Contrairement aux nutriments qui cycle à travers les écosystèmes, énergie les flux à travers eux. Cela signifie que l'énergie doit entrer dans l'écosystème à un point de départ et qu'elle passe ensuite d'un organisme à un autre jusqu'à ce qu'elle soit complètement épuisée et perdue. Sans cette étape initiale qui permet à l'énergie de circuler dans l'écosystème, la vie sur Terre cesserait d'exister telle que nous la connaissons.
Qu'est-ce qui permet à l'énergie d'entrer en premier dans l'écosystème? Ce travail incombe à producteurs, aussi connu sous le nom autotrophes. Ces organismes sont capables de créer leur propre énergie chimique et le font le plus souvent par photosynthèse.
Ces organismes photosynthétiques dépendent à la fois de l'accès à la lumière du soleil et des nutriments pour produire de l'énergie. Vous pouvez mesurer la productivité et l'efficacité des organismes photosynthétiques. C'est appelé productivité photosynthétique (ou productivité primaire) et est directement influencée par ce sur quoi les producteurs comptent: lumière du soleil et nutriments.
Flux d'énergie dans l'écosystème
Les organismes photosynthétiques comme les plantes, certaines bactéries et algues sont connus comme la « passerelle » permettant à l'énergie d'entrer dans les écosystèmes. En effet, ils utilisent du dioxyde de carbone environnemental, de l'eau et de l'énergie solaire (alias la lumière du soleil) pour effectuer photosynthèse, qui convertit cette énergie solaire en énergie chimique utilisable sous forme de glucose.
Sans cette étape, il n'y aurait aucun moyen pour l'énergie d'entrer dans les écosystèmes pour les niveaux trophiques/organismes suivants.
Qu'est-ce que la productivité photosynthétique ?
Productivité photosynthétique, aussi appelé productivité primaire, est le taux auquel l'énergie est ajoutée aux organismes sous forme de biomasse dans les producteurs d'un écosystème (quantité de matière qui compose le corps des organismes).
La productivité peut être mesurée pour tout type d'organisme et niveau trophique, mais la productivité photosynthétique mesure spécifiquement la vitesse à laquelle l'énergie est ajoutée à la biomasse des producteurs photosynthétiques comme les plantes, bactéries et algues.
Deux facteurs qui influencent la photosynthèse et la productivité photosynthétique
La formule et la réaction chimique de la photosynthèse ressemblent à ceci :
6H2O (eau) + 6CO2 (dioxyde de carbone) + Lumière du soleil → C6H12O6 (glucose) + 6O2 (oxygène)
En regardant ces exigences pour la photosynthèse, il est logique que lumière du soleil et disponibilité des nutriments sont les facteurs influençant la productivité primaire dans les écosystèmes puisque ce sont les facteurs requis pour que la photosynthèse se produise.
Premier facteur: la lumière du soleil
La lumière du soleil, alias énergie solaire, est ce qui pousse la photosynthèse à se produire. Dans les zones où il y a peu ou pas de lumière directe du soleil, la productivité photosynthétique globale va être plus faible car il y a moins d'énergie pour conduire cette réaction.
C'est pourquoi la plupart de la vie photosynthétique dans les écosystèmes aquatiques ne se situe qu'au niveau de la surface de l'eau (de la surface jusqu'à 656 pieds au-dessous) car la lumière ne peut pas vraiment pénétrer plus profondément que cela.
C'est aussi pourquoi la productivité photosynthétique est plus élevée dans les zones plus proches de l'équateur (où il y a la lumière solaire la plus directe) et plus faible dans les régions polaires. C'est aussi pourquoi les zones sans aucune lumière ont un taux de productivité primaire de zéro car aucune photosynthèse ne peut avoir lieu.
Par exemple, un pluie de forêt tropicale a l'un des taux de productivité primaire les plus élevés en raison de sa proximité avec l'équateur. UNE prairie tempérée aux États-Unis aurait une productivité inférieure à celle de la forêt tropicale humide sur l'équateur en raison d'une quantité inférieure de lumière solaire disponible à cette latitude.
Deuxième facteur: nutriments
La disponibilité des nutriments est le deuxième facteur qui influence la productivité photosynthétique d'une région. Outre l'accès à l'eau et au dioxyde de carbone, les organismes photosynthétiques ont besoin de nutriments pour que leurs cellules et leurs chloroplastes fonctionnent et effectuent la réaction métabolique.
Les scientifiques ont découvert que le magnésium, le fer, le soufre, le phosphore et les composés azotés sont tous des facteurs limitants pour la productivité photosynthétique.
Cela signifie que ces facteurs et nutriments peuvent limiter la productivité de la photosynthèse même si la lumière du soleil est excessive. Par example, Océan ouvert les eaux reçoivent de grandes quantités de lumière directe du soleil. Mais parce que ces eaux ont si peu de vie et d'accès aux nutriments, la productivité photosynthétique est très faible.
Les niveaux de nutriments sont influencés par un certain nombre d'autres facteurs, notamment :
- Précipitations
- Le type de sol
- Organismes dans un écosystème
- Les décomposeurs
- Bactéries fixatrices d'azote
- Événements naturels (éruption volcanique, incendies, catastrophes naturelles, etc.)
- Courants océaniques et/ou éoliens
- Climat
- Localisation géographique