cascade. L'exemple classique est la loutre de mer du Pacifique : sans elle, les oursins prolifèrent et détruisent les forêts de kelp, ce qui affecte des centaines d'autres espèces.

Combien d'écosystèmes existe-t-il sur Terre ?

Il n'existe pas de réponse unique, car la délimitation d'un écosystème dépend de l'échelle d'observation choisie. La classification la plus courante distingue une vingtaine de grands biomes (forêt tropicale, toundra, récif corallien, etc.), mais chaque biome contient une multitude d'écosystèmes locaux. La Liste rouge des écosystèmes de l'UICN, lancée en 2014, tente d'établir un inventaire mondial standardisé.

Les écosystèmes marins sont-ils plus menacés que les terrestres ?

Les deux subissent des pressions majeures, mais les écosystèmes marins souffrent d'un déficit d'attention et de connaissance. L'océan absorbe environ 30 % du CO₂ émis par l'homme et plus de 90 % de l'excès de chaleur, ce qui provoque acidification et réchauffement. Les récifs coralliens, les mangroves et les herbiers marins comptent parmi les écosystèmes les plus menacés de la planète.

• IPBES — Rapport d'évaluation mondiale sur la biodiversité (2019)
• Planet-Vie / ENS — Stabilité des écosystèmes et réponse aux perturbations
• Évaluation française des écosystèmes et des services écosystémiques — EFESE (Ministère de la Transition écologique)
• France Stratégie — Mettre en valeur(s) la biodiversité (2024)

• Larousse — Encyclopédie : Écosystème
• Kartable — Les écosystèmes : interactions dynamiques entre êtres vivants et milieu
• Planet-Vie / ENS — Stabilité des écosystèmes et réponse aux perturbations
• CGDD — Estimer la valeur future des services écosystémiques (février 2025)
• Forum économique mondial — Valeur des services écosystémiques
• SDES — La biodiversité en France, bilan environnemental 2024
• biodiversité.gouv.fr — Les 5 pressions responsables de l'effondrement de la biodiversité
• notre-environnement.gouv.fr — Les menaces sur la biodiversité
• NatureFrance — 2013-2023 : 10 ans de déclin de la biodiversité en chiffres