Les chaînes alimentaires
Publié le 10/01/2019
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UN LIEN ENTRE LES ETRES VIVANTS
Dans la nature, les animaux comme les plantes doivent se nourrir pour vivre et se reproduire. Ils prélèvent dans leur environnement leurs besoins nutritifs et établissent entre eux des liens de nature alimentaire. C'est un système simple, fondé sur la relation « mangeur / mangé » ou « proie / prédateur », pouvant être schématisé sous forme linéaire et que l'on appellera chaîne alimentaire ou chaîne trophique (du grec trophê, « nourriture »). Chaque être vivant se situe dans la chaîne en fonction de son régime alimentaire et des proies disponibles. L'homme se trouve au sommet de nombreuses chaînes. De plus, son action est susceptible de modifier ces équilibres souvent fragiles.
ORIGINE
En 1921, un jeune écologiste anglais, Charles Elton, participe à une expédition scientifique au Spitzberg, une petite région
balayée par les vents de la toundra arctique. Il y étudie les espèces présentes, leur régime alimentaire et, surtout, il cherche à comprendre les relations proies - prédateurs. Il constate que les prédateurs sont toujours plus gros que leurs proies et que les proies ont toujours une taille suffisante pour fournir assez de nourriture au prédateur. Il propose alors une idée originale à l'époque : suivre la nourriture pour comprendre la structure des communautés. C'est le début de la notion de chaînes trophiques.
PRINCIPE
Une chaîne alimentaire est en réalité une cascade d'échanges trophiques et par conséquent, énergétiques, dans un milieu peuplé d'animaux et de végétaux : les maillons de la chaîne. Chaque organisme est prédateur du maillon précédent et proie du maillon suivant. Des
organismes appartiennent au même niveau trophique s'ils sont séparés des végétaux chlorophylliens -premier maillon de la chaîne - par le même nombre de maillons. La boucle du cycle se referme schématiquement entre le dernier maillon (prédateur) et le premier maillon (végétal) par la décomposition de la matière organique en matière minérale. Chaque maillon de la chaîne comprend une partie des organismes qui est consommée par le maillon suivant et une partie qui meurt naturellement ou accidentellement : pollution, maladies, etc. Lorsque plusieurs chaînes alimentaires ont des maillons en commun, il est question de réseau trophique. Ainsi, une espèce donnée peut être consommée par plusieurs espèces différentes et une seule espèce peut se nourrir de plusieurs proies. C'est, par exemple, le cas des espèces omnivores et de certains prédateurs. Les animaux omnivores, tel que l'ours, se nourissent, en effet, à la
fois de végétaux et d'animaux. Cette organisation joue un rôle essentiel puisqu'elle oriente les relations qu'entretiennent les diverses espèces entre elles, en favorisant certaines rencontres. Cependant elle n’isole pas les espèces qui partagent l'air qui les baigne, ou le sol qui les supporte et dont elles tirent de l'eau et des éléments minéraux.
«
détritivores,
il ne faut pas oublier les tiges et feuilles présentes.
Comme
coprophages, tels que les bousiers, qui c'est impossible, on cherche à obtenir
les transformateurs
Ils parachèvent le travail des
détritivores.
Leur rôle est de
décomposer la matière morte,
remaniée ou non, jusqu'à son retour
complet à l'inorganique.
C'est
l'immense population de luldéries,
champignons et animalcules qui
grouillent dans le sol.
Dans certains écosystèmes comme les
forêts, les rivières ou les marais, la
quantité d'énergie mise en circulation
est supérieure dans le système
saprophage puisque la plupart des
organismes meurent sans être mangés.
nt,l!o!.\1#11 Cette valeur énergétique peut être
exprimée en poids d'êtres vivants ou de
végétaux frais, ou bien en poids
d'organismes desséchés.
Pour les
plantes, les scientifiques préfèrent
généralement déterminer le poids sec,
la quantité d'eau qu'elles contiennent
variant selon le temps.
Les poids sont le
plus souvent indiqués pour des unités
de surface (mètre carré, hectare) ou
des quantités d'eau.
li est aussi possible
d'avoir une idée de la biomasse en
calculant le rendement (nombre de
tonnes de foin à l'hectare), la densité
d'une population ou l'importance d'une
récolte sur pied.
Pour calculer la biomasse d'une forêt
par exemple, il faudrait ramasser,
sécher et peser toutes les rt1cines, un
équivalent énergétique en prenant
des échantillons de végétaux que l'on
sèche, pèse et brûle dans une bombe
calorimétrique.
Les résultats sont
exprimés en kilocalories par unité de
poids sec.
La ration alimentaire
quotidienne des animaux est traduite
en kilocalories et l'on parvient à
comparer les quantités d'aliments
disponibles à chaque niveau trophique.
Le poids de l'ensemble des
producteurs, consommateurs et
décomposeurs présents dans un
écosystème à un moment donné
correspond à la biomasse totale.
On
peut calculer séparément la biomasse
vivante et la masse de la matière
organique morte.
NIVEAU TROPHIQUE ET
PYRAMIDES ÉCOLOGIQUES
L'analyse d'un réseau trophique est un
travail difficile.
Elle se faisait autrefois
par l'observation patiente des animaux
dans la nature et par l'analyse des
contenus stomacaux.
Désormais, les
scientifiques utilisent des éléments
marqueurs qui, injectés en un point de
la chaine, sont ensuite recherchés et
suivis dans diverses espèces sédentaires
de l'écosystème.
D'autre part, des
pyramides écologiques sont établies
afin de mieux saisir la structure
trophique d'un écosystème.
On peut
concevoir trois types de pyramides : la
pyramide des nombres, la pyramide
des biomasses et celle des énergies.
lA PYRAMIDE DES NOMBRES
Ce type de pyramide donne le nombre
d'individus pour chaque niveau
trophique .
Cette valeur diminue
généralement lorsque l'on passe au
niveau suivant.
En général, il faut
beaucoup de producteurs pour faire
vivre un petit nombre d'herbivores qui,
à leur tour, permettent à quelques
Exemple de pyramide des biomasses
1 kg de thon
8 kg de hareng carnivores
de subsister.
La forme d'une
pyramide des nombres varie selon le
type d'écosystème.
Si les producteurs
sont très petits (cas du phytoplancton),
il en faudra un nombre considérable
pour nourrir les animaux herbivores.
À
l'opposé, une pyramide où les
producteurs sont de grands arbres aura
une base beaucoup plus étroite.
S'il y a
déséquilibre dans le milieu, par
exemple des animaux herbivores se
nourrissant aux dépens des arbres, la
pyramide aura une forme renversée
entre ces deux niveaux.
En général, ces
pyramides présentent les effectifs des
organismes pour une surface ou un
volume donné (par exemple un litre, un
mètre carré, un hectare, etc.)
lA PYRAMIDE DES BIOMASSES
Sa forme, comme pour la pyramide des
nombres, varie selon la nature de
l'écosystème.
D'une manière générale,
la biomasse de chaque niveau
trophique diminue progressivement en
direction de la pointe de la pyramide.
Quand les organismes de tous les
niveaux trophiques ont une taille assez
voisine, la pyramide a une pente douce.
Quand les producteurs sont très petits,
la pyramide est inversée.
La biomasse
présente sur une certaine surface, à
une époque déterminée, est appelée
" récolte sur pied ».
Ceci vaut surtout
pour les végétaux.
lA PYRAMIDE DES tNERGIES
Elle montre la quantité énergétique
disponible à chaque niveau trophique.
On comptabilise, en les convertissant
en énergie, la biomasse produite à
chaque niveau trophique moins celle
utilisée par les organismes de ce niveau
pour leur croissance, leur entretien et
leur respiration.
Au premier niveau, la
production primaire nette s'exprime en
kilocalories produites par mètre carré.
Elle correspond à la quantité d'énergie
produite (matières organiques).
Au niveau suivant se trouvent les
herbivores.
Leur alimentation dépend
de la production primaire nette.
Il arrive
qu'ils mangent une si grande quantité
de producteurs primaires que
l'écosystème s'effondre.
Malgré tout,
leurs populations sont généralement
régulées par les carnivores du niveau
suivant.
LA NOTION DE FlUX D'ENERGIE
Le réseau trophique, comme la
pyramide des biomasses, ne donne de
l'organisation trophique qu'une image
purement statique.
Le limnologiste et
écologue anglo
américain Georg
Evelyn Hutchinson
écrit en 1942 : " la
méthode d'analyse
la plus féconde
réside dans la
réduction à des
termes énergétiques
de tous les événements biologiques en
inter-relation ».
Ainsi, la compréhension
du fonctionnement d'un écosystème ne
peut se faire que par quantification des
transferts d'énergie d'un niveau
trophique à l'autre (et par suite des flux
d'énergie dans l'écosystème).
De tels
transferts sont définis par leur débit
(quantité d'énergie transférée dans un
temps donné) et par leur rendement
(rapport entre l'énergie
réellement utilisée et celle prélevée).
AlLOCATION tNERGtTIQUE MONDIALE
La surface de la Terre reçoit 342 watts
par mètre carré d'énergie sous forme
de rayonnement solaire.
La plus grande partie du rayonnement
qui atteint la biosphère tombe sur des
terrains dénudés et des étendues d'eau
qui absorbent ou réfléchissent l'énergie.
Une petite partie de ce rayonnement
atteint les chloroplastes des algues et
des végétaux, et seule une fraction a
une longueur d'onde appropriée à la
photosynthèse.
Seulement 1 % environ
de la lumière visible qui atteint les
chloroplastes des végétaux et des
algues est converti en énergie
chimique.
De plus, ce rendement varie
en fonction de divers facteurs, dont le
type de plante et l'intensité lumineuse.
Malgré tout, les producteurs fabriquent
environ 170 milliards de tonnes de
matière organique par année.
PRODUCTIVITt PRIMAIRE
Le taux auquel les organismes
autotrophes d'un écosystème
convertissent l'énergie lumineuse en
énergie chimique (en composés
organiques) est appelé productivité
primaire.
La productivité totale des autotrophes
équivaut à la productivité primaire
brute.
L'énergie chimique n'est pas
toute emmagasinée sous forme de
matière organique par les végétaux en
croissance, car ceux-ci en utilisent une
partie pour leur respiration cellulaire.
Si
l'on soustrait l'énergie utilisée pour la
respiration de la productivité primaire
brute, on obtient la productivité
primaire nette En termes plus simples,
la productivité primaire nette
correspond à l'accumulation de matière
organique, c'est-à-dire à la croissance
végétale.
Cette valeur est une mesure
importante car elle représente la
quantité d'énergie que les
consommateurs pourront utiliser.
Dans
la plupart des cas, il reste 50 à 90% de
la production primaire brute sous
forme de productivité primaire nette
une fo is que les producteurs ont
comblé leurs besoins énergétiques.
Le taux auquel les consommateurs
(herbivores, carnivores et détritivores)
convertissent l'énergie chimique de leur
nourriture en biomasse est appelé
productivité secondaire.
Il existe aussi à
ce niveau une déperdition énergétique.
Cette perte d'énergie dans les chaînes
alimentaires limite radicalement la
biomasse totale des carnivores qui
peuvent vivre dans un écosystème.
Un
millième seulement de l'énergie
chimique fixée par photosynthèse
parvient à un consommateur tertiaire.
C'est pourquoi les réseaux alimentaires
comprennent rarement plus de cinq
niveaux trophiques.
Les lions, les aigles
et les ép�� ult1rds, par exemple, n'ont
pas de prédateurs directs (hormis
l'homme), car leur biomasse ne suffirait
pas à nourrir les organismes d'un autre
niveau trophique.
LES
CHAÎNES ALIMENTAIRES
HUMAINES
A l'époque où l'être humain pratiquait
la chasse et la récolte , les populations
humaines s'intégraient directement aux
réseaux alimentaires en y prélevant leur
nourriture.
Avec l'avènement de la
révolution agricole puis de la révolution
industrielle, les populations humaines
se sont plus ou moins retirées de ces
réseaux.
Bien qu'il occupe toujours le
dernier maillon de nombreuses chaînes
alimentaires, l'être humain a forgé sa
propre chaine en tentant de se tenir à
l'écart des chaînes alimentaires
naturelles.
LES POLLUANTS DANS
LA CHAÎNE ALIMENTARE
Le système est d'autant plus fragile qu'il
repose sur des relations " mangeur -
mangé ».
La disparition, la diminution
ou la contamination par un polluant
d'un membre de la chaine alimentaire,
de quelque niveau soit-il, entraîne de
profonds bouleversements écologiques
qui peuvent conduire à l'extinction de
toute la chaine.
L'activité humaine en est le plus souvent
la cause principale.
Il existe, en effet de
multiples exemples de perturbations de
l'équilibre écologique, sous diverses
formes et dont les effets vont se
répercuter sur l'ensemble de la chaine
alimentaire.
Par exemple, des
épandages d'insecticides, en éliminant
les insectes, peuvent conduire à la
régression, voire à l'extinction, des
animaux qui s'en nourrissent et
finalement à la disparition de la chaine.
Le DDT, par exemple, dont l'utilisation
est interdite depuis 1972, se retrouve
toujours dans les chaînes alimentaires,
ses effets dévastateurs se font donc
encore ressentir aujourd'hui.
Il arrive même que l'homme subisse les
conséquences de ses activités.
Dans les
années 1950, par exemple, à
Mint1mtltt1 au Japon, de nombreux
pêcheurs présentèrent de graves
troubles neurologiques qui furent
mortels pour certains.
Ces troubles
furent imputés, bien des années plus
tard, à la société Chisso, implantée dans
la baie de Mina mata, qui y avait rejeté
du mercure.
Le mercure est un métal
liquide à
température
ordinaire (20 °C).
Dispersé dans la
nature, il est stocké
dans les sédiments.
De là, sous l'action
des bactéries, il se
transforme en
mercure organique,
forme très toxique qui va s'accumuler
tout au long de la chaine alimentaire :
on a mesuré dans les poissons et les
mollusques de Minamata une
concentration 10000 fois supérieure à
celle de l'eau alentour..
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