Une population de 9,5 milliards d'humains est prévue au milieu du XXIème siècle. Nourrir la population mondiale est un défi majeur qui ne peut être relevé sans intégrer des considérations géopolitiques, socio-économiques et environnementales.

Les questions qui se posent désormais à chacun, dans sa vie de citoyen, tant au niveau individuel que collectif, et à l'humanité concernant la satisfaction des besoins alimentaires sont complexes.

Comment l’agriculture de demain pourra répondre à la demande grandissante de nourriture tout en considérant les enjeux environnementaux à l’échelle mondiale ?

Parmi les réponses envisageables on envisagera l'accroissement de la production agricole, (chapitre 1) la conservation des aliments et leurs transformations (chapitre 2).

Chapitre 1 :

Pour obtenir, par l’amélioration des pratiques culturales, une augmentation des rendements et de la productivité agricoles, dans un contexte de développement des populations mondiales, il est désormais nécessaire de prendre en compte :

- l'impact sur l'environnement, dont les interactions et les échanges entre les êtres vivants et leurs milieux, et la gestion durable des ressources que représentent le sol et l’eau ;

- les conséquences sur la santé.

Chapitre 2 :

Puis, on abordera les processus physiques, chimiques et biologiques de la transformation et de la conservation des aliments et les données qui nous permettront d'adopter des comportements responsables en matière de risque alimentaire.

Chapitre 1 : Vers une agriculture durable à l’échelle planétaire…

I. Comparaison Agrosystème / Ecosystème.

A) Définitions.

L’agriculture repose sur la création et la gestion d’agrosystèmes dans le but de fournir des produits (dont les aliments) nécessaires à l’humanité.

Un écosystème est formé par l’ensemble des êtres vivants (=biocénose) d’un milieu (=biotope) et de leurs interactions.

Un agrosystème est un écosystème artificiel, créé et entretenu par l’Homme afin d'obtenir des productions avec un rendement maximum.

B) L’agrosystème : un écosystème déséquilibré par l’action de l’Homme.

Dans un agrosystème, le prélèvement et la forte production de végétaux supposent des exportations importantes de minéraux du sol et donc un épuisement du sol à long terme contrairement à un écosystème naturel où il y a un retour au sol.

Dans les différents écosystèmes, le monde vivant s’organise en chaînes alimentaires et la matière vivante passe d’un maillon à l’autre de ces chaînes. Ces règles de base du fonctionnement du monde vivant régissent aussi les écosystèmes créées par l’homme qui sont les agrosystèmes.

1. Bilans de matière et d’énergie des agro- et écosystèmes.

Dans les écosystèmes, les végétaux chlorophylliens sont à la base des réseaux alimentaires : ce sont les seuls à produire de la matière organique à partir de matière minérale et d’énergie lumineuse. Ce sont des producteurs primaires. Les animaux sont des producteurs secondaires mais également des consommateurs : ils consomment la matière organique d’autres êtres vivants animaux ou végétaux pour produire leur propre matière organique.

La production végétale est donc à la base de la production animale et d’une partie de la production humaine.

Dans un écosystème les bilans de matière et d’énergie sont globalement à l’équilibre, c’est-à-dire que la matière ou biomasse produite équivaut à celle qui est recyclée (pertes minimes) ; de même pour l’énergie.

Mais dans un agrosystème, la récolte est une exportation de biomasse et d’énergie qui déséquilibre les bilans de matière et d’énergie.

2. Les rendements des réseaux alimentaires.

Rendement : Rapport entre une masse de matière produite et une masse de matière ingérée.

Biomasse : Masses des êtres vivants présents dans un milieu donné à un moment donné (elle est estimée par unité de surface en milieu terrestre et en unité de volume en milieu aquatique).

La production de la matière animale nécessite une production de matière végétale quantitativement plus importante.

Lors du passage d’un maillon à un autre de la chaine alimentaire il existe de nombreuses pertes d’énergie : des pertes par respiration, des pertes correspondants à de la matière ingérée non assimilée (excréments). Environ 10 % seulement de la matière ingérée permet de fabriquer de la matière organique.

La production végétale étant à la base de la production animale, elle doit donc être importante, et ceci d’autant plus que la chaîne alimentaire est longue.

è Construction et compréhension d’une pyramide des biomasses.

Calcul du rendement : rendement = masse de matière produite par le consommateur / masse de matière ingérée par le même consommateur. (è en moyenne 10%)

La consommation de viande ne cesse d’augmenter mais cette tendance n’est pas sans conséquences sur notre environnement comme sur notre santé.

En effet, l’élevage en particulier bovin est le plus gourmand en eau et en surface de sol nécessaire. Il est aussi le plus important émetteur de CO2 et de méthane, deux gaz à effet de serre directement incriminés dans le phénomène de réchauffement global.

Donc, consommer de la viande plutôt que des produits végétaux et certaines viandes en particulier n’a pas le même impact sur l’environnement.

3. Productivité et rendement des agrosystèmes.

La productivité correspond à la production de biomasse par unité de surface et par unité de temps.

On vient de l’expliquer, dans l’écosystème la biomasse végétale constitue le premier niveau du réseau trophique ; les herbivores l’utilisent pour fabriquer leur propre matière vivante, puis les carnivores font de même en consommant les herbivores. Enfin les décomposeurs se nourrissent des restes d’êtres vivants et recyclent les molécules organiques en molécules minérales utilisables à nouveau par les végétaux.

Au sein d’un écosystème naturel, la matière est donc en majeure partie recyclée localement ce qui n’est pas le cas dans un agrosystème, d’où la nécessité des apports extérieurs= intrants et en particulier engrais.

II. Un agrosystème exige un entretient constant pour augmenter les rendements.

Un entretient est nécessaire pour lutter contre les ennemis des cultures : (qui sont)

- Les parasites (champignons microscopiques, bactéries, virus) qui occasionnent de nombreuses maladies.

- Les ravageurs (larves, rongeurs, oiseaux, insectes) qui se nourrissent des cultures.

- Les plantes adventices (mauvaises herbes) qui étouffent les plantes cultivées et/ou entrent en compétition avec elles.

Les moyens de lutte phytosanitaires sont très diversifiés, on distingue :

- La lutte chimique qui utilise des pesticides spécifiques (insecticides, herbicides, fongicides).

- La lutte biologique qui utilise des moyens naturels : utilisation d'ennemis naturels contre les ravageurs par ex.

Pour augmenter ces rendements deux axes de travail sont utilisés : augmenter la biomasse produite ou limiter les pertes.

Rq : Elevage ou culture de type intensif sont très couteux en énergie, en particulier en fossile

A) L’apport nutritif des engrais.

L’Homme compense l’exportation de la biomasse et donc des ions minéraux par l’apport d’engrais (N, P, K, Ca) pour éviter l’épuisement des sols. Cela permet une productivité accrue de l’agrosystème.

Mais ces apports doivent être contrôlés en effet il existe une dose et une qualité d’engrais optimale pour chaque espèce végétale.

L’agriculture intensive s’accompagne d’épandages d’engrais chimiques à base essentiellement de phosphates et de nitrates qui peuvent se retrouver dans les nappes phréatiques…

Ces apports peuvent être faits de façon très variée et plus ou moins raisonnée suivant le type de culture.

B) La lutte contre les ennemis des cultures.

Il existe de nombreux ennemis naturels aux cultures (plantes adventices=mauvaises herbes, insectes ravageurs, parasites…).

Il existe des moyens de lutte phytosanitaire variés :

Ø utilisation de pesticides : substances chimiques actives contre les nuisibles (herbicide, insecticide…)

Ø lutte biologique : utilisation d’ennemis naturel des ravageurs (Ex. : les coccinelles ennemis des pucerons), d’hormones …

L’agriculteur devra donc choisir en connaissance de cause les traitements utilisés et adaptés éventuellement les doses d’intrants en fonction des besoins réels du sol ou de la culture, mais le consommateur peut aussi agir en consommant les produits ayant un impact écologique moindre.

De plus, les engrais utilisés consomment des énergies fossiles et minières (pour leur fabrication, leur épandage) qui ne sont pas inépuisables. A terme ces ressources poseront problème, de même que les surfaces cultivables et l’eau.

Tous ces facteurs font craindre une crise alimentaire et écologique.

Les apports exogènes d’engrais et de pesticides en particulier sur un agrosystème induisent des « déséquilibres biologiques» et des pollutions qui peuvent nuire à la santé humaine et animale. (cf. plus loin)

C) L’amélioration de la production secondaire.

L’homme pour augmenter cette productivité peut agir pour augmenter le rendement en améliorant la productivité (exemple : alimentation de la vache et production de lait par jour) ou en limitant les pertes (exemple : probiotiques assurant la bonne santé des animaux d’élevage).

Mais là encore, les pratiques ne sont pas sans risque pour la santé et/ou l’environnement (bactéries résistantes aux antibiotiques, etc.)

III. L’amélioration des races et des variétés végétales.

A) Principes et conséquences de la sélection génique.

L’Homme sélectionne les espèces cultivées ou d’élevage pour augmenter la production et les rendements.

Pour cela, des croisements sont réalisés et permettent d’obtenir des variétés végétales aux caractéristiques homogènes et présentant une vigueur hybride (ou effet d’hétérosis) ; il s’agit du fait de présenter une nouvelle combinaison de caractères faite des caractères recherchés lors du croisement et de propriétés nouvelles et avantageuses.

Par la suite, ces variétés sont sélectionnées et des techniques permettent pour certaines de les multiplier en conservant leurs caractéristiques = sans avoir recours à la reproduction sexuée c’est-à-dire par reproduction végétative (ex. du bouturage de la pomme de terre).

Leurs performances peuvent être remarquables, mais nécessitent le recours à des pratiques agricoles souvent polluantes, donc dangereuses pour l’environnement et la santé.

B) Obtention de variétés génétiquement modifiées et clonage.

La modification des plantes cultivées par transgénèse pourrait permettre de réduire l’utilisation de pesticides, de valoriser de nouvelles terres et ressources en eau, ou encore d’améliorer certaines qualités des aliments.

Cependant, les plantes transgéniques ne participeront à un développement durable que si leur utilisation s’inscrit dans un commerce équitable des semences et des produits agricoles et si ces cultures respectent l’environnement et la santé.

Néanmoins, nourrir les Hommes fait et fera appel à l’agriculture qui devra donc être raisonnée pour tenir compte des enjeux planétaires.

IV. Impact des pratiques agricoles sur l’environnement et la santé.

A) Impact des pratiques agricoles sur l’environnement.

1. Nitrates et eutrophisation : les marées vertes.

L’apport en grande quantité d’engrais et de pesticides peut déséquilibrer un écosystème naturel proche.

En effet leur utilisation excessive peut être la cause de pollution : les engrais chimiques sont solubles et peuvent être entraînés par les eaux de ruissellement ou par infiltration dans les eaux superficielles (rivières, lacs, étangs) ou dans les nappes phréatiques. Là, ils servent d’engrais à des algues vertes qui prolifèrent et vont jusqu’à asphyxier l’écosystème. Des espèces disparaissent du fait de l’excès des algues vertes c’est l’eutrophisation.

L’eutrophisation est favorisée par : certaines pratiques agricoles, l’absence de relief, l’excès de lumière (donc pb printanier ou estival), la pollution des villes, l’absence de cultures retenant les ions du sol. (CAH)

Ce phénomène appelé aussi marée verte sur le littoral ou coulée verte dans les rivières est de plus en plus courant.

2. Problèmes liés à l’irrigation.

Là encore on remarque que les cultures sont moins gourmandes en eau que les produits de l’élevage et que la viande de bœuf remporte encore le premier prix du consommateur d’eau. De plus certaines techniques d’arrosage sont plus efficaces que d’autres.

C’est donc au producteur de pratiquer une culture raisonnée et économe en eau et au consommateur de pratiquer des choix éclairés concernant son alimentation.

B) Impact des pratiques agricoles sur la santé.

1. Pesticides et bioaccumulation en bout de chaîne alimentaire.

Les produits phytosanitaires présentent aussi des risques environnementaux d’autant plus importants lorsqu’ils ne sont pas biodégradables. En effet, leur solubilité les répartit facilement dans tout un écosystème et même au-delà. On les retrouve dans des organismes vivants très éloignés de ceux visés par le traitement où ils peuvent avoir des effets toxiques importants.

L’homme, étant en fin d’une chaîne trophique, est extrêmement concerné par le phénomène de bioaccumulation. (Problème des poissons gras qui sont en fin de chaîne dans l’écosystème marin.)

2. Effets des pesticides sur la procréation humaine.

De plus, dans l’eau de nos robinets par exemple, d’autres produits sont retrouvés et ont un impact sur la santé : les nitrates sont cancérigènes à faible dose et à forte dose ils entraînent une asphyxie pouvant être mortelle, en particulier chez les nourrissons.

Certains pesticides se comportent comme des hormones impliquées dans la reproduction (du fait de leur ressemblance moléculaire par exemple), on les appelle “hormon like”. Ils sont directement responsables de la baisse de fertilité de la population humaine et parfois même de cancers.

3. Des antibiotiques dans l’alimentation animale aux conséquences graves.

La sur exposition aux antibiotiques du fait de leur utilisation dans l’alimentation animale entraîne l’apparition de souches de bactéries résistantes et diminue les chances de traitement chez l’Homme en cas d’exposition à un de ces germes résistants. En effet les antibiotiques utilisés pour traiter les animaux sont les mêmes que ceux utilisés pour traiter les humains et certains germes sont aussi nocifs pour l’Homme que pour l’animal.

V. Quelle agriculture et quel modèle de consommation pour demain ?

A) Lutte phytosanitaire respectueuse ?

Il existe des pratiques culturales qui limitent voire réduisent à néant l’utilisation des produits chimiques. C’est le cas des luttes biologiques contre des nuisibles = exemple des pucerons dévorés par des coccinelles…

On peut aussi citer les pratiques visant à combiner les cultures pour que les plantes “s’entraident” = push & pull system.

On rétablit aussi par exemple les haies et les zones enherbées qui permettent un respect de la biodiversité et la cohabitation avec les ennemis des ravageurs potentiels de la culture.

B) Vers un rééquilibrage des entrées et sorties ?

Une autre approche vise à limiter les apports exogènes, d’engrais par exemple en laissant une partie de la production retourner à la terre en étant livrée aux décomposeurs. Il s’agira alors de couper un peu plus haut lors des récoltes, de privilégier le semis direct…

Le paillage peut aussi réduire les apports en eau nécessaires puisque cela limite l’évaporation, de même pour limiter l’apport d’eau on préfèrera la micro-irrigation à l’inondation ou à l’arrosage.

C) Manger autrement : le bio ? les A.M.A.Ps ?

Consommer responsable !

Bilan :

La prise de conscience doit être collective : les enjeux environnementaux sont considérables.

Les agrosystèmes industriels consomment de grandes quantités d’énergies fossiles, d’eau, de pesticides et d’engrais. Ils réduisent beaucoup la biodiversité naturelle, mais permettent de nourrir une population citadine croissante.

Consommer de la viande nécessite la consommation de 10 Kg de végétaux, donc nos choix alimentaires peuvent aggraver ou atténuer la dégradation de l’environnement planétaire.

Un apport excessif de nitrates et phosphates entraîne l’eutrophisation des eaux de surface. En excès dans l’eau de boisson ceux-ci sont très dangereux pour la santé.

Les pesticides peu dégradables, contaminent l’environnement et subissent une bioaccumulation dans les réseaux trophiques qui aggrave leur toxicité.

L’obtention de nouvelles races animales et variétés végétales par sélection génique et par transgénèse permet d’améliorer les performances agricoles. Mais ces techniques ont des imacts sur l’environnement et sur la santé dont il faut tenir compte dans une perspective de développement durable.

Mettre en place une agriculture plus raisonnée est donc une cause mondiale à défendre. Le choix des pratiques culturales et d’élevage doit concilier la demande grandissante liée à la population mondiale en croissance et la gestion durable de l’eau, de la biodiversité, de l’environnement et de la santé humaine.

biolycée

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mardi 3 mai 2016

et voici le chapitre 1!

Thème : Nourrir l'humanité

Introduction :