Les chaînes alimentaires (Exposé – SVT – Collège/Lycée)

« 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 lnrdéries , 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.

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 (nombr e 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 rocines, 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 bioma sse 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 chaîne , 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 NO M B RES Ce type de pyramide donne le nombre d'individus pour chaqu e 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 ____________________ -----------~~----- ~==3=~~~~~~~~-­....................

•••••••••• 200 kg de phytoplancton 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.) l A PYRAM IDE 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 PYRAMI D E 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 troph ique 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 d e producteur s primair es que l'écosystème s'effondre.

Malgr é tout leurs populations sont généralement régulées par les carnivores du niveau suivant.

LA NOTION DE FLUX D'ÉNERGIE Le réseau trophique , comme la pyramide des bioma sses, ne donne de l'organisation trophique qu'une image purement statique .

Le limnologiste et écologue angle­ américain Georg Eve lyn Hut chinson 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) .

AUOCATION tNER GtTIQUE 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.

P RODUCTIVITt 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 product ivité 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 productivit é primaire nette une fois que les producteurs ont comblé leurs besoins énergétiques .

Le taux auquel les consommateurs (herbivores, carnivores et détritivores ) convertis sent 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 épDulords , 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 e n y prélevant leur nourriture.

Avec l'avènement de la révolution agricole puis de la révolution industrielle, les populations humaines s e sont plus ou moin s retirées de ces réseaux .

Bien qu'il occupe toujours le dernier maillon de nombreuses chaînes alimentaires, l'être humain a forgé sa propre chaîne 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 chaîne alimentaire , de quelque niveau soit-il, entraîne de profonds bouleversements écologiques qui peuvent conduire à l'extinction de toute la chaîne.

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 chaîne 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 chaîne.

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 aujo urd'hui.

Il arrive même que l'homme subisse les conséquences de ses activités .

Dans les années 1950, par exemple, à Minomoto au Japon, de nombreux pêcheurs présentèrent de graves troubles neurologiques qui furent mortels pour certains .

Ces troubles furent imputés , bien d es années plus tard , à la société Chisso , implantée dans la baie de Minamata , 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 chaî n e alimentaire : on a mesuré dans les poissons et les mollusques de Minamata une concentration 10000 fois supérieure à celle de l'eau alentour.. »