Transfère de la matière et flux d'énergie dans un écosystème

Introduction :

Dans un écosystème, les êtres vivant ne sont pas influencés seulement par les facteurs édaphiques et climatiques. Elles sont liées par des relations alimentaires, ainsi elles sont organisées en chaînes ou en réseaux trophiques.

• Quels sont les types de relations trophiques ?

• Quelles sont les caractéristiques des chaînes et des réseaux trophiques ?

I – Les relations trophiques

1 – La prédation

Exemple : un lion se nourrit sur un zèbre.

Relation trophique interspécifique, selon laquelle un prédateur tue des proies pour s’en nourrir.

2 – Le parasitisme

Exemple : la cochenille se nourrit sur les arbresfruitiers.

Relation trophique interspécifique, basée sur l’exploitation d’un être vivant appelé hôte, par un autre, appelé parasite. Elle est bénéfique pour le parasite seulement.

3 – La compétition

Exemple : les végétaux qui utilisent la même ressource en eau.

Relation de conflit, vis-à-vis la même ressource naturelle (lumière, eau…). L’être vivant le plus adapté aux conditions de milieu survie.

4 – Lasymbiose

Exemple :les plantes nectarifères entomogames et les insectes nectarivores pollinisateurs associés.

Relation interspécifique, obligatoire, et permanente, bénéfique pour les deux parties.

5 – Le commensalisme

Exemple :les oiseaux se servant, pour la confection d’un nid, de poils tombés.

Relation interspécifique, non obligatoire, et non permanente, bénéfique pour une seule partie, sans nuire à l’autre.

II – Réseaux trophiques

1 – chaînes alimentaires

a – détermination de régime alimentaire

On peut déterminer le régime alimentaire d’un animal par :

• Observation directe.

• Analyse des restes de repas (pelote de régurgitation).

• Analyse des excréments.

Le régime alimentaire des animaux est généralement diversifié, et peut varier selon les places de développement ou les saisons.

Dans la nature on trouve les régimes suivants :

Régime alimentaire	Définition
Herbivore	consomme l’herbe
Granivore	consomme les grains
Nectarivore	consomme le nectar
Carnivore	consomme les aliments d’origine animale
Insectivore	consomme les insectes
Charognarde	Consomme les cadavres abandonnés
Omnivore	Consomme à la fois les aliments d’origine animal et d’origine végétale

b – Chaînes alimentaires

La figure suivante montre les relations trophiques entre les différents être vivants de la forêt.

Q-1 – donnez deux chaînes alimentaires à partir de la figure.

Q-2 – Donnez une définition de la chaîne alimentaire.

R-1-

• Feuilles d’arbres → Larve → Pic → martre.

• Herbe → Campagnol → Renard.

R-2 – La chaîne alimentaire : est un ensemble de relations trophiques entre plusieurs espèces (végétales, animales). Chaque être vivant dans la chaîne mange celui qui le précède, et il est mangé par celui qui le suit.

2 – Les réseaux trophiques

Le réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles au sein d’un écosystème et par lequel d’énergie et la biomasse circulent entre les différents niveaux trophiques.

On distingue 3 catégories d’organismes qui composent le réseau (ou la chaîne) trophique :

• Lesproducteurs : se sont des végétaux chlorophylliens qui utilisent l’énergie lumineuse pour la photosynthèse, afin de produire la matière organique à partir de la matière minérale (l’eau et sel minéraux). Ce sont des êtres vivants autotrophes.

• Les consommateurs primaires (C I) :les herbivores.

• Les consommateurs secondaires (C II) : des carnivores que se nourrissent sur les herbivores.

• Les consommateurs tertiaires (C III) : des carnivores que se nourrissent sur d’autres carnivores.

• Les décomposeurs : les bactéries et les champignons qui dégradent la matière organique et la transforme en matière minérale.

III – Les pyramides de la biomasse et de l’énergie

Les tableaux suivants présentent des estimations de la biomasse et de l’énergie d’une chaîne alimentaire.

• Tableau 1 :

Les maillons	Biomasse (g)	Énergie (KJ)
Hibou des maris	9.6	58.8
Plantes	5400	9480
Rongeurs	120	727

• Tableau 2 :

Les maillons	Biomasse (g)	Énergie (KJ)
Hibou des maris	1.6	9.69
Plantes	10 800	18 960
Insectes	240	1429
insectivores	20	121

Q-1 – Donnez la chaîne alimentaire correspondante à chaque tableau.

Q-2 – Construisez le pyramide de la biomasse et d’énergies pour la première chaîne alimentaire.

Q-3 – Quelle est la source d’énergie pour les plantes vertes ? Quel est le devenir de cette énergie dans la chaîne alimentaire ?

Q-4 – Calculez le rendement de biomasse (entre P et C I ; C I et C II). Interprétez les résultats.

Q-5 – Calculez le rendement final des deux chaînes. Interprétez les résultats.

R-1-

• La chaîne alimentaire du 1er tableau : Plantes → Rangeurs → Hibou des marais.

• La chaîne alimentaire du 2ᵉ tableau : Plantes → insectes → insectivores → Hibou des marais.

R-2 – Le pyramide de la biomasse : Les blocs sont de même hauteur mais leurs surfaces est proportionnelle à la biomasse.

• Pour la 1er chaîne alimentaire :

• La pyramide d’énergie de la 1ᵉchaîne alimentaire

R-3 – Les plantes vertes tirent leurs énergies à partir de la lumière, puis transforment cette énergie lumineuse en énergie chimique (matière organique).

Durant les relations trophiques la matière se déplace d’un maillon à une autre. Avec ce déplacement de la matière, l’énergie se déplace aussi. Mais au cours d’une chaîne alimentaire la biomasse et l’énergie diminuent : on parle alors du flux d’énergie.

R-4-

• La formule de rendement est :

R = (La biomasse du maillon supérieure / La biomasse du maillon inférieure) * 100.

• la formule de Rendement final

Rf = (La biomasse du dernier maillon / La biomasse des producteurs) * 100.

R-5 – Calcule des rendements.

• interprétation :

Les C1 utilisent seulement 0.18 % de la biomasse de producteur, de même les C2 utilisent seulement 0,18 % de la biomasse des C1. Donc la biomasse diminue lorsqu’on s’éloigne des producteurs vers les consommateurs.

La perte de la biomasse s’explique par les facteurs suivants

• les fonctions physiologiques (comme la respiration).

• matière non assimilée.

R-6- Calcule des rendements.

On remarque que le rendement final de la première chaîne alimentaire est plus grand que celui de la 2ᵉchaîne, et cela est due au nombre de maillon dans chaque chaîne alimentaire => plus le nombre des maillons est grand plus le rendement final diminue.

VI – L’aspect dynamique de l’écosystème

Le tableau suivant montre les différentes étapes de l’évolution d’un écosystème :

Les étapes	Sol siliceux	Sol calcaire
Stade primaire	Herbes calcicole	Herbes acidophiles
Stade des herbes	Sol vert contenant des graminées	Sol vert contenant des graminées
Stade des arbustes	Forêt sylviculture	Terrain frais contenant des légumineuses
Stade des arbres	Forêt des hêtres	Forêt des bouleaux
Stade final = Climax	Forêt de chêne	Forêt de chêne

D’après l’analyse des données du tableau on constate que l’écosystème se forme progressivement pendant une langue durée, à la suite de l’apparition des constituants vivants et non vivants et leur interaction, ce qui forme des successions écologiques :

• Dégradation de la roche mère sous l’effet des changementsphysico-chimiques.

• L’apparition des micro-organismes.

• Enrichissement de sol par la matière organique et minérale, puis apparition d’herbe et de quelques animaux.

• Apparition des arbustes et arbres

Le climax : est le stade final de l’évolution d’un écosystème qui aboutie à un état d’équilibre relativement stable en absence d’intervention de l’homme.