Niveaux trophiques 3BIOS02

L'écologie est l'étude scientifique des interactions des organismes entre eux et d'autre part des interactions entre ces derniers et leur milieu de vie dans des conditions naturelles. Dans notre chapitre, nous allons traiter de la structure d'une communauté qui dépend en grande partie des relations alimentaires entre les organismes. Les points traités seront les niveaux trophique, les chaînes alimentaires, les cascades trophiques et les pyramides écologiques.

Qu'est-ce que un niveau trophique?

Un niveau trophique désigne chaque niveau de la pyramide énergétique, qui correspond à une étape dans une chaîne alimentaire. C'est un rang qu'occupe un être vivant dans une chaîne alimentaire.
On différencie les organismes autotrophes des organismes hétérotrophes:
Le terme autotrophe désigne certains organismes vivants par exemple végétaux ou microorganismes qui ont la capacité de créer leur propre matière organique à partir d'éléments minéraux en faisant appel à la photosynthèse. Donc ils sont capables de subvenir à leurs besoins.
Alors que le terme hétérotrophe désigne les organismes qui ne peuvent pas fabriquer par eux-mêmes les substances organiques dont ils ont besoin afin de produire leur propre énergie cellulaire. Ils sont obligés de les prélever d'un milieu extérieur pour leur permettre de vivre.

Les niveaux trophiques sont caractéristiques de 3 grands groupes d'organismes. Ce sont les producteurs autotrophes, les consommateurs hétérotrophes, et les décomposeurs.

les producteurs

Les producteurs sont des organismes autotrophes, c'est à dire qu'ils produisent de la matière organique à partir de matière minérale et d'une source d'énergie. Le plus souvent c'est l'énergie solaire qui est utilisée, on parle alors d'organismes phototrophes ou photosynthétiques (=photoautotrophes).
Certaines bactéries, utilisent une énergie chimique (=chimiautotrophes). L'organisme producteur est le premier maillon de la chaîne alimentaire et est primordial car c'est lui qui fait entrer de l'énergie dans l'écosystème alors que les autres maillons ne font que la transformer.

les consommateurs

Les consommateurs sont des organismes hétérotrophes, c'est à dire qu'ils consomment de la matière organique provenant d'un autre organisme vivant.
Lorsque l'organisme consommé est un producteur on parle de consommateur primaire. Un organisme qui se nourrit d'un consommateur primaire est appelé consommateur de second ordre ou carnivore.
Certains animaux se nourrissent indifféremment d'organismes producteurs ou de consommateurs, ils sont appelés omnivores. L'animal qui se trouve au sommet de la chaîne alimentaire est un superprédateur, il n'est consommé qu'après sa mort par des décomposeurs.
L'être humain présente la particularité d'être à la fois un omnivore et un superprédateur... Il est donc au sommet de la chaîne alimentaire.

les décomposeurs

Les décomposeurs représentent le dernier maillon de la chaîne alimentaire. Ce sont de petits organismes qui vivent dans le sol, comme les vers de terre, quelques bactéries et de minuscules champignons. Les décomposeurs se nourrissent de débris végétaux (feuilles mortes), de cadavres d'animaux (oiseaux morts) et d'excréments d'animaux. Ils décomposent ces trois éléments en nourriture (éléments minéraux) pour les végétaux. Les végétaux absorbent ces éléments minéraux par leurs racines. Ainsi, la chaîne alimentaire poursuit son cycle sans fin.

Qu'est-ce qu'une chaîne alimentaire?

On appelle chaîne alimentaire, un ensemble d'êtres vivants qui se nourrissent les uns des autres. C'est à partir de chaîne que l'équilibre de l'écosystème s'établit. Elle est constituée de 5 maillons qui sont indispensables pour le bon fonctionnement de la chaîne.Si une des catégories de la chaîne n'existait plus ,il y aura alors un déséquilibre et la chaîne ne pourra plus fonctionner correctement. Cf Annexe 1

Qui intervient dans cette chaîne?

les organismes photosynthétiques

C'est à partir des organismes photosynthétiques (Végétaux, certains Protistes et certaines Bactéries) que la chaîne alimentaire, dont ils forment le premier maillon, débute son cycle. C'est pour cette raison qu'on les nomme organismes producteurs Le pommier et le chêne en sont des exemples.

les herbivores

Ce sont des organismes consommateurs qui se nourrissent uniquement de végétaux. Ils représentent la deuxième étape de la chaîne alimentaire. Le zooplancton, les grands herbivores, l'écureuil ou encore le lièvre en sont des exemples.

les carnivores primaires et secondaires

Les carnivores représentent des organismes consommateurs, c'est à dire qui se nourrissent d'autres organismes. Le terme "carnivore" signifie "qui se nourrit de chair donc de la viande". Les carnivores sont donc considérés comme des prédateurs car ils chassent pour se nourrir. Ils sont "primaires" lorsqu'ils se nourrissent d'herbivores et secondaires lorsque leurs proies sont des animaux carnivores.
Exemples de carnivores: l'orque, le loup, le chat ou le crocodile.

les décomposeurs

Comme mentionné précédemment, ils interviennent également dans les chaînes alimentaires en décomposant la matière organique. Les décomposeurs représentent la dernière étape de la chaîne alimentaire, grâce à elle la chaîne recommence et ne se termine jamais.

Pourquoi il n'y a que peu de niveaux trophiques dans une chaine alimentaire?

Il y deux grandes hypothèses à ce sujet:

• L'hypothèse énergétique

Selon cette hypothèse, le problème serait une inefficacité du transfert d'énergie le long de la chaîne alimentaire. En effet, à chaque niveau trophique, deux tiers de l'énergie disponible sont perdus, ce qui limite la longueur possible des chaînes à 4 ou 5 niveaux maximum. À chaque échelon d'une chaîne alimentaire, une partie de l'énergie capturés par les producteurs est perdue sous forme de chaleur métabolique; elle est libérée comme sous-produit incontournable de la dégradation chimique de la nourriture. Les pertes d'énergie à chaque niveau sont trop importantes pour permettre la réalisation de chaînes beaucoup plus longues.
Par exemple, il serait impossible pour l'être humain de ne se nourrir que des lions dans un lieu donné (Exemple: la Plaine du Serengeti) car la quantité d'herbes qui y est disponible ne suffirait pas à nourrir un nombre de zèbres et d'autres herbivores suffisant pour assurer la survie du nombre de lions nécessaires à l'alimentation de la population humaine.
C'est donc la chimie de la respiration cellulaire qui contrôle la complexité écologique de notre planète.

• L'hypothèse de la stabilité dynamique

Selon cette idée, les chaînes alimentaires qui comporteraient beaucoup plus de maillons seraient moins stables.Les changements aux niveaux trophiques inférieurs provoquent une modification considérable aux niveaux supérieurs, qui peut engendrer l'extinction des prédateurs supérieurs. Lors d'un choc écologique (hivers rigoureux) les prédateurs doivent s'en remettre, pour ne pas provoquer un amoindrissement de l'apport alimentaire d'un bout à l'autre de la chaîne. Après un accident écologique, la vitesse de récupération des prédateurs sera plus lente si la chaîne comporte beaucoup de niveaux. Selon cette hypothèse,dans un milieu imprévisible les chaîne alimentaires sont plus simples.

Qu'est-ce que les cascades trophiques?

Les interactions entre les espèces des différents niveaux trophiques se font grâce au réseau alimentaire.

C'est la relation entre les niveaux trophiques qui fait que lorsqu'un niveau change (augmente ou diminue) les autres niveaux sont modifiés. Cf Annexe 2
Par exemple, lorsque les prédateurs s’attaquent aux herbivores, les plantes seront aussi affectées. Car si il y a moins d’herbivores, il y aura plus de plantes. La logique des cascades trophiques permet de prédire que le 4ème niveau trophique, les carnivores prédateurs, aurait aussi des conséquences en cascade. Dans ce cas, les superprédateurs contrôleraient les populations des prédateurs du niveau inférieur, entraînant une propagation d'herbivore et l'appauvrissement de la végétation.

Quelle est l'influence de l'Homme sur les cascades trophiques?

L'influence de l'Homme sur les cascades trophiques est énorme. Comme dit plus haut l'Homme est un superprédateur, ce qui fait qu'il "contrôle" les niveaux inférieurs à lui. Aujourd'hui nous voyons qu'à cause d'une mauvaise gestion des ressources qui sont à notre portée, nous déséquilibrons de plus en plus notre écosystème.

Qu'est-ce que la pyramide écologique?

La pyramide écologique est une représentation, le plus souvent graphique, d’une relation plus ou moins complexe entre plusieurs écosystèmes.

Pourquoi une pyramide?

Une pyramide permet de plus facilement visualiser les proportions de chaque écosystème par rapport à une relation précise.

Quelle relation peut-être traitée dans une pyramide écologique?

Parmi les relations les plus utilisées nous pouvons citer les pyramides des biomasses, des énergies, des nombres, des producteurs et des consommateurs.

Que représentent ces pyramides?

Pyramide des énergies

La pyramide des énergies montre la quantité d’énergie solaire transformée par chaque étage d'une chaîne alimentaire, mettant ainsi en évidence la capacité des producteurs à convertir l’énergie solaire reçue que ce soit sous forme de chaleur ou de lumière. Cf Annexe 3

Pyramide des producteurs et des consommateurs

La pyramide des producteurs et des consommateurs met en représentation la quantité de producteurs par rapports à la quantité de consommateurs.

Pyramide des nombres

La pyramide des nombres est une représentation numérique de chaque niveau de l'écosystème. Evidemment Les niveaux sont classés du plus nombreux au moins nombreux.
Cf Annexe 4

Pyramide des biomasses

La pyramide des biomasses représente la quantité de biomasses "transmise" entre les différents étages. La biomasse est l'ensemble des matières organiques pouvant être transformée en énergie par les consommateurs de l'étage supérieur.

Sources

Campbell, chapitre 53 Raven http://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_trophique http://www.madie.qc.ca/math/Theme1/Activ3/ActiviteTexte.html http://users.skynet.be/the.fly/htm/ecologie/pyramides2.htm http://aquatrop.cirad.fr/encyclop_die/biologie_et_cologie_aquatique/r_seau_trophique_aquatique/la_r_gulation_des_populations_aux_diff_rents_niveaux_trophiques

Cf Annexe 5

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