Les plantes reçoivent l'énergie du soleil et l'utilisent pour convertir des composés inorganiques en composés organiques riches. Plus précisément, ils transforment la lumière du soleil et le dioxyde de carbone en glucose et en oxygène. Par conséquent, les activités biologiques dans un écosystème nécessitent de l'énergie du soleil.
L'énergie solaire reçue subit une transformation énergétique dans les écosystèmes en énergie chimique, qui est liée sous forme de glucose en tant qu'énergie potentielle au cours du processus de photosynthèse. Cette énergie circule ensuite dans tout l'écosystème à travers la chaîne alimentaire et un processus appelé Flux d'énergie.
La transformation de l'énergie dans les écosystèmes commence par la photosynthèse
Photosynthèse marque le début d'une chaîne de conversions d'énergie dans un écosystème, qui peut être vu dans de nombreux exemples de chaînes alimentaires. Un certain nombre d'animaux se nourrissent des produits de la photosynthèse, par exemple lorsque les chèvres mangent des arbustes, les vers mangent de l'herbe et les rats mangent des céréales. Lorsque les animaux se nourrissent de ces produits végétaux, l'énergie alimentaire et les composés organiques sont transférés des plantes aux animaux.
La plupart des exemples de chaînes alimentaires dans les écosystèmes montreront également que les animaux qui mangent les producteurs sont en tour mangé par d'autres animaux, transférant davantage d'énergie et de composés organiques d'un animal à une autre. Certains exemples d'écosystèmes en sont le cas lorsque les humains mangent des moutons, lorsque les oiseaux se nourrissent de vers et lorsque les lions mangent des zèbres. Cette chaîne de transformation énergétique d'une espèce à l'autre peut se poursuivre pendant plusieurs cycles, mais elle se termine finalement lorsque les animaux morts se décomposent, devenant la nourriture des champignons, des bactéries et d'autres décomposeurs.
Les décomposeurs
Les champignons et les bactéries sont des exemples de décomposeurs dans la transformation de l'énergie dans les écosystèmes. Ils sont responsables de la décomposition des composés organiques complexes en nutriments simples. Les décomposeurs sont importants dans l'écosystème car ils décomposent les matières mortes qui contiennent encore des sources d'énergie. Il existe différents types d'organismes décomposeurs, qui sont responsables du retour des nutriments plus simples au sol pour être utilisés par les plantes - et ainsi le cycle de transformation de l'énergie se poursuit.
Exemples de flux d'énergie dans les écosystèmes
L'énergie accumulée par les producteurs primaires est transférée via la chaîne alimentaire à travers différents niveaux trophiques dans un phénomène appelé Flux d'énergie. La voie du flux d'énergie passe des producteurs primaires aux consommateurs primaires aux consommateurs secondaires et enfin aux décomposeurs. Seulement environ 10 pour cent de l'énergie disponible passe d'un niveau trophique au suivant.
Des exemples d'écosystèmes et des exemples de chaînes alimentaires au sein d'écosystèmes montrent ce concept un peu plus facilement.
Par exemple, dans un écosystème forestier, les arbres et les herbes transforment l'énergie solaire en énergie chimique. Cette énergie circule vers les principaux consommateurs de l'écosystème comme les insectes et les herbivores comme les cerfs. Les consommateurs secondaires comme les renards, les loups et les oiseaux mangent et obtiennent de l'énergie de ces organismes. Lorsque l'un de ces organismes meurt, les champignons, les vers et autres décomposeurs les décomposent pour recevoir de l'énergie et des nutriments.
Principes du flux d'énergie
Le flux d'énergie à travers une chaîne alimentaire se produit en raison de deux lois de la thermodynamique, qui sont appliquées à l'écosystème.
La première loi de la thermodynamique stipule que les processus impliquant la transformation de l'énergie ne se produiront pas spontanément à moins qu'il n'y ait une dégradation de l'énergie d'une forme non aléatoire à une forme aléatoire. Cette loi exige que dans un écosystème chaque transfert d'énergie s'accompagne d'une dispersion d'énergie dans la respiration ou la chaleur indisponible. En termes simples: le transfert d'énergie entre les niveaux trophiques entraîne également une perte d'énergie par la chaleur.
La deuxième loi de la thermodynamique est la loi de conservation de l'énergie, qui stipule que l'énergie peut être transformée d'une source à une autre mais n'est ni créée ni détruite. Si une augmentation ou une diminution se produit dans l'énergie interne (E) d'un écosystème, le travail (W) est effectué et la chaleur (Q) change.