suite de chapitre 04
4. Transfert d’énergie et rendements
4.1. Définitions
- Productivité brute (PB): Quantité de matière vivante produite pendant une unité de temps, par un niveau trophique donné.
- Productivité nette (PN): Productivité brute moins la quantité de matière vivante dégradée par la respiration.
PN = PB – R.
- Productivité primaire : Productivité nette des autotrophes chlorophylliens.
- Productivité secondaire : Productivité nette des herbivores, des carnivores et des décomposeurs.
4.2. Transfert d’énergie
Les relations trophiques qui existent entre les niveaux d’une chaîne trophique se traduisent par des transferts d’énergie d’un niveau à l’autre.
- Une partie de la lumière solaire absorbée par le végétal est dissipée sous forme de chaleur.
- Le reste est utilisé pour la synthèse de substances organiques (photosynthèse) et correspond à la Productivité primaire Brute (PB).
- Une partie de (PB) est perdue pour la Respiration (R1).
- Le reste constitue la Productivité primaire Nette (PN).
- Une partie de (PN) sert à l’augmentation de la biomasse végétale avant d’être la proie des bactéries et des autres décomposeurs.
- Le reste de (PN), sert d’aliment aux herbivores qui absorbent ainsi une quantité d’énergie Ingérée (I1).
- La quantité d’énergie ingérée (I1) correspond à ce qui réellement utilisé ou Assimilé (A1) par l’herbivore, plus ce qui est rejeté (Non Assimilée) (NA1) sous la forme d’excréments et de déchets : I1= A1+ NA1
- La fraction assimilée (A1) sert d’une part à la Productivité Secondaire (PS1) et d’autre part aux dépenses Respiratoires (R2).
- On peut continuer le même raisonnement pour les carnivores.
Ainsi, du soleil aux consommateurs (1er, 2ème ou 3ème ordre), l’énergie s’écoule de niveau trophique en niveau trophique, diminuant à chaque transfert d’un chainon à un autre. On parle donc de flux d’énergie. Le flux d’énergie qui traverse un niveau trophique donné correspond à la totalité de l’énergie assimilée à ce niveau, c’est-à-dire à la somme de la productivité nette et des substances perdues par la respiration.
Dans le cas des producteurs primaires, ce flux est : PB = PN + R1.
Le flux d’énergie qui traverse le niveau trophique des herbivores est : A1 = PS1 + R2.
Plus on s'éloigne du producteur primaire, plus la production de matière vivante est faible (Fig.03).
4.3. Les rendements
A chaque étape du flux, de l’organisme mangé à l’organisme mangeur et à l’intérieur de chacun d’eux, de l’énergie est perdue. On peut donc caractériser les divers organismes du point de vue bioénergétique, par leur aptitude à diminuer ces pertes d’énergie. Cette aptitude est évaluée par les calculs de rendements :
§ Rendement écologique : C’est le rapport de la production nette du niveau trophique de rang (n) à la production nette du niveau trophique de rang (n-1) : (PS1/PN x 100) ou (PS2/PS1 x 100).
§ Rendement d’exploitation : C’est le rapport de l’énergie ingérée (I) à l’énergie disponible. C’est la production nette de la proie : (I1/PN x 100) ou (I2/PS1x 100).
§ Rendement de production nette : Qui est le rapport de la production nette à l’énergie assimilée :
(PS2/A2x100) ou (PS1/A1x100). Ce rendement intéresse les éleveurs, car il exprime la possibilité pour une espèce de former la plus grande quantité possible de viande à partir d’une quantité donnée d’aliments.
4.4. Stabilité des écosystèmes
Les ressources disponibles, régulées par les facteurs physico-chimiques du milieu, contrôlent les chaines trophiques depuis les producteurs jusqu’aux prédateurs. C’est la théorie du contrôle des communautés par les ressources (éléments nutritifs), ou contrôle bottom-up (du bas vers le haut).
Exemple : La relation existante entre la teneur en phosphates des océans + la quantité des planctons + taille des poissons qui s’en nourrissent.
A l’inverse, le fonctionnement d’un écosystème dépend de la prédation exercée par les niveaux trophiques supérieurs sur les niveaux trophiques inférieurs. C’est le contrôle top-down.
Exemple : Effet régulateur d’une population de carnivores (loups) sur une population de proies (lièvres).
Les deux contrôles interviennent simultanément dans les écosystèmes et peuvent être complémentaires. Les modifications par l’homme d’un niveau trophique peuvent amplifier l’un ou l’autre des deux contrôles et entrainer une instabilité de l’écosystème.
Exemples :
§ Augmentation des ressources en éléments nutritifs (amplification du contrôle bottom-up). Cas de la pollution organique des eaux ou eutrophisation.
§ Diminution d’abondance d’un prédateur de haut niveau (amplification du contrôle top-down). Cas de la chasse ou de la pêche.