Fiche de révision : Relations trophiques et recyclage

📋 Plan du Cours

1. Chaînes et niveaux trophiques
2. Décomposeurs et recyclage du sol
3. Production primaire et flux énergétiques
4. Devenir de la matière assimilée
5. Rendements des consommateurs
6. Transferts dans la chaîne alimentaire

📖 1. Chaînes et niveaux trophiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Chaîne alimentaire : Succession d’êtres vivants liés entre eux par des besoins nutritifs.
• Producteurs primaires : Premiers maillons d’une chaîne alimentaire qui synthétisent des substances organiques à partir de matières minérales grâce à une source d’énergie ; ils sont autotrophes.
• Réseau trophique : Ensemble de chaînes alimentaires d’un écosystème qui partagent certains maillons.
• Décomposeurs : Organismes qui se nourrissent de matière organique morte et en assurent la dégradation et la minéralisation.

📝 Points essentiels

• Dans une chaîne alimentaire, chaque organisme constitue un maillon et la flèche entre deux maillons successifs indique le transfert de matière organique et donc d’énergie ; elle signifie « est mangé par ».

• Les consommateurs se distinguent selon leur nourriture : les consommateurs primaires sont des herbivores, les consommateurs secondaires sont des zoophages qui mangent des herbivores, les consommateurs tertiaires ou de rang supérieur sont des carnivores qui mangent d’autres zoophages

📖 2. Décomposeurs et recyclage du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Détritivores : Arthropodes qui se nourrissent de détritus animaux et végétaux et fragmentent les déchets de plus en plus finement.
• Humus : Constitué de résidus de matière organique, il forme une couche de 30 cm sous la litière ; riche en carbone, il est de couleur foncée.

★ À maîtriser

• L’humus s’associe à l’argile pour former le complexe argilo-humique, qui retient dans le sol les ions minéraux nécessaires aux végétaux.

• 🔄 Les lombrics contribuent à la décomposition de plusieurs façons : ils aèrent l’humus en creusant des galeries, ils entraînent des feuilles sous terre en circulant entre la surface et la profondeur, ils mélangent la terre avalée aux végétaux et rejettent des turricules fertilisants riches en azote et en phosphore

• Les décomposeurs participent à la minéralisation de la matière organique par la respiration et la fermentation, et les bactéries assurent essentiellement l’étape finale, qui produit des éléments minéraux tels que N, P et K nutritifs pour les végétaux.

Compléments

• La décomposition débute par des champignons microscopiques saprophytes, collectivement désignés sous le nom de pourriture blanche, dont les enzymes dégradent la lignine et les tanins des feuilles.

• Les animaux qui fragmentent les débris végétaux comprennent :

  • les collemboles
  • certains acariens
  • les cloportes
  • les mille-pattes

• Les lombrics stimulent les bactéries en apportant du dioxygène dans leurs galeries et en sécrétant un mucus.

• Les bactéries sont impliquées dans la fertilité biologique des sols en produisant des éléments minéraux nutritifs pour les végétaux.

💡 Astuce mémo

Les lombrics aèrent le sol → l’activité bactérienne est stimulée.

📖 3. Production primaire et flux énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Production primaire nette : Quantité de biomasse, de carbone ou d’énergie produite par unité de temps et disponible pour les autres niveaux trophiques ; elle peut aussi être exprimée par unité de temps et de surface.
• Production primaire brute : Quantité d’énergie lumineuse convertie en énergie chimique par la photosynthèse des producteurs primaires.

★ À maîtriser

📐 Formule - La production primaire nette vérifie $\mathrm{PPN} = \mathrm{PPB} - R$, où $R$ est l’énergie perdue lors de la respiration des plantes.

Compléments

• La production primaire nette est exprimable en kilogrammes de matière végétale, en kilogrammes de carbone ou en nombre de moles de carbone, ou en joules.

• La production primaire nette est de 6,5 t/ha/an dans une forêt de pins sylvestres, de 8 à 13 t/ha/an dans une forêt de hêtres et de 8 à 32 t/ha/an dans une forêt d’épicéas.

• Le modèle distingue les postes suivants :

  • matière organique ingérée (I)
  • matière organique assimilée (A)
  • matière organique non assimilée (NA)
  • matière organique produite (PS)
  • pertes par respiration (R)

💡 Astuce mémo

PPB : énergie fixée ; PPN : énergie restante après la respiration.

📖 4. Devenir de la matière assimilée

📝 Points essentiels

• La matière organique assimilée sert à la respiration, qui fournit l’ATP nécessaire au fonctionnement de l’organisme, et à la production de nouvelle matière organique pour le renouvellement cellulaire et des tissus.

📖 5. Rendements des consommateurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Rendement d’assimilation : Efficacité d’un individu à assimiler l’énergie chimique contenue dans la matière organique ingérée.
• Rendement de production nette : Part de l’énergie assimilée utilisée dans la production de biomasse.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le rendement d’assimilation est $\frac{A}{I}\times 100$, où A est l’énergie assimilée et I l’énergie ingérée.

📐 Formule - Le rendement de production nette est $\frac{PS}{A}\times 100$, où PS est la production secondaire et A l’énergie assimilée.

Compléments

• Les animaux hétérothermes ont une température interne qui varie avec la température ambiante, tandis que celle des homéothermes reste constante et indépendante du milieu ambiant.

• Chez le criquet, I = 418, A = 138 et PS = 16 kJ/m²/an ; chez la vache, I = 13 890, A = 10 117 et PS = 2 168 kJ/m²/an.

• Chez le lézard, I = 5, A = 3,8 et PS = 0,5 kJ/m²/an ; chez le faucon crécerelle, I = 4,2, A = 3,3 et PS = 0,08 kJ/m²/an.

📖 6. Transferts dans la chaîne alimentaire

★ À maîtriser

📐 Formule - Le rendement écologique entre deux niveaux trophiques est $\frac{PS_n}{PS_{n-1}}\times 100$.

• Le rendement écologique oscille généralement autour de 10 % et met en évidence les pertes énergétiques lors du passage d’un niveau trophique au suivant.

Compléments

• Dans la chaîne alimentaire illustrée, la production secondaire de C₁ est PS₁ = 25 × 1,1 × 10³ kJ/ha/an et celle de C₂ est PS₂ = 543 kJ/ha/an.

💡 Astuce mémo

Les pertes d’énergie à chaque transfert limitent le nombre de niveaux trophiques.