Un écosystème est un ensemble dynamique d'organismes vivants (la biocénose) interagissant avec leur environnement physique (le biotope). Les écosystèmes peuvent varier en taille, en complexité et en biodiversité, allant des écosystèmes aquatiques tels que les lacs, les rivières et les océans aux écosystèmes terrestres tels que les forêts, les prairies, les déserts et les zones humides. Dans un écosystème, les interactions entre les organismes vivants  et leur environnement peuvent prendre différentes formes (la compétition pour les ressources, la prédation, la symbiose, etc.). Ces interactions contribuent à maintenir l'équilibre et la stabilité de l'écosystème, bien que ceux-ci puissent être perturbés par des facteurs tels que les espèces envahissantes, les changements climatiques, la pollution, la déforestation ou d'autres activités humaines. (La biosphère).

Composantes d'un écosystème.
Les composantes d'un écosystème incluent des éléments vivants (composantes biotiques) et non vivants (composantes abiotiques). 

Composantes biotiques.
Parmi les biotiques, on trouve les producteurs (comme les plantes, algues et cyanobactéries) qui captent l'énergie solaire via la photosynthèse, les consommateurs (herbivores, carnivores et omnivores), les décomposeurs (champignons, bactéries) qui recyclent les matières organiques, et d'autres organismes comme les micro-organismes. 

Composantes abiotiques.
Les composantes abiotiques comprennent l'eau, l'air, le sol, la température, la lumière, les minéraux et les éléments chimiques. Ces éléments interagissent pour permettre la circulation de l'énergie (via les chaînes alimentaires), le cycle des nutriments (carbone, azote, etc.) et la stabilité de l'écosystème.

Fonctions clés des écosystèmes.
L'énergie solaire est transformée en matière organique par les producteurs, puis transmise le long des chaînes alimentaires. Les éléments comme le carbone ou l'azote circulent entre les organismes et l'environnement (ex : cycle du carbone via la photosynthèse et la respiration). Les écosystèmes s'auto-régulent (ex : prédation, compétition) pour maintenir un équilibre (homéostasie).

Circulation de l'énergie.
L'énergie dans les écosystèmes provient principalement du Soleil et s'écoule de manière unidirectionnelle (elle ne circule pas en cycle comme les nutriments). Elle est captée par les producteurs (végétaux, algues) via la photosynthèse, transformant l'énergie lumineuse en matière organique (glucides). Cette énergie est ensuite transmise le long des chaînes alimentaires vers les consommateurs : herbivores (qui mangent les producteurs), carnivores (qui mangent d'autres animaux), et omnivores. À chaque transfert, une grande partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur (due aux processus métaboliques comme la respiration), et seules environ 10 % sont intégrées dans le niveau trophique suivant. Les décomposeurs (champignons, bactéries) dégradent les matières organiques (déchets, cadavres), relarguant des minéraux dans l'environnement, mais l'énergie reste perdue pour l'écosystème. Ce flux irréversible d'énergie explique la structure pyramidale des écosystèmes et la nécessité d'un apport continu de lumière solaire pour leur fonctionnement.

Cycles des nutriments.
Les cycles des nutriments dans les écosystèmes sont une suite de processus par lesquels les éléments essentiels (carbone, azote, phosphore, soufre, eau, etc.) sont recyclés entre les composantes biotiques (organismes) et abiotiques (environnement). Ces cycles sont fermés (contrairement au flux linéaire de l'énergie) et impliquent des transformations chimiques et des échanges entre l'atmosphère, le sol, l'eau et les organismes.

• Le cycle du carbone commence par la photosynthèse des producteurs, qui captent le CO2 de l'air pour le transformer en glucose. Les consommateurs absorbent ensuite le carbone en mangeant les plantes ou d'autres animaux. À la mort des organismes ou via la respiration, le carbone est relâché sous forme de CO2 par les décomposeurs ou les émissions directes. Le carbone peut aussi être stocké temporairement dans les roches ou les océans.

• Le cycle de l'azote nécessite des bactéries pour transformer l'azote atmosphérique (N2) en formes utilisables (nitrates ou ammonium) par les plantes (processus de fixation azotée). Les plantes l'assimilent pour former des protéines, transmises aux herbivores, puis aux carnivores. Les décomposeurs dégradent les matières organiques en ammonium (minéralisation), qui est converti en nitrates (nitrification), avant d'être éventuellement rétabli en N2 par d'autres bactéries (dénitrification), retournant dans l'atmosphère.

• Le cycle de l'eau implique l'évaporation des océans, la condensation en nuages, la précipitation sous forme de pluie ou neige, et l'infiltration dans le sol ou le ruissellement vers les cours d'eau. Une partie est stockée en glace, neige ou nappes phréatiques, tandis que l'évaporation et la transpiration des plantes recyclent l'eau dans l'atmosphère.

• Le cycle du phosphore est principalement géologique : il provient de l'érosion des roches, est absorbé par les plantes, traverse les chaînes alimentaires, et finit dans les sédiments marins après la mort des organismes, où il peut être recycles via les courants ou rester stocké sur le long terme.

Stabilité et résilience.
La stabilité d'un écosystème désigne sa capacité à maintenir son fonctionnement, sa structure et sa composition au fil du temps, malgré les perturbations externes (climat, incendies, pollution, etc.). Elle repose sur des mécanismes d'auto-régulation comme la compétition entre espèces, la prédation, les relations mutualistes ou la régulation des populations par les ressources disponibles. Une biodiversité élevée renforce généralement cette stabilité, car les espèces redondantes (qui jouent des rôles similaires) permettent de compenser la disparition ou la diminution d'une espèce.

La résilience, quant à elle, correspond à la capacité d'un écosystème à revenir à son état initial après une perturbation (exemple : une forêt régénérée après un incendie). Elle dépend de la présence de graines, de réseaux racinaires, d'espèces résilientes (comme des plantes pionnières) ou de la rapidité de régénération des interactions biotiques et abiotiques. Les systèmes riches en biodiversité et en connectivité (ex : écosystèmes marins interconnectés) sont généralement plus résilients.

Cependant, les écosystèmes ont des limites : des perturbations répétées ou extrêmes (déforestation, surpêche, changement climatique) peuvent les conduire à un basculement, où ils s'organisent de manière irréversible vers un état différent (ex : désertification, eutrophisation des lacs). La résilience est donc liée à la durabilité des équilibres écologiques, et les humains influencent ces processus en modifiant les cycles des nutriments, en introduisant des espèces invasives ou en fragmentant les habitats. La conservation de la biodiversité et la gestion durable des ressources sont essentielles pour maintenir cette stabilité et cette résilience, garantissant ainsi la fourniture de services écologiques indispensables à la vie. 

Exemples d'écosystèmes.
Ecosystèmes terrestres.
Les écosystèmes terrestres incluent des biomes tels que les forêts (tropicales, tempérées, boréales), les savanes (prairies ouvertes avec des arbres épars), les déserts (saharien, désert de Gobi, Atacama), les tourbières (zones humides riches en tourbe), les landes méditerranéennes (chênes verts, maquis), les toundras (arctiques, sol gelé permanent), les prairies tempérées (steppe, pampas), les montagnes (alpages, rochers nus), les chaparrals (broussailles méditerranéennes), les buissons arides (bush australien), les écotones (zones de transition entre deux biomes), les paysages agricoles (champs, pâturages) et même les zones urbaines. Chacun de ces écosystèmes présente des adaptations spécifiques aux conditions climatiques, au sol et à la biodiversité locale.

Ecosystèmes aquatiques.
Les écosystèmes aquatiques comprennent des environnements marins (océans, récifs coralliens, estuaires, mangroves, fonds marins, zones littorales, fumerolles hydrothermales), d'eau douce (lacs, rivières, marais, étangs, tourbières, sources chaudes), et des écosystèmes transitiels (estuaires où l'eau douce et salée se mélangent). Parmi les exemples spécifiques : les mers ouvertes (plancton, poissons migrateurs), les mers côtières riches en biodiversité, les mers polaires (banquise, mammifères marins), les rivières torrentielles ou calmes, les lacs de montagne ou eutrophes, les zones humides (marécages, zones de marée), les forêts d'algues, les hydroponiques (cultures en eau), ou même les écosystèmes artificiels comme les réservoirs. Chacun de ces milieux repose sur des interactions entre organismes aquatiques (poissons, crustacés, plancton, algues) et des facteurs abiotiques (température, salinité, courants, lumière).

Ecosystèmes urbains.
Les écosystèmes urbains incluent des espaces tels que les parcs et jardins (publics ou privés), les rues arborées, les zones piétonnes végétalisées, les toits verts (jardins sur les bâtiments), les murs végétaux, les cimetières (abritant biodiversité), les lacs ou étangs artificiels dans les villes, les zones de loisirs (plan d'eau, bassins), les chemins piétons ou cyclables bordés de végétation, les potagers urbains (jardins partagés, agriculture urbaine), les zones abandonnées (friches recolonisées par la nature), les aires de verdure le long des autoroutes, les quartiers à énergie positive (bâtiments intégrant des écosystèmes), les rivières ou canaux en milieu urbain (ex : la Garonne à Toulouse), les micro-habitats sur les façades ou les poteaux électriques (pour oiseaux ou insectes), et même les zones industrielles réaménagées en espaces écologiques. Ces écosystèmes combinent éléments artificiels (bâtiments, infrastructures) et naturels (végétaux, animaux adaptés), tout en dépendant des activités humaines (gestion des espaces, pollution, urbanisation).

Importance pour l'humain.
Les écosystèmes sont essentiels aux humains car ils fournissent des ressources vitales (eau potable, air pur, nourriture, bois, médicaments issus de la biodiversité) et des services écologiques indispensables : régulation du climat (capture du CO2 par les forêts), purification de l'eau et du sol, pollinisation des cultures (75 % des légumes dépendent des pollinisateurs), contrôle des épidémies et des dérèglements naturels (zones humides atténuant les inondations). Ils assurent aussi la stabilité des productions agricoles et halieutiques, la résilience face aux catastrophes (forêts protégeant des glissements de terrain), et la santé humaine (biodiversité limitant la propagation de maladies). De plus, ils offrent des bienfaits culturels (patrimoine paysager, loisirs, éducation, inspiration artistique et scientifique). Sans ces écosystèmes, les sociétés humaines perdraient leur base matérielle et symbolique, avec des conséquences économiques, sociales et existentielles majeures. Leur conservation garantit donc la survie et le bien-être des générations actuelles et futures.

Menaces et conservation.
Les écosystèmes sont fragilisés par la pollution la pollution (air, eau, sol par déchets, pesticides, microplastiques), le changement climatique (réchauffement, acidification des océans, perturbations climatiques), la déforestation et la dégradation des habitats (urbanisation, agriculture intensive, exploitation minière), la surexploitation (surpêche, braconnage, surexploitation des ressources), les espèces invasives (qui concurrencent les espèces locales), l'altération des cycles des nutriments (engrais chimiques causant l'eutrophisation), la perte de biodiversité (extinctions accélérées), et la dégradation des sols (érosion, salinisation). Ces facteurs menacent la stabilité et la résilience des écosystèmes, réduisant leurs capacités à fournir des services essentiels (purification de l'eau, régulation du climat, pollinisation).

La conservation des écosystèmes vise à atténuer ces menaces en mettant en place des aires protégées (parcs nationaux, réserves marines), des pratiques durables (agriculture biologique, pêche raisonnée), des programmes de restauration (reboisement, réintroduction d'espèces), des politiques réglementaires (interdictions de défrichement, quotas de pêche), et des accords internationaux (Convention de biodiversité, Accord de Paris). Des initiatives citoyennes (jardins partagés, sensibilisation) et des techniques innovantes (suivi par satellite, éco-conception) renforcent ces efforts. La conservation nécessite une approche globale, intégrant la préservation des écosystèmes, leur restauration et une gestion partagée entre humains et nature pour préserver l'équilibre planétaire.