Dans un écosystème, la matière est conservée tout en flux d'énergie à travers. La manière et l'efficacité de ce flux peuvent être représentées par des niveaux trophiques.
La principale source d'énergie pour les écosystèmes est la lumière du soleil, bien que le sulfure d'hydrogène provenant des sources hydrothermales fournisse également de l'énergie. L'étude de la manière dont l'énergie circule vers chaque niveau trophique aide les écologistes à élaborer des stratégies de gestion de l'environnement.
Définition de la chaîne alimentaire et des niveaux trophiques
UNE niveau trophique peut être imaginé comme une étape dans une pyramide, avec des groupes empilés représentant des organismes et leur rôle dans l'écosystème. Cette pyramide trophique permet d'organiser les différentes interactions entre ces organismes.
D'un niveau trophique à l'autre, seulement 10 pour cent de l'énergie est convertie en biomasse. Les 90 pour cent restants sont perdus.
UNE chaîne alimentaire classe les organismes de façon linéaire, selon leur rôle dans la création et la consommation d'énergie.
Niveaux trophiques généraux
La base la plus basse d'une chaîne alimentaire est constituée d'organismes photosynthétiques tels que les plantes et le phytoplancton. Ces organismes sont appelés producteurs.
Les producteurs convertissent la lumière du soleil et les molécules inorganiques en énergie. En raison de leur capacité à faire leur propre nourriture, les producteurs sont également appelés autotrophes. Ces producteurs constituent le premier niveau trophique. Ceux-ci peuvent en outre être divisés en photoautotrophes, qui utilisent la lumière du soleil pour la nourriture et l'énergie, et les chimiotrophes, qui utilisent des molécules inorganiques en l'absence de lumière solaire.
Chimiotrophes peuvent être trouvés dans des endroits tels que les évents en haute mer. L'énergie chimique du sulfure d'hydrogène dans ces cheminées hydrothermales aide ces organismes à synthétiser des molécules organiques pour leur approvisionnement énergétique.
Les consommateurs dans la chaîne alimentaire
La prochaine étape de la chaîne alimentaire appartient à la consommateurs primaires. Les consommateurs primaires mangent les producteurs. Les principaux consommateurs sont généralement de petits animaux, des herbivores qui mangent les plantes ou du phytoplancton. Les consommateurs sont aussi appelés hétérotrophes, et ils ne peuvent satisfaire leurs besoins énergétiques qu'en mangeant de la nourriture.
Les consommateurs incorporent l'énergie des producteurs dans leur propre biomasse. Les consommateurs primaires constituent le deuxième niveau trophique.
Consommateurs secondaires, ou carnivores, mangent des consommateurs primaires. Ce sont généralement des animaux plus gros, bien qu'ils soient moins nombreux. Il y a un certain chevauchement chez certains animaux omnivores, comme les ours qui mangent des fruits et du saumon. Les consommateurs secondaires constituent le troisième niveau trophique.
Une énergie considérable est perdue aux niveaux trophiques, donc dans le pyramide des niveaux trophiques le plus d'énergie perdue provient des consommateurs secondaires. En fin de compte, cela conduit à un scénario dans lequel il y a moins d'organismes au sommet de la pyramide trophique, alors que sa base contient de nombreuses espèces.
Réseaux alimentaires
Réseaux trophiques décrivent plus en détail les espèces interdépendantes à divers niveaux trophiques. Les réseaux trophiques montrent la nature du flux d'énergie à travers les écosystèmes. Ils peuvent être assez complexes et sont également affectés par la saisonnalité des aliments. L'ours susmentionné représente un exemple d'animaux aux rôles multiples dans un écosystème.
En raison de la nature dynamique d'un réseau trophique, il peut s'avérer un outil plus utile pour décrire les interactions dans un écosystème qu'une pyramide trophique. Dans certains réseaux trophiques, il y a un animal appelé un espèces clés. Le reste de l'écosystème dépend de la présence de cette espèce pour rester intact et durable. Une fois enlevé, l'écosystème peut s'effondrer.
Les espèces clés ont tendance à être des prédateurs supérieurs tels que les loups et les grizzlis. Un prédateur supérieur est appelé prédateur d'apex. Un prédateur au sommet est essentiellement un consommateur tertiaire et se voit attribuer le quatrième et dernier niveau trophique de la pyramide.
Biodiversité des écosystèmes
Un autre facteur de stabilité de l'écosystème est celui de biodiversité. Quand il y a moins de diversité d'espèces, un écosystème en souffre. Cela affecte les niveaux trophiques si des espèces en sont retirées. L'effet d'entraînement perturbe l'équilibre de l'ensemble du système.
Une autre dynamique en jeu dans un réseau trophique comprend les organismes appelés décomposeurs. Ces décomposeurs décomposent les organismes morts (végétaux et animaux) et libèrent des éléments nutritifs dans l'environnement. Ensuite, ces minéraux sont disponibles pour les producteurs primaires de la pyramide trophique.
Des exemples de décomposeurs comprennent les vers, les moisissures, les insectes, les champignons et les bactéries. Cependant, cela n'est pas considéré comme un recyclage d'énergie. Il représente la libération d'énergie et se présente souvent sous forme de chaleur.
Biomasse décrit la masse totale de tous les organismes, vivants ou morts, à un niveau trophique. Chaque niveau trophique possède une certaine quantité de biomasse.
Productivité des producteurs primaires fait référence à la quantité d'énergie qu'ils peuvent apporter à d'autres créatures vivantes. Ce montant est considéré comme la productivité primaire nette. La productivité primaire brute représente le taux que les producteurs primaires photosynthétiques peuvent convertir l'énergie du soleil.
Problèmes de bioaccumulation
Bioaccumulation ou bioamplification font référence à une augmentation des matières toxiques remontant plus haut dans la pyramide trophique. Le matériau se concentre dans les tissus animaux. Un exemple de ceci serait la contamination par le dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT). Ce produit chimique se bioaccumule dans l'environnement.
Avec chaque niveau de consommation, de plus grandes concentrations de DDT s'accumulent dans leur corps. Au niveau trophique le plus élevé, comme le pygargue à tête blanche, cette bioaccumulation produit des effets dévastateurs sur la santé et la survie des animaux. Le DDT a été interdit d'utilisation dans les années 1970, mais il existe d'autres produits chimiques fabriqués par l'homme qui présentent un risque pour la santé environnementale. Il devient donc important d'identifier et d'éliminer ces substances de l'environnement avant qu'une telle contamination ne s'installe.
La bioaccumulation se produit également avec certains métaux lourds que l'on peut trouver dans les poissons. C'est pourquoi il existe des recommandations pour limiter certaines consommations de poisson chez les personnes des groupes vulnérables comme les jeunes enfants et les femmes enceintes.
Exemples de niveau trophique et de réseaux trophiques
Afin de comprendre ces concepts, il est utile d'avoir des exemples concrets. L'océan fournit une bonne démonstration des niveaux trophiques et des réseaux trophiques. Comme mentionné précédemment, le phytoplancton est un exemple de producteurs primaires. Le zooplancton est un consommateur secondaire de phytoplancton.
Le troisième niveau trophique, de consommateur secondaire, appartiendrait aux crustacés qui se nourrissent de zooplancton. Et le quatrième niveau trophique serait le poisson. Cela pourrait s'étendre davantage avec des animaux tels que les phoques et même d'autres poissons, qui consomment ces poissons. Un prédateur d'apex tel qu'un épaulard prendrait le niveau trophique le plus élevé. A chaque niveau, plus l'énergie est perdue.
Des exemples de photoautotrophes comprennent les bactéries, les plantes et les algues de la photosynthèse. Ils convertissent l'énergie du soleil en ATP et NADP, qui sont à leur tour utilisés pour fabriquer des molécules organiques comme le glucose.
Des exemples de chimioautotrophes comprennent les bactéries dans les grottes ou les cheminées hydrothermales susmentionnées. Autour de ces évents, les hétérotrophes tels que les crevettes, les homards et les moules consomment les chimioautotrophes dans l'océan profond.
Exemples de pyramides trophiques
En termes d'exemples de pyramides trophiques du monde réel, de nombreux types existent. Ils peuvent être droits ou inversés.
Une pyramide verticale serait représentée par des prairies car il y a moins d'organismes qui montent au niveau supérieur. Un biome de prairie peut avoir des herbes comme niveau le plus bas en tant que producteur primaire. Le consommateur principal serait une sauterelle. Un consommateur secondaire serait une souris. Un consommateur tertiaire serait un serpent qui mange la souris. Un quatrième consommateur quaternaire et prédateur au sommet des prairies serait un faucon, qui mange le serpent.
Un autre biome avec une dynamique similaire pourrait être un étang. Le producteur serait les algues et le consommateur principal serait les larves d'insectes. Un consommateur secondaire serait un vairon, et un consommateur tertiaire serait une grenouille. Le dernier carnivore ou consommateur quaternaire dans le biome de l'étang serait un raton laveur qui mange la grenouille.
Dans un désert, le principal producteur serait une herbe à cactus et son principal consommateur serait un papillon. Un lézard mangerait le papillon, ce qui en ferait le consommateur secondaire. Un serpent consommerait le lézard, le classant comme consommateur tertiaire. Et un roadrunner compléterait le niveau supérieur et le quatrième, après avoir mangé le serpent.
Contrastant avec une pyramide verticale, dans une forêt tempérée, la base de la pyramide ne serait constituée que d'arbres. Les principaux consommateurs, les insectes, constitueraient une grande partie de la pyramide.
Compte tenu de la connectivité délicate entre les organismes et leur environnement, il devient crucial de protéger les équilibre des écosystèmes du monde. Les effets des flux d'énergie, de la biomasse et de la bioaccumulation jouent tous un rôle dans les stratégies de gestion des écologistes pour la conservation.
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