Les relations trophiques est les équilibres naturels

Objectifs

- Définir les notions de chaîne et de réseau trophique.

- Expliquer le rôle des producteurs, des consommateurs et des décomposeurs dans le flux de matière et d'énergie dans un écosystème.

- Représenter graphiquement les flux de matière et d'énergie à l'aide de pyramides écologiques.

Questions

- Qu'est-ce qu'une chaîne trophique? Donnez un exemple.

- Quelle est la différence entre un réseau trophique et une chaîne trophique?

- Quels sont les trois types d'organismes impliqués dans les relations trophiques? Quel est leur rôle respectif?

- Comment mesurer la quantité de matière organique produite ou consommée par les êtres vivants?

- Quels sont les facteurs qui influencent la croissance des végétaux et des animaux?

- Comment représenter les flux de matière et d'énergie dans un écosystème à l'aide de pyramides écologiques? Quelles sont les caractéristiques de ces pyramides?

I- Introduction

Les relations trophiques sont les interactions alimentaires entre les êtres vivants dans un écosystème. Elles permettent le transfert de matière organique et d'énergie entre les différents niveaux trophiques. Un niveau trophique correspond à un ensemble d'organismes qui se nourrissent du même type de nourriture.

II- Chaîne et réseaux trophiques

2-1/ Chaîne trophique

Une chaîne trophique est une succession linéaire d'organismes qui se mangent les uns les autres. Par exemple, dans une prairie, on peut observer la chaîne trophique suivante:

herbe -> lapin -> renard

L'herbe est le premier maillon de la chaîne, elle est appelée producteur primaire car elle produit de la matière organique à partir de la matière minérale et de l'énergie solaire grâce à la photosynthèse. Le lapin est le deuxième maillon de la chaîne, il est appelé consommateur primaire car il consomme de la matière organique produite par le producteur primaire. Le renard est le troisième maillon de la chaîne, il est appelé consommateur secondaire car il consomme de la matière organique produite par le consommateur primaire. On peut ajouter un quatrième maillon à la chaîne, qui est le décomposeur , comme les champignons ou les bactéries, qui dégradent la matière organique morte en matière minérale.

2-2/ Réseaux trophiques

Une chaîne trophique est une simplification de la réalité, car un organisme peut se nourrir de plusieurs sources de nourriture, et être lui-même la proie de plusieurs prédateurs. Ainsi, les chaînes trophiques se croisent et forment un réseau trophique, qui représente l'ensemble des relations alimentaires dans un écosystème. Par exemple, dans une forêt, on peut observer le réseau trophique suivant:

feuille -> chenille -> oiseau -> chat

\ /

\ / -> escargot

Dans ce réseau, la feuille est le producteur primaire, la chenille et l'escargot sont les consommateurs primaires, l'oiseau est le consommateur secondaire, et le chat est le consommateur tertiaire. Les décomposeurs ne sont pas représentés, mais ils interviennent à tous les niveaux trophiques.

III- Flux de matière dans un écosystème

3-1/ Les êtres vivants sont des producteurs de matière organique

La matière organique est la matière qui constitue les êtres vivants, comme les glucides, les lipides, les protéines, etc. Elle est produite par les êtres vivants à partir de la matière minérale, comme l'eau, le dioxyde de carbone, les sels minéraux, etc. La matière organique est ensuite consommée par les êtres vivants, qui la transforment en énergie et en matière organique de leur propre corps. La matière organique est finalement dégradée par les décomposeurs, qui la restituent sous forme de matière minérale.

On peut mesurer la quantité de matière organique produite ou consommée par les êtres vivants à l'aide de la biomasse , qui est la masse de matière organique présente dans un écosystème ou dans un niveau trophique. La biomasse s'exprime en grammes par mètre carré (g/m²) ou en tonnes par hectare (t/ha).

3-2/ La croissance chez les végétaux

La croissance chez les végétaux est le résultat de la production de matière organique par la photosynthèse. La photosynthèse est le processus qui permet aux végétaux de synthétiser des glucides à partir de l'eau et du dioxyde de carbone, en utilisant l'énergie solaire.

La croissance chez les végétaux dépend de plusieurs facteurs, comme la disponibilité en eau, en dioxyde de carbone, en sels minéraux, en lumière, etc. La croissance chez les végétaux se manifeste par l'augmentation de la biomasse, de la taille, du nombre de feuilles, de fleurs, de fruits, etc.

3-3/ La croissance chez les animaux

La croissance chez les animaux est le résultat de la consommation de matière organique produite par les végétaux ou par d'autres animaux. Les animaux utilisent la matière organique pour produire de l'énergie et pour fabriquer leur propre matière organique, comme les muscles, les os, les poils, les plumes, etc. L'équation simplifiée de la respiration cellulaire, qui est le processus qui permet aux animaux de libérer de l'énergie à partir de la matière organique,

La croissance chez les animaux dépend de plusieurs facteurs, comme la quantité et la qualité de la nourriture, la température, l'humidité, les prédateurs, les parasites, etc. La croissance chez les animaux se manifeste par l'augmentation de la biomasse, du poids, de la taille, du nombre de cellules, d'organes, etc.

3-4/ Conclusion

Les flux de matière dans un écosystème sont cycliques: la matière minérale est transformée en matière organique par les producteurs, qui la transmettent aux consommateurs, qui la restituent sous forme de matière minérale par les décomposeurs. La biomasse est une mesure de la quantité de matière organique présente dans un écosystème ou dans un niveau trophique. La croissance chez les végétaux et les animaux est le résultat de la production ou de la consommation de matière organique.

IV- Flux d'énergie dans un écosystème

4-1/ Introduction

L'énergie est la capacité à produire un travail ou un mouvement. L'énergie est nécessaire à la vie, car elle permet aux êtres vivants de réaliser des activités vitales, comme la synthèse de molécules, le transport de substances, la contraction musculaire, la régulation thermique, etc. L'énergie provient principalement du soleil, qui est la source d'énergie primaire de la biosphère. L'énergie solaire est captée par les producteurs, qui la transforment en énergie chimique stockée dans les molécules organiques. L'énergie chimique est ensuite transférée aux consommateurs, qui la libèrent sous forme d'énergie thermique ou mécanique. L'énergie thermique est finalement dissipée dans l'environnement sous forme de chaleur.

4-2/ Pyramide écologique

Une pyramide écologique est un diagramme qui représente graphiquement les flux d'énergie entre les niveaux trophiques d'un écosystème. Il existe trois types de pyramides écologiques: les pyramides de nombres, les pyramides de biomasse et les pyramides de productivité.

- Une pyramide de nombres montre le nombre d'individus à chaque niveau trophique. Par exemple, dans une prairie, on peut avoir la pyramide de nombres suivante:

renard

/ \

lapin lapin

/ \ / \

herbe

Cette pyramide est dite inversée, car le nombre d'individus diminue à mesure que l'on monte dans les niveaux trophiques. Cela s'explique par le fait que les consommateurs ont besoin de plus de nourriture que les producteurs pour maintenir leur biomasse.

- Une pyramide de biomasse montre la masse de matière organique à chaque niveau trophique. Par exemple, dans une forêt, on peut avoir la pyramide de biomasse suivante:

chat

oiseau

chenille

feuille

Cette pyramide est dite normale , car la masse de matière organique diminue à mesure que l'on monte dans les niveaux trophiques. Cela s'explique par le fait que les consommateurs perdent de l'énergie sous forme de chaleur et de déchets lors de la respiration cellulaire.

- Une pyramide de productivité montre la quantité d'énergie produite ou consommée à chaque niveau trophique. Par exemple, dans un lac, on peut avoir la pyramide de productivité suivante:

poisson

plancton

algue

Cette pyramide est dite normale, car la quantité d'énergie diminue à mesure que l'on monte dans les niveaux trophiques. Cela s'explique par le fait que les consommateurs ne récupèrent qu'une faible fraction de l'énergie disponible chez les producteurs.

4-3/ Conclusion

Les flux d'énergie dans un écosystème sont unidirectionnels: l'énergie solaire est transformée en énergie chimique par les producteurs, qui la transmettent aux consommateurs, qui la dissipent sous forme de chaleur. La pyramide écologique est un outil qui permet de visualiser les flux d'énergie entre les niveaux trophiques. Il existe trois types de pyramides écologiques: les pyramides de nombres, les pyramides de biomasse et les pyramides de productivité.