Flux d'énergie (écosystème): définition, processus et exemples

Un écosystème est défini comme une communauté de divers organismes interagissant les uns avec les autres et leur environnement dans une zone particulière. Il rend compte de toutes les interactions et relations entre les deux biotique (vivre) et abiotique facteurs (non vivants).

L'énergie est ce qui pousse l'écosystème à prospérer. Et tandis que tout la matière est conservée dans un écosystème, énergie les flux à travers un écosystème, ce qui signifie qu'il n'est pas conservé. L'énergie pénètre dans tous les écosystèmes sous forme de lumière solaire et est progressivement perdue sous forme de chaleur dans l'environnement.

Cependant, avant que l'énergie ne s'écoule de l'écosystème sous forme de chaleur, elle circule entre les organismes dans un processus appelé Flux d'énergie. C'est ce flux d'énergie qui vient du soleil et va ensuite d'organisme en organisme qui est à la base de toutes les interactions et relations au sein d'un écosystème.

La définition du flux d'énergie est le transfert d'énergie du soleil et jusqu'à chaque niveau ultérieur de la chaîne alimentaire dans un environnement.

Chaque niveau de flux d'énergie sur le chaîne alimentaire dans un écosystème est désigné par un niveau trophique, qui fait référence à la position qu'un organisme ou groupe d'organismes occupe dans la chaîne alimentaire. Le début de la chaîne, qui serait au bas de la pyramide énergétique, est le premier niveau trophique. Le premier niveau trophique comprend les producteurs et les autotrophes qui convertissent l'énergie solaire en énergie chimique utilisable via la photosynthèse.

Le niveau supérieur de la chaîne alimentaire/pyramide énergétique serait considéré comme le deuxième niveau trophique, qui est généralement occupé par un type de consommateur primaire comme un herbivore qui mange des plantes ou des algues. Chaque étape suivante de la chaîne alimentaire équivaut à un nouveau niveau trophique.

Outre les niveaux trophiques, il y a quelques autres termes que vous devez connaître pour comprendre le flux d'énergie.

Biomasse :Biomasse est une matière organique ou une matière organique. La biomasse est la matière organique physique dans laquelle l'énergie est stockée, comme la masse qui compose les plantes et les animaux.

Productivité: La productivité est la vitesse à laquelle l'énergie est incorporée dans le corps des organismes sous forme de biomasse. Vous pouvez définir la productivité pour tous les niveaux trophiques. Par example, primaire productivité est la productivité des producteurs primaires dans un écosystème.

Productivité primaire brute (PPB) : GPP est la vitesse à laquelle l'énergie du soleil est capturée dans les molécules de glucose. Il mesure essentiellement la quantité d'énergie chimique totale générée par les producteurs primaires dans un écosystème.

Productivité primaire nette (PNP) : La centrale nucléaire mesure également la quantité d'énergie chimique générée par les producteurs primaires, mais elle prend également en compte l'énergie perdue en raison des besoins métaboliques des producteurs eux-mêmes. Ainsi, la centrale nucléaire est la vitesse à laquelle l'énergie du soleil est captée et stockée sous forme de matière de biomasse, et elle est égale à la quantité d'énergie disponible pour les autres organismes de l'écosystème. La centrale nucléaire est toujours un montant inférieur au GPP.

La centrale nucléaire varie en fonction de l'écosystème. Cela dépend de variables telles que:

• Ensoleillement disponible.
• Nutriments dans l'écosystème.
• Qualité du sol.
• Température.
• Humidité.
• CO₂ les niveaux.
  

L'énergie pénètre dans les écosystèmes sous forme de lumière solaire et est transformée en énergie chimique utilisable par des producteurs tels que les plantes terrestres, les algues et les bactéries photosynthétiques. Une fois que cette énergie pénètre dans l'écosystème via la photosynthèse et est convertie en biomasse par ces producteurs, l'énergie circule dans la chaîne alimentaire lorsque les organismes mangent d'autres organismes.

L'herbe utilise la photosynthèse, le scarabée mange de l'herbe, l'oiseau mange le scarabée, etc.

Au fur et à mesure que vous montez dans les niveaux trophiques et que vous continuez le long de la chaîne alimentaire, le flux d'énergie n'est pas efficace à 100 %. Seulement environ 10 pour cent de l'énergie disponible passe d'un niveau trophique au niveau trophique suivant, ou d'un organisme à l'autre. Le reste de cette énergie disponible (environ 90 pour cent de cette énergie) est perdu sous forme de chaleur.

La productivité nette de chaque niveau diminue d'un facteur 10 à mesure que vous montez chaque niveau trophique.

Pourquoi ce transfert n'est-il pas efficace à 100 %? Il y a trois raisons principales:

1. Tous les organismes de chaque niveau trophique ne sont pas consommés : Pensez-y de cette façon: la productivité primaire nette correspond à toute l'énergie disponible pour les organismes dans un écosystème qui est fournie par les producteurs pour ces organismes dans les niveaux trophiques supérieurs. Pour que toute cette énergie circule de ce niveau au suivant, cela signifie que tous ces producteurs devraient être consommés. Chaque brin d'herbe, chaque morceau d'algue microscopique, chaque feuille, chaque fleur et ainsi de suite. Cela ne se produit pas, ce qui signifie qu'une partie de cette énergie ne circule pas de ce niveau jusqu'aux niveaux trophiques supérieurs.

2. Toute l'énergie n'est pas transférable d'un niveau à l'autre : La deuxième raison pour laquelle le flux d'énergie est inefficace est qu'une partie de l'énergie est incapable d'être transférée et, par conséquent, est perdue. Par exemple, les humains ne peuvent pas digérer la cellulose. Même si cette cellulose contient de l'énergie, les gens ne peuvent pas la digérer et en tirer de l'énergie, et elle est perdue en tant que "déchet" (c'est-à-dire les matières fécales).

C'est vrai pour tous les organismes: il y a certaines cellules et morceaux de matière qu'ils ne peuvent pas digérer et qui seront excrétés sous forme de déchets/perdus sous forme de chaleur. Ainsi, même si l'énergie disponible d'un aliment est d'une seule quantité, il est impossible pour un organisme qui le mange d'obtenir chaque unité d'énergie disponible dans cet aliment. Une partie de cette énergie sera toujours perdue.

3. Le métabolisme utilise de l'énergie : Enfin, les organismes consomment de l'énergie pour processus métaboliques comme la respiration cellulaire. Cette énergie est épuisée et ne peut pas être transférée au niveau trophique suivant.

Le flux d'énergie peut être décrit à travers les chaînes alimentaires comme le transfert d'énergie d'un organisme à un autre, en commençant par les producteurs et en remontant la chaîne au fur et à mesure que les organismes sont consommés les uns par les autres. Une autre façon d'afficher ce type de chaîne ou simplement d'afficher les niveaux trophiques est à travers les pyramides alimentation/énergie.

Parce que le flux d'énergie est inefficace, le niveau le plus bas de la chaîne alimentaire est presque toujours le plus grand en termes d'énergie et de biomasse. C'est pourquoi il apparaît à la base de la pyramide; c'est le niveau qui est le plus grand. À mesure que vous montez à chaque niveau trophique ou à chaque niveau de la pyramide alimentaire, l'énergie et la biomasse diminuent, c'est pourquoi les niveaux se rétrécissent en nombre et se rétrécissent visuellement à mesure que vous montez dans la pyramide.

Pensez-y de cette façon: vous perdez 90 pour cent de la quantité d'énergie disponible à mesure que vous montez de niveau. Seulement 10 pour cent de l'énergie circule, ce qui ne peut pas supporter autant d'organismes que le niveau précédent. Il en résulte à la fois moins d'énergie et moins de biomasse à chaque niveau.

Cela explique pourquoi il y a généralement un plus grand nombre d'organismes plus bas dans la chaîne alimentaire (comme l'herbe, les insectes et les petits poissons, par exemple) et un nombre beaucoup plus petit d'organismes au sommet de la chaîne alimentaire (comme les ours, les baleines et les lions, par exemple).

Voici une chaîne générale de la façon dont l'énergie circule dans un écosystème :

1. L'énergie pénètre dans l'écosystème via la lumière du soleil comme énergie solaire.
2. Producteurs primaires (alias, le premier niveau trophique) transforme cette énergie solaire en énergie chimique via la photosynthèse. Des exemples courants sont les plantes terrestres, les bactéries photosynthétiques et les algues. Ces producteurs sont des autotrophes photosynthétiques, ce qui signifie qu'ils créent leurs propres molécules alimentaires/organiques avec l'énergie du soleil et le dioxyde de carbone.
3. Une partie de cette énergie chimique créée par les producteurs est ensuite incorporé dans la matière qui compose ces producteurs. Le reste est perdu sous forme de chaleur et utilisé dans le métabolisme de ces organismes.
4. Ils sont ensuite consommés par consommateurs primaires (alias, deuxième niveau trophique). Des exemples courants sont les herbivores et les omnivores qui mangent des plantes. L'énergie qui a été stockée dans la matière de ces organismes est transférée au niveau trophique suivant. Une partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur et de déchets.
5. Le niveau trophique suivant comprend d'autres consommateurs/prédateurs qui mangeront les organismes du deuxième niveau trophique (consommateurs secondaires, consommateurs tertiaires, etc.). À chaque étape que vous montez dans la chaîne alimentaire, de l'énergie est perdue.
6. Quand les organismes meurent, décomposeurs comme les vers, les bactéries et les champignons décomposent les organismes morts et recyclent les nutriments dans l'écosystème et prennent de l'énergie pour eux-mêmes. Comme toujours, une partie de l'énergie est encore perdue sous forme de chaleur.

Sans producteurs, aucune quantité d'énergie ne pourrait entrer dans l'écosystème sous une forme utilisable. L'énergie doit continuellement entrer dans l'écosystème via la lumière du soleil et ces producteurs primaires, sinon l'ensemble du réseau / chaîne alimentaire de l'écosystème s'effondrerait et cesserait d'exister.

Écosystèmes forestiers tempérés sont un excellent exemple pour montrer comment fonctionne le flux d'énergie.

Tout commence avec l'énergie solaire qui pénètre dans l'écosystème. Cette lumière du soleil et le dioxyde de carbone seront utilisés par un certain nombre de producteurs primaires dans un environnement forestier, notamment :

• Arbres (comme l'érable, le chêne, le frêne et le pin).
• Graminées.
• Vignes.
• Algues dans les étangs/ruisseaux.

Viennent ensuite les principaux consommateurs. Dans la forêt tempérée, cela inclurait les herbivores comme le cerf, divers insectes herbivores, les écureuils, les tamias, les lapins et plus encore. Ces organismes mangent les producteurs primaires et incorporent leur énergie dans leur propre corps. Une partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur et de déchets.

Les consommateurs secondaires et tertiaires mangent ensuite ces autres organismes. Dans une forêt tempérée, cela comprend des animaux comme les ratons laveurs, les insectes prédateurs, les renards, les coyotes, les loups, les ours et les oiseaux de proie.

Lorsque l'un de ces organismes meurt, les décomposeurs décomposent les corps des organismes morts et l'énergie circule vers les décomposeurs. Dans une forêt tempérée, cela comprendrait les vers, les champignons et divers types de bactéries.

Le concept pyramidal de "flux d'énergie" peut également être démontré avec cet exemple. L'énergie et la biomasse les plus disponibles se situent au niveau le plus bas de la pyramide alimentation/énergie: les producteurs sous forme de plantes à fleurs, d'herbes, d'arbustes, etc. Le niveau avec le moins d'énergie/biomasse est au sommet de la pyramide/chaîne alimentaire sous la forme de consommateurs de haut niveau comme les ours et les loups.

Pendant que écosystèmes marins comme un récif de corail sont très différents des écosystèmes terrestres comme les forêts tempérées, vous pouvez voir comment le concept de flux d'énergie fonctionne exactement de la même manière.

Les principaux producteurs dans un environnement de récif corallien sont principalement du plancton microscopique, des organismes microscopiques ressemblant à des plantes trouvés dans le corail et flottant librement dans l'eau autour du récif corallien. À partir de là, divers poissons, mollusques et autres créatures herbivores, comme les oursins qui vivent dans le récif, consomment ces producteurs (principalement des algues dans cet écosystème) pour leur énergie.

L'énergie circule ensuite vers le niveau trophique suivant, qui dans cet écosystème serait constitué de plus gros poissons prédateurs comme les requins et les barracudas, ainsi que la murène, le vivaneau, les raies pastenagues, les calmars et plus encore.

Les décomposeurs existent également dans les récifs coralliens. Voici quelques exemples :

• Concombres de mer.
• Espèces bactériennes.
• Crevette.
• Étoile de mer cassante.
• Diverses espèces de crabes (par exemple, le crabe décorateur).

Vous pouvez également voir le concept de la pyramide avec cet écosystème. L'énergie et la biomasse les plus disponibles existent au premier niveau trophique et au niveau le plus bas de la pyramide alimentaire: les producteurs sous forme d'algues et d'organismes coralliens. Le niveau avec le moins d'énergie et de biomasse accumulée est au sommet sous la forme de consommateurs de haut niveau comme les requins.