Sciences de la vie et de la Terre · Seconde · Agrosystèmes et développement durable · 2e Trimestre

Les intrants et extrants des agrosystèmes

Les élèves identifient les intrants (engrais, pesticides, eau) et les extrants (récoltes, déchets) des agrosystèmes.

• Programmes Officiels
• MEN: Lycee - Fonctionnement des agrosystèmes
• MEN: Lycee - Production de biomasse

À propos de ce thème

Ce thème examine les conséquences environnementales des pratiques agricoles intensives. Les élèves étudient comment l'usage massif d'intrants chimiques (engrais, pesticides) et la mécanisation lourde impactent les écosystèmes à court et long terme. L'accent est mis sur la pollution des eaux par les nitrates, l'érosion des sols et la chute de la biodiversité locale.

L'objectif est de comprendre que l'agrosystème n'est pas isolé : ses surplus se déversent dans l'environnement global. Les élèves analysent des phénomènes comme l'eutrophisation des eaux ou la disparition des insectes pollinisateurs. Ce sujet invite à une réflexion critique sur les limites du modèle agricole actuel. Les activités de résolution de problèmes basées sur des données réelles de pollution locale permettent aux élèves de lier les concepts biologiques à leur territoire.

Questions clés

1. Décrivez les principaux intrants nécessaires au fonctionnement d'un agrosystème intensif.
2. Expliquez pourquoi l'exportation de biomasse nécessite un apport constant d'intrants.
3. Analysez les conséquences de l'utilisation excessive de certains intrants sur l'environnement.

Objectifs d'apprentissage

• Analyser les flux d'intrants (eau, engrais, pesticides) et d'extrants (récoltes, déchets) dans différents types d'agrosystèmes.
• Comparer l'impact environnemental des intrants dans un agrosystème intensif par rapport à un agrosystème extensif.
• Expliquer le lien entre l'exportation de biomasse (récoltes) et la nécessité d'un apport continu d'intrants pour maintenir la productivité.
• Évaluer les conséquences écologiques de l'utilisation excessive d'engrais azotés sur la qualité des eaux de surface et souterraines.

Avant de commencer

Les bases de l'écologie : flux d'énergie et cycles de matière

Pourquoi : Les élèves doivent avoir compris les notions de chaîne alimentaire, de réseau trophique et de cycles biogéochimiques (eau, carbone, azote) pour saisir les transferts dans un agrosystème.

Fonctionnement des plantes : nutrition et photosynthèse

Pourquoi : La compréhension de l'absorption des nutriments par les racines et de la production de matière organique par les plantes est essentielle pour comprendre le rôle des engrais et l'exportation de biomasse.

Vocabulaire clé

Intrant	Substance ou ressource apportée de l'extérieur à un agrosystème pour en améliorer le fonctionnement ou la production. Exemples : engrais, pesticides, eau d'irrigation.
Extrant	Produit ou déchet résultant du fonctionnement d'un agrosystème. Exemples : récoltes, résidus de culture, effluents d'élevage.
Agrosystème intensif	Système agricole caractérisé par une forte utilisation d'intrants et une production élevée par unité de surface, souvent au détriment de la biodiversité et avec des impacts environnementaux marqués.
Biomasse	Quantité totale de matière organique produite par les organismes vivants dans un écosystème donné. Dans un agrosystème, la récolte exporte une partie de cette biomasse.
Eutrophisation	Enrichissement excessif d'un milieu aquatique en nutriments (notamment nitrates et phosphates issus des engrais), provoquant une prolifération d'algues et une dégradation de la qualité de l'eau.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La pollution agricole ne concerne que les champs.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les polluants circulent via le cycle de l'eau et les chaînes alimentaires. Les nitrates finissent dans les nappes phréatiques et les pesticides peuvent se retrouver loin de leur lieu d'épandage. L'utilisation de cartes de bassins versants aide à visualiser ce transport.

Idée reçue courante

Le labour est toujours bon pour la terre car il l'aère.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Un labour trop profond détruit la structure du sol, tue les vers de terre et favorise l'érosion. L'observation de carottes de sol avec et sans travail de la terre permet de comparer la richesse biologique et la stabilité du milieu.

Idées d'apprentissage actif

Étude de cas: La marée verte en Bretagne

À partir de documents sur le cycle de l'azote et de cartes de pollution, les élèves doivent expliquer le lien entre l'élevage intensif de porcs, le lessivage des nitrates et la prolifération des algues vertes sur les côtes. Ils proposent des solutions pour limiter ce flux.

50 min·Petits groupes

Expérimentation : L'érosion des sols

Les élèves comparent le ruissellement de l'eau sur deux bacs de terre : l'un nu (simulant un champ labouré) et l'autre couvert de végétation. Ils mesurent la quantité de terre emportée pour comprendre le rôle protecteur des racines et de la couverture végétale.

45 min·Binômes

Débat formel: Abeilles vs Pesticides

Un groupe joue le rôle d'apiculteurs, un autre d'agriculteurs céréaliers et un troisième de scientifiques. Ils doivent débattre de l'interdiction d'un insecticide en utilisant des arguments sur les services écosystémiques (pollinisation) et les besoins de production.

40 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les agriculteurs céréaliers de la Beauce ajustent leurs apports d'engrais azotés en fonction des prévisions météorologiques et des analyses de sol pour optimiser le rendement tout en limitant le lessivage des nitrates vers les nappes phréatiques.
• Les techniciens de rivières surveillent la concentration en pesticides dans les cours d'eau après les épisodes de pluie pour évaluer l'efficacité des mesures de réduction de la pollution diffuse d'origine agricole.
• Les entreprises de transformation agroalimentaire, comme celles produisant des jus de fruits ou des conserves, gèrent les coproduits et déchets issus de leurs lignes de production, qui sont des extrants de l'agrosystème transformé.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Présentez aux élèves un schéma simplifié d'une exploitation agricole (ex: une ferme laitière). Demandez-leur d'identifier et de lister au moins trois intrants nécessaires à son fonctionnement et deux extrants produits. Les élèves peuvent écrire leurs réponses sur une ardoise ou un papier.

Question de discussion

Posez la question suivante : 'Si l'on exporte une grande quantité de blé d'une parcelle chaque année, pourquoi est-il inévitable d'ajouter des engrais pour maintenir la récolte suivante ?' Animez une discussion collective pour faire émerger la notion de cycle des nutriments et de bilan.

Billet de sortie

Distribuez une fiche avec deux colonnes : 'Intrants' et 'Extrants'. Demandez aux élèves de classer une liste de termes (ex: pluie, maïs récolté, tracteur, lisier, pomme de terre, herbicide) dans la colonne appropriée. Ajoutez une question : 'Quel intrant est souvent utilisé en excès et peut polluer les rivières ?'

Questions fréquentes

C'est quoi l'eutrophisation ?

C'est l'apport excessif de nutriments (nitrates, phosphates) dans un milieu aquatique. Cela provoque une explosion d'algues qui, en mourant et se décomposant, consomment tout le dioxygène de l'eau, entraînant la mort des poissons et des autres organismes.

Pourquoi les pesticides sont-ils un problème pour la biodiversité ?

Ils sont souvent peu sélectifs et tuent des insectes utiles comme les pollinisateurs ou les prédateurs naturels des ravageurs. De plus, certains s'accumulent le long de la chaîne alimentaire (bioaccumulation), atteignant des doses toxiques pour les oiseaux ou les mammifères.

Comment l'agriculture peut-elle polluer l'air ?

L'épandage d'engrais et les déjections animales libèrent de l'ammoniac et des oxydes d'azote. Ces gaz contribuent à la formation de particules fines et au réchauffement climatique. Les engins agricoles émettent aussi du CO2 lors du travail du sol.

En quoi les simulations de pollution aident-elles à la prise de conscience ?

Les impacts environnementaux sont souvent invisibles ou lointains. En réalisant des expériences sur l'érosion ou en analysant des données locales, les élèves voient les conséquences directes des choix techniques. Cela transforme un discours écologique général en une compréhension scientifique des mécanismes de dégradation.