Pour moi, la nature est une sorte de machine bien huilée, dans laquelle chaque détail est fourni. C’est incroyable à quel point tout est bien pensé, et il est peu probable qu’une personne puisse un jour créer quelque chose comme ça.
Que signifie le terme « chaîne de puissance » ?
Selon définition scientifique, ce concept inclut le transfert d'énergie à travers un certain nombre d'organismes, dont les producteurs sont le premier maillon. Ce groupe comprend les plantes qui absorbent substances inorganiques, à partir duquel les nutriments sont synthétisés composés organiques. Ils se nourrissent de consommateurs - des organismes incapables de synthèse indépendante, ce qui signifie qu'ils sont obligés de manger de la matière organique toute prête. Ce sont des herbivores et des insectes qui servent de « déjeuner » à d'autres consommateurs - les prédateurs. En règle générale, la chaîne contient environ 4 à 6 niveaux, dont le maillon de fermeture est représenté par des décomposeurs - des organismes qui décomposent la matière organique. En principe, il peut y avoir beaucoup plus de liens, mais il existe un « limiteur » naturel : en moyenne, chaque lien reçoit peu d'énergie du précédent - jusqu'à 10 %.
Exemples de chaînes alimentaires dans une communauté forestière
Les forêts ont leurs propres caractéristiques, selon leur type. Les forêts de conifères ne se distinguent pas par une riche végétation herbacée, ce qui signifie que la chaîne alimentaire comportera un certain ensemble d'animaux. Par exemple, un cerf aime manger du sureau, mais il devient lui-même la proie d'un ours ou d'un lynx. La forêt de feuillus aura son propre ensemble. Par exemple:
- écorce - scolytes - mésange - faucon ;
- mouche - reptile - furet - renard ;
- graines et fruits - écureuil - hibou ;
- plante - coléoptère - grenouille - serpent - faucon.
Il convient de mentionner les éboueurs qui « recyclent » les restes organiques. Il en existe une grande variété dans les forêts : des organismes unicellulaires les plus simples aux vertébrés. Leur contribution à la nature est énorme, sinon la planète serait recouverte de restes d'animaux. Ils transforment cadavres V composés inorganiques, dont les plantes ont besoin, et tout recommence. En général, la nature est la perfection elle-même !
Introduction
1. Chaînes alimentaires et niveaux trophiques
2. Réseaux alimentaires
3. Connexions alimentaires d’eau douce
4. Liens alimentaires forestiers
5. Pertes d'énergie dans les circuits électriques
6. Pyramides écologiques
6.1 Pyramides de nombres
6.2 Pyramides de biomasse
Conclusion
Bibliographie
Introduction
Les organismes dans la nature sont reliés par un commun d'énergie et nutriments. L’ensemble de l’écosystème peut être assimilé à un mécanisme unique qui consomme de l’énergie et des nutriments pour accomplir son travail. Nutriments proviennent initialement de la composante abiotique du système, vers laquelle ils retournent finalement soit sous forme de déchets, soit après la mort et la destruction des organismes.
Au sein d'un écosystème, les substances organiques contenant de l'énergie sont créées par des organismes autotrophes et servent de nourriture (source de matière et d'énergie) aux hétérotrophes. Exemple typique: Un animal mange des plantes. Cet animal, à son tour, peut être mangé par un autre animal, et de cette manière, l'énergie peut être transférée à travers un certain nombre d'organismes - chacun des organismes suivants se nourrit du précédent, lui fournissant des matières premières et de l'énergie. Cette séquence est appelée chaîne alimentaire et chaque maillon est appelé niveau trophique.
Le but de l'essai est de caractériser les liens alimentaires dans la nature.
1. Chaînes alimentaires et niveaux trophiques
Les biogéocénoses sont très complexes. Ils ont toujours de nombreux circuits électriques parallèles et complexement entrelacés, et nombre total les espèces se mesurent souvent en centaines, voire en milliers. Presque toujours différents types se nourrir de plusieurs différents objets et servent eux-mêmes de nourriture à plusieurs membres de l’écosystème. Le résultat est un réseau complexe de connexions alimentaires.
Chaque maillon de la chaîne alimentaire est appelé niveau trophique. D'abord niveau trophique sont occupés par des autotrophes, ou ce qu'on appelle des producteurs primaires. Les organismes du deuxième niveau trophique sont appelés consommateurs primaires, le troisième - consommateurs secondaires, etc. Il existe généralement quatre ou cinq niveaux trophiques et rarement plus de six.
Les principaux producteurs sont des organismes autotrophes, principalement des plantes vertes. Certains procaryotes, notamment les algues bleu-vert et quelques espèces de bactéries, effectuent également la photosynthèse, mais leur contribution est relativement faible. Conversion photosynthétique énergie solaire(énergie lumineuse) en énergie chimique contenue dans molécules organiques, à partir duquel les tissus sont construits. Les bactéries chimiosynthétiques, qui extraient l'énergie des composés inorganiques, apportent également une petite contribution à la production de matière organique.
DANS écosystèmes aquatiques les principaux producteurs sont des algues - souvent petites organismes unicellulaires, constituant le phytoplancton des couches superficielles des océans et des lacs. Sur la terre la plupart production primaire fournissent des formes plus organisées liées aux gymnospermes et aux angiospermes. Ils forment des forêts et des prairies.
Les consommateurs primaires se nourrissent de producteurs primaires, c'est-à-dire qu'ils sont herbivores. Sur terre, les herbivores typiques comprennent de nombreux insectes, reptiles, oiseaux et mammifères. Les groupes de mammifères herbivores les plus importants sont les rongeurs et les ongulés. Ces derniers comprennent les animaux au pâturage tels que les chevaux, les moutons et les bovins, qui sont adaptés pour courir sur la pointe des pieds.
Dans les écosystèmes aquatiques (d'eau douce et marins), les formes herbivores sont généralement représentées par des mollusques et des petits crustacés. La plupart de ces organismes sont des cladocères et des copépodes, des larves de crabe, des balanes et bivalves(par exemple, les moules et les huîtres) - se nourrissent en filtrant l'eau des plus petits producteurs primaires. Avec les protozoaires, nombre d’entre eux constituent la majeure partie du zooplancton qui se nourrit de phytoplancton. La vie dans les océans et les lacs dépend presque entièrement du plancton, puisque presque tout commence par lui chaînes alimentaires.
Matériel végétal (par exemple nectar) → mouche → araignée →
→ musaraigne → chouette
Sève du rosier → puceron → coccinelle→ araignée → oiseau insectivore → oiseau de proie
Il existe deux principaux types de chaînes alimentaires : le pâturage et les détritiques. Des exemples ont été donnés ci-dessus chaînes de pâturage, dans lequel le premier niveau trophique est occupé par les plantes vertes, le deuxième par les animaux brouteurs et le troisième par les prédateurs. Les corps des plantes et des animaux morts contiennent encore de l’énergie et des « matériaux de construction », ainsi que des excrétions intravitales, telles que l’urine et les excréments. Ces Matières organiques décomposé par des micro-organismes, notamment des champignons et des bactéries, vivant en saprophytes sur des résidus organiques. Ces organismes sont appelés décomposeurs. Ils libèrent des enzymes digestives sur les cadavres ou les déchets et absorbent les produits de leur digestion. Le taux de décomposition peut varier. Matière organique l'urine, les excréments et les carcasses d'animaux sont consommés en quelques semaines, tandis que les arbres et les branches tombés peuvent mettre de nombreuses années à se décomposer. Un rôle très important dans la décomposition du bois (et d'autres débris végétaux) est joué par les champignons, qui sécrètent l'enzyme cellulose, qui ramollit le bois, ce qui permet aux petits animaux de pénétrer et d'absorber le matériau ramolli.
Les morceaux de matériaux partiellement décomposés sont appelés détritus et de nombreux petits animaux (détritivores) s'en nourrissent, accélérant ainsi le processus de décomposition. Étant donné que les vrais décomposeurs (champignons et bactéries) et les détritivores (animaux) sont impliqués dans ce processus, tous deux sont parfois appelés décomposeurs, bien qu'en réalité ce terme se réfère uniquement aux organismes saprophytes.
Les organismes plus grands peuvent, à leur tour, se nourrir de détritivores, et alors un autre type de chaîne alimentaire est créé - une chaîne, une chaîne commençant par les détritus :
Détritus → détritivore → prédateur
Les détritivores des communautés forestières et côtières comprennent les vers de terre, les cloportes, les larves de mouches charognardes (forêt), les polychètes, les mouches écarlates et les holothuries (zone côtière).
Voici deux chaînes alimentaires détritiques typiques de nos forêts :
Litière de feuilles → Ver de terre → Merle → Épervier
Animal mort → Larves de mouche noire → Grenouille herbivore → Couleuvre à collier
Certains détritivores typiques sont vers de terre, cloportes, bipèdes et plus petits (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.
2. Réseaux alimentaires
Dans les diagrammes de la chaîne alimentaire, chaque organisme est représenté comme se nourrissant d’autres organismes d’un même type. Cependant, les relations alimentaires réelles dans un écosystème sont beaucoup plus complexes, puisqu’un animal peut se nourrir de différents types d’organismes issus de la même chaîne alimentaire ou même de chaînes alimentaires différentes. Cela est particulièrement vrai pour les prédateurs des niveaux trophiques supérieurs. Certains animaux mangent à la fois d’autres animaux et des plantes ; on les appelle omnivores (c'est le cas notamment des humains). En réalité, les chaînes alimentaires sont entrelacées de telle manière qu’un réseau alimentaire (trophique) se forme. Un diagramme du réseau trophique ne peut montrer que quelques-unes des nombreuses connexions possibles, et il n'inclut généralement qu'un ou deux prédateurs de chacun des niveaux trophiques supérieurs. De tels diagrammes illustrent les relations nutritionnelles entre les organismes d'un écosystème et constituent la base d'études quantitatives des pyramides écologiques et de la productivité de l'écosystème.
3. Connexions alimentaires d’eau douce
Les chaînes alimentaires des plans d'eau douce sont constituées de plusieurs maillons successifs. Par exemple, les protozoaires, dont se nourrissent les petits crustacés, se nourrissent de débris végétaux et des bactéries qui s'y développent. Les crustacés, à leur tour, servent de nourriture aux poissons, et ces derniers peuvent être mangés par les poissons prédateurs. Presque toutes les espèces ne se nourrissent pas d’un seul type d’aliment, mais utilisent différents objets alimentaires. Les chaînes alimentaires sont étroitement liées. Une conclusion générale importante en découle : si un membre de la biogéocénose tombe, alors le système n'est pas perturbé, puisque d'autres sources de nourriture sont utilisées. Plus la diversité des espèces est grande, plus le système est stable.
La principale source d'énergie dans la biogéocénose aquatique, comme dans la plupart des systèmes écologiques, est la lumière solaire, grâce à laquelle les plantes synthétisent de la matière organique. Évidemment, la biomasse de tous les animaux existant dans un réservoir dépend entièrement de la productivité biologique des plantes.
La faible productivité des réservoirs naturels s'explique souvent par le manque de minéraux (notamment l'azote et le phosphore) nécessaires à la croissance des plantes autotrophes, ou par une acidité de l'eau défavorable. L'application d'engrais minéraux et, dans le cas d'un milieu acide, le chaulage des réservoirs, contribuent à la prolifération du plancton végétal, qui nourrit les animaux servant de nourriture aux poissons. De cette manière, la productivité des étangs de pêche est augmentée.
4. Liens alimentaires forestiers
La richesse et la diversité des plantes, qui produisent d'énormes quantités de matière organique pouvant être utilisée comme nourriture, provoquent le développement dans les forêts de chênes de nombreux consommateurs du monde animal, des protozoaires aux vertébrés supérieurs - oiseaux et mammifères.
Les chaînes alimentaires dans la forêt sont étroitement liées dans un réseau alimentaire très complexe, de sorte que la perte d'une espèce animale ne perturbe généralement pas de manière significative l'ensemble du système. L'importance des différents groupes d'animaux dans la biogéocénose n'est pas la même. La disparition, par exemple, dans la plupart de nos forêts de chênes de tous les grands ongulés herbivores : bisons, cerfs, chevreuils, wapitis - aurait peu d'effet sur l'écosystème global, puisque leur nombre, et donc leur biomasse, n'ont jamais été importants et n'ont jamais été aussi importants. ne joue pas un rôle significatif dans le cycle général des substances. Mais si les insectes herbivores disparaissaient, les conséquences seraient très graves, puisque les insectes remplissent la fonction importante de pollinisateurs dans la biogéocénose, participent à la destruction des déchets et servent de base à l'existence de nombreux maillons ultérieurs des chaînes alimentaires.
Les processus de décomposition et de minéralisation de la masse de feuilles mourantes, de bois, de restes d'animaux et de produits de leur activité vitale sont d'une grande importance dans la vie de la forêt. Sur l'augmentation annuelle totale de la biomasse des parties aériennes des plantes, environ 3 à 4 tonnes par hectare meurent et tombent naturellement, formant ce qu'on appelle la litière forestière. Une masse importante est également constituée de parties souterraines mortes de plantes. Avec la litière, la plupart des minéraux et de l’azote consommés par les plantes retournent au sol.
Les restes d'animaux sont très rapidement détruits par les charognards, les coléoptères du cuir, les larves de mouches charognardes et autres insectes, ainsi que par les bactéries putréfactives. Les fibres et autres substances durables, qui constituent une part importante de la litière végétale, sont plus difficiles à décomposer. Mais ils servent également de nourriture à un certain nombre d'organismes, tels que les champignons et les bactéries, qui possèdent des enzymes spéciales qui décomposent les fibres et d'autres substances en sucres facilement digestibles.
Dès que les plantes meurent, leur substance est entièrement utilisée par les destructeurs. Une partie importante de la biomasse est constituée de vers de terre, qui effectuent un travail formidable en décomposant et en déplaçant la matière organique dans le sol. Le nombre total d'insectes, d'acariens oribatides, de vers et autres invertébrés atteint plusieurs dizaines, voire centaines de millions par hectare. Le rôle des bactéries et des champignons saprophytes inférieurs est particulièrement important dans la décomposition des litières.
5. Pertes d'énergie dans les circuits électriques
Toutes les espèces qui forment la chaîne alimentaire existent sur la matière organique créée par les plantes vertes. Dans ce cas, il existe un modèle important associé à l’efficacité de l’utilisation et de la conversion de l’énergie dans le processus nutritionnel. Son essence est la suivante.
Au total, seulement environ 1 % de l'énergie radiante du Soleil tombant sur une plante est convertie en énergie potentielle des liaisons chimiques des substances organiques synthétisées et peut être ensuite utilisée par les organismes hétérotrophes pour se nourrir. Lorsqu'un animal mange une plante, la majeure partie de l'énergie contenue dans la nourriture est dépensée pour divers processus vitaux, se transformant en chaleur et se dissipant. Seulement 5 à 20 % de l’énergie alimentaire passe dans la substance nouvellement construite du corps de l’animal. Si un prédateur mange un herbivore, la majeure partie de l’énergie contenue dans la nourriture est perdue. En raison de ces pertes importantes d'énergie utile, les chaînes alimentaires ne peuvent pas être très longues : elles ne comportent généralement pas plus de 3 à 5 maillons (niveaux alimentaires).
La quantité de matière végétale qui sert de base à la chaîne alimentaire est toujours plusieurs fois supérieure à la masse totale des animaux herbivores, et la masse de chacun des maillons suivants de la chaîne alimentaire diminue également. Ce modèle très important est appelé la règle de la pyramide écologique.
6. Pyramides écologiques
6.1 Pyramides de nombres
Pour étudier les relations entre les organismes d’un écosystème et représenter graphiquement ces relations, il est plus pratique d’utiliser des pyramides écologiques plutôt que des diagrammes de réseaux trophiques. Dans ce cas, le nombre d'organismes différents sur un territoire donné est d'abord compté, en les regroupant par niveaux trophiques. Après de tels calculs, il devient évident que le nombre d'animaux diminue progressivement lors du passage du deuxième niveau trophique aux suivants. Le nombre de plantes au premier niveau trophique dépasse aussi souvent le nombre d'animaux qui composent le deuxième niveau. Cela peut être représenté comme une pyramide de nombres.
Pour plus de commodité, le nombre d'organismes à un niveau trophique donné peut être représenté par un rectangle dont la longueur (ou la surface) est proportionnelle au nombre d'organismes vivant dans une zone donnée (ou dans un volume donné, s'il s'agit d'un écosystème aquatique). La figure montre une pyramide des âges reflétant la situation réelle de la nature. Les prédateurs situés au niveau trophique le plus élevé sont appelés prédateurs finaux.
Lors de l'échantillonnage, c'est-à-dire à un moment donné, la biomasse sur pied, ou rendement sur pied, est toujours déterminée. Il est important de comprendre que cette valeur ne contient aucune information sur le taux de production de biomasse (productivité) ou sur sa consommation ; sinon des erreurs peuvent survenir pour deux raisons :
1. Si le taux de consommation de biomasse (perte due à la consommation) correspond approximativement au taux de sa formation, alors la culture sur pied n'indique pas nécessairement la productivité, c'est-à-dire sur la quantité d'énergie et de matière passant d'un niveau trophique à un autre sur une période de temps donnée, par exemple un an. Par exemple, un pâturage fertile et intensivement utilisé peut avoir des rendements d’herbe sur pied inférieurs et une productivité plus élevée qu’un pâturage moins fertile mais peu utilisé.
2. Les producteurs de petite taille, comme les algues, se caractérisent par un taux de renouvellement élevé, c'est-à-dire des taux de croissance et de reproduction élevés, équilibrés par leur consommation intensive comme nourriture par d'autres organismes et par leur mort naturelle. Ainsi, même si la biomasse sur pied peut être faible par rapport à celle des grands producteurs (tels que les arbres), la productivité ne peut pas être moindre car les arbres accumulent de la biomasse sur une longue période de temps. En d’autres termes, un phytoplancton ayant la même productivité qu’un arbre aura beaucoup moins de biomasse, même s’il pourrait supporter la même masse d’animaux. En général, les populations de plantes et d’animaux de grande taille et à longue durée de vie ont un taux de renouvellement inférieur à celui des populations petites et à courte durée de vie et accumulent de la matière et de l’énergie sur une période de temps plus longue. Le zooplancton a une biomasse plus importante que le phytoplancton dont il se nourrit. Ceci est typique des communautés planctoniques des lacs et des mers à certaines périodes de l'année ; La biomasse du phytoplancton dépasse la biomasse du zooplancton lors de la « floraison » printanière, mais à d'autres périodes, la relation inverse est possible. De telles anomalies apparentes peuvent être évitées en utilisant des pyramides énergétiques.
Conclusion
En complétant le travail sur le résumé, nous pouvons tirer les conclusions suivantes. Un système fonctionnel qui comprend une communauté d’êtres vivants et leur habitat est appelé système écologique (ou écosystème). Dans un tel système, les connexions entre ses composants se font principalement sur une base alimentaire. Une chaîne alimentaire indique le chemin de déplacement de la matière organique, ainsi que l'énergie et les nutriments inorganiques qu'elle contient.
Dans les systèmes écologiques, au cours du processus d'évolution, des chaînes d'espèces interconnectées se sont développées qui extraient successivement des matériaux et de l'énergie de la substance alimentaire d'origine. Cette séquence est appelée chaîne alimentaire et chaque maillon est appelé niveau trophique. Le premier niveau trophique est occupé par les organismes autotrophes, ou producteurs primaires. Les organismes du deuxième niveau trophique sont appelés consommateurs primaires, le troisième - consommateurs secondaires, etc. Le dernier niveau est généralement occupé par des décomposeurs ou des détritivores.
Les liens alimentaires dans un écosystème ne sont pas simples, car les composants de l’écosystème entretiennent des interactions complexes les uns avec les autres.
Bibliographie
1. Amos W.H. Le monde vivant des rivières. - L. : Gidrometeoizdat, 1986. - 240 p.
2. Dictionnaire encyclopédique biologique. - M. : Encyclopédie soviétique, 1986. - 832 p.
3. Ricklefs R. Fondamentaux de l'écologie générale. - M. : Mir, 1979. - 424 p.
4. Spurr SG, Barnes B.V. Écologie forestière. - M. : Industrie du Bois, 1984. - 480 p.
5. Stadnitsky G.V., Rodionov A.I. Écologie. - M. : Ecole Supérieure, 1988. - 272 p.
6. Yablokov A.V. Biologie des populations. - M. : Ecole Supérieure, 1987. -304 p.
Chaque organisme doit recevoir de l'énergie pour vivre. Par exemple, les plantes consomment l’énergie du soleil, les animaux mangent des plantes et certains animaux mangent d’autres animaux.
Une chaîne alimentaire (trophique) est la séquence de qui mange qui dans une communauté biologique () pour obtenir les nutriments et l'énergie nécessaires à la vie.
Autotrophes (producteurs)
Autotrophes- des organismes vivants qui fabriquent leur propre nourriture, c'est-à-dire leurs propres composés organiques, à partir de molécules simples comme le dioxyde de carbone. Il existe deux principaux types d’autotrophes :
- Les photoautotrophes (organismes photosynthétiques) tels que les plantes traitent l'énergie de la lumière du soleil pour produire des composés organiques - des sucres - à partir du dioxyde de carbone. D'autres exemples de photoautotrophes sont les algues et les cyanobactéries.
- Les chimioautotrophes obtiennent des substances organiques grâce à des réactions chimiques impliquant des composés inorganiques (hydrogène, sulfure d'hydrogène, ammoniac, etc.). Ce processus est appelé chimiosynthèse.
Les autotrophes sont à la base de chaque écosystème de la planète. Ils constituent la majorité des chaînes et des réseaux alimentaires, et l’énergie obtenue par la photosynthèse ou la chimiosynthèse soutient tous les autres organismes des systèmes écologiques. En ce qui concerne leur rôle dans les chaînes alimentaires, les autotrophes peuvent être appelés producteurs ou producteurs.
Hétérotrophes (consommateurs)
Hétérotrophes, également appelés consommateurs, ne peuvent pas utiliser l’énergie solaire ou chimique pour produire leur propre nourriture à partir du dioxyde de carbone. Au lieu de cela, les hétérotrophes obtiennent de l’énergie en consommant d’autres organismes ou leurs sous-produits. Les humains, les animaux, les champignons et de nombreuses bactéries sont des hétérotrophes. Leur rôle dans les chaînes alimentaires est de consommer d’autres organismes vivants. Il existe de nombreuses espèces d’hétérotrophes jouant des rôles écologiques différents, depuis les insectes et les plantes jusqu’aux prédateurs et aux champignons.
Destructeurs (réducteurs)
Un autre groupe de consommateurs mérite d’être mentionné, même s’il n’apparaît pas toujours dans les schémas de la chaîne alimentaire. Ce groupe est constitué de décomposeurs, organismes qui traitent la matière organique morte et les déchets, les transformant en composés inorganiques.
Les décomposeurs sont parfois considérés comme un niveau trophique distinct. En groupe, ils se nourrissent d’organismes morts provenant de différents niveaux trophiques. (Par exemple, ils sont capables de traiter des matières végétales en décomposition, le corps d'un écureuil mal nourri par des prédateurs ou les restes d'un aigle décédé.) Dans un sens, le niveau trophique des décomposeurs est parallèle à la hiérarchie standard des décomposeurs primaires, secondaires. , et les consommateurs tertiaires. Les champignons et les bactéries sont des décomposeurs clés dans de nombreux écosystèmes.
Les décomposeurs, qui font partie de la chaîne alimentaire, jouent un rôle important dans le maintien d'un écosystème sain, car ils restituent au sol des nutriments et de l'humidité, qui sont ensuite utilisés par les producteurs.
Niveaux de la chaîne alimentaire (trophique)
Diagramme des niveaux de la chaîne alimentaire (trophique)
Une chaîne alimentaire est une séquence linéaire d'organismes qui transfèrent les nutriments et l'énergie des producteurs aux principaux prédateurs.
Le niveau trophique d'un organisme est la position qu'il occupe dans la chaîne alimentaire.
Premier niveau trophique
La chaîne alimentaire commence par organisme ou producteur autotrophe, produisant sa propre nourriture à partir d'une source d'énergie primaire, généralement solaire ou provenant de sources hydrothermales situées sur les dorsales médio-océaniques. Par exemple, les plantes photosynthétiques, les plantes chimiosynthétiques, etc.
Deuxième niveau trophique
Viennent ensuite les organismes qui se nourrissent d’autotrophes. Ces organismes sont appelés herbivores ou consommateurs primaires et consommer des plantes vertes. Les exemples incluent les insectes, les lièvres, les moutons, les chenilles et même les vaches.
Troisième niveau trophique
Le maillon suivant de la chaîne alimentaire sont les animaux qui se nourrissent d'herbivores - on les appelle consommateurs secondaires ou animaux carnivores (prédateurs)(par exemple, un serpent qui se nourrit de lièvres ou de rongeurs).
Quatrième niveau trophique
À leur tour, ces animaux sont mangés par de plus gros prédateurs - consommateurs tertiaires(par exemple, un hibou mange des serpents).
Cinquième niveau trophique
Les consommateurs tertiaires sont mangés consommateurs quaternaires(par exemple, un faucon mange des hiboux).
Chaque chaîne alimentaire se termine par un prédateur ou un superprédateur - un animal sans ennemis naturels (par exemple, un crocodile, un ours polaire, un requin, etc.). Ils sont les « maîtres » de leurs écosystèmes.
Lorsqu'un organisme meurt, il est finalement mangé par les détritivores (comme les hyènes, les vautours, les vers, les crabes, etc.) et le reste est décomposé par les décomposeurs (principalement les bactéries et les champignons), et l'échange d'énergie se poursuit.
Les flèches dans une chaîne alimentaire montrent le flux d'énergie, du soleil ou des sources hydrothermales jusqu'aux prédateurs supérieurs. Lorsque l’énergie circule d’un corps à l’autre, elle se perd à chaque maillon de la chaîne. L'ensemble de nombreuses chaînes alimentaires est appelé nourriture Internet.
La position de certains organismes dans la chaîne alimentaire peut varier en raison de leur régime alimentaire différent. Par exemple, lorsqu’un ours mange des baies, il agit comme un herbivore. Lorsqu’il mange un rongeur herbivore, il devient son principal prédateur. Lorsqu'un ours mange du saumon, il agit comme un superprédateur (cela est dû au fait que le saumon est le principal prédateur car il se nourrit de hareng, qui se nourrit de zooplancton, qui se nourrit de phytoplancton, qui génère sa propre énergie à partir de la lumière du soleil). Pensez à la façon dont la place des gens dans la chaîne alimentaire change, même souvent au cours d'un seul repas.
Types de chaînes alimentaires
Dans la nature, il existe généralement deux types de chaînes alimentaires : les pâturages et les détritus.
Chaîne alimentaire des prairies
Schéma de la chaîne alimentaire des prairies
Ce type de chaîne alimentaire commence par des plantes vertes vivantes pour nourrir les herbivores dont se nourrissent les carnivores. Les écosystèmes dotés de ce type de circuit dépendent directement de l’énergie solaire.
Ainsi, le type de pâturage de la chaîne alimentaire dépend de la capture autotrophe de l'énergie et de son mouvement le long des maillons de la chaîne. La plupart des écosystèmes naturels suivent ce type de chaîne alimentaire.
Exemples de chaînes alimentaires pastorales :
- Herbe → Sauterelle → Oiseau → Faucon ;
- Plantes → Lièvre → Renard → Lion.
Chaîne alimentaire détritique
Diagramme de la chaîne alimentaire détritique
Ce type de chaîne alimentaire commence par la matière organique en décomposition – les détritus – qui sont consommés par les détritivores. Ensuite, les prédateurs se nourrissent de détritivores. Ainsi, ces chaînes alimentaires dépendent moins de l’énergie solaire directe que celles des pâturages. L'essentiel pour eux est l'afflux de substances organiques produites dans un autre système.
Par exemple, ce type de chaîne alimentaire se retrouve dans les déchets en décomposition.
L'énergie dans la chaîne alimentaire
L'énergie est transférée entre les niveaux trophiques lorsqu'un organisme se nourrit et reçoit des nutriments d'un autre. Cependant, ce mouvement d’énergie est inefficace, et cette inefficacité limite la longueur des chaînes alimentaires.
Lorsque l’énergie atteint un niveau trophique, une partie est stockée sous forme de biomasse, dans le cadre du corps des organismes. Cette énergie est disponible pour le prochain niveau trophique. En règle générale, seulement environ 10 % de l’énergie stockée sous forme de biomasse à un niveau trophique est stockée sous forme de biomasse au niveau suivant.
Ce principe de transfert partiel d’énergie limite la longueur des chaînes alimentaires, qui comportent généralement 3 à 6 niveaux.
À chaque niveau, l’énergie est perdue sous forme de chaleur, ainsi que sous forme de déchets et de matières mortes utilisées par les décomposeurs.
Pourquoi tant d’énergie quitte-t-elle le réseau alimentaire entre un niveau trophique et le suivant ? Voici quelques-unes des principales raisons d’un transfert d’énergie inefficace :
- À chaque niveau trophique, une partie importante de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur lorsque les organismes effectuent leur respiration cellulaire et se déplacent dans la vie quotidienne.
- Certaines molécules organiques dont se nourrissent les organismes ne peuvent pas être digérées et sont excrétées sous forme de selles.
- Tous les organismes individuels d’un niveau trophique ne seront pas mangés par les organismes du niveau suivant. Au lieu de cela, ils meurent sans être mangés.
- Les excréments et les organismes morts non consommés deviennent de la nourriture pour les décomposeurs, qui les métabolisent et les convertissent en énergie.
Ainsi, aucune énergie ne disparaît réellement – tout finit par produire de la chaleur.
Signification de la chaîne alimentaire
1. Les études sur la chaîne alimentaire aident à comprendre les relations alimentaires et les interactions entre les organismes de tout écosystème.
2. Grâce à eux, il est possible d'évaluer le mécanisme du flux d'énergie et de la circulation des substances dans l'écosystème, ainsi que de comprendre le mouvement des substances toxiques dans l'écosystème.
3. L’étude de la chaîne alimentaire permet de mieux comprendre les enjeux de bioamplification.
Dans toute chaîne alimentaire, de l’énergie est perdue chaque fois qu’un organisme est consommé par un autre. De ce fait, il devrait y avoir beaucoup plus de plantes que d’herbivores. Il y a plus d’autotrophes que d’hétérotrophes et la plupart d’entre eux sont donc herbivores plutôt que carnivores. Même s’il existe une compétition intense entre les animaux, ils sont tous interconnectés. Lorsqu’une espèce disparaît, cela peut affecter de nombreuses autres espèces et avoir des conséquences imprévisibles.
Dans les écosystèmes, les producteurs, les consommateurs et les décomposeurs sont unis par des processus complexes de transfert de substances et d'énergie, contenues dans les aliments créés principalement par les plantes.
Le transfert d'énergie alimentaire potentielle créée par les plantes à travers un certain nombre d'organismes en mangeant certaines espèces par d'autres est appelé chaîne trophique (alimentaire), et chaque maillon est appelé niveau trophique.
Tous les organismes qui consomment le même type de nourriture appartiennent au même niveau trophique.
Sur la figure 4. un diagramme de la chaîne trophique est présenté.
Figure 4. Schéma de la chaîne alimentaire.
Figure 4. Schéma de la chaîne alimentaire.
Premier niveau trophique former des producteurs (plantes vertes) qui accumulent l’énergie solaire et créent des substances organiques grâce au processus de photosynthèse.
Dans ce cas, plus de la moitié de l'énergie stockée dans les substances organiques est consommée dans les processus vitaux des plantes, se transformant en chaleur et se dissipant dans l'espace, et le reste entre dans la chaîne alimentaire et peut être utilisé par les organismes hétérotrophes des niveaux trophiques suivants pendant nutrition.
Deuxième niveau trophique former des consommateurs de 1er ordre - ce sont des organismes herbivores (phytophages) qui se nourrissent de producteurs.
Les consommateurs de premier ordre dépensent la majeure partie de l'énergie contenue dans les aliments pour soutenir leurs processus vitaux et utilisent le reste de l'énergie pour construire leur propre corps, transformant ainsi les tissus végétaux en tissus animaux.
Ainsi , Consommateurs de 1ère commande effectuer première étape fondamentale de transformation de la matière organique synthétisée par les producteurs.
Les consommateurs primaires peuvent servir de source de nutrition pour les consommateurs de deuxième ordre.
Troisième niveau trophique former des consommateurs du 2ème ordre - ce sont des organismes carnivores (zoophages) qui se nourrissent exclusivement d'organismes herbivores (phytophages).
Les consommateurs de second ordre réalisent la deuxième étape de transformation de la matière organique dans les chaînes alimentaires.
Cependant, les substances chimiques à partir desquelles sont construits les tissus des organismes animaux sont assez homogènes et donc la transformation de la matière organique lors du passage du deuxième niveau trophique des consommateurs au troisième n'est pas aussi fondamentale que lors du passage du premier niveau trophique. au second, où les tissus végétaux se transforment en animaux.
Les consommateurs secondaires peuvent servir de source de nutrition pour les consommateurs de troisième ordre.
Quatrième niveau trophique forment des consommateurs du 3ème ordre - ce sont des carnivores qui se nourrissent uniquement d'organismes carnivores.
Dernier niveau de la chaîne alimentaire occupé par des décomposeurs (destructeurs et détritivores).
Réducteurs-destructeurs (bactéries, champignons, protozoaires) au cours de leur activité vitale décomposent les restes organiques de tous les niveaux trophiques des producteurs et des consommateurs en substances minérales, qui sont restituées aux producteurs.
Tous les maillons de la chaîne alimentaire sont interconnectés et interdépendants.
Entre eux, du premier au dernier maillon, s'effectue le transfert de substances et d'énergie. Cependant, il convient de noter que lorsque l’énergie est transférée d’un niveau trophique à un autre, elle est perdue. En conséquence, la chaîne de puissance ne peut pas être longue et se compose le plus souvent de 4 à 6 maillons.
Cependant, de telles chaînes alimentaires sous leur forme pure ne se trouvent généralement pas dans la nature, car chaque organisme possède plusieurs sources de nourriture, c'est-à-dire utilise plusieurs types d’aliments, et est lui-même utilisé comme produit alimentaire par de nombreux autres organismes de la même chaîne alimentaire, voire de chaînes alimentaires différentes.
Par exemple:
Les organismes omnivores consomment à la fois les producteurs et les consommateurs comme nourriture, c'est-à-dire sont à la fois des consommateurs de premier, de deuxième et parfois de troisième ordre ;
un moustique qui se nourrit du sang des humains et des animaux prédateurs se situe à un niveau trophique très élevé. Mais le droséra des marais se nourrit de moustiques, ce qui en fait à la fois un producteur et un consommateur de premier ordre.
Par conséquent, presque tous les organismes faisant partie d’une chaîne trophique peuvent simultanément faire partie d’autres chaînes trophiques.
Ainsi, les chaînes trophiques peuvent se ramifier et s'entrelacer plusieurs fois, formant des complexes réseaux trophiques ou réseaux trophiques (alimentaires) , dans lequel la multiplicité et la diversité des connexions alimentaires agissent comme un mécanisme important pour maintenir l’intégrité et la stabilité fonctionnelle des écosystèmes.
Sur la figure 5. montre un schéma simplifié d'un réseau électrique pour un écosystème terrestre.
L'intervention humaine dans les communautés naturelles d'organismes par l'élimination intentionnelle ou non d'une espèce a souvent des conséquences négatives imprévisibles et conduit à une perturbation de la stabilité des écosystèmes.
Figure 5. Schéma du réseau trophique.
Il existe deux principaux types de chaînes trophiques :
les chaînes pastorales (chaînes de pâturage ou chaînes de consommation) ;
chaînes détritiques (chaînes de décomposition).
Les chaînes pastorales (chaînes de pâturage ou chaînes de consommation) sont des processus de synthèse et de transformation de substances organiques dans les chaînes trophiques.
Les chaînes pastorales commencent par les producteurs. Les plantes vivantes sont mangées par les phytophages (consommateurs de premier ordre), et les phytophages eux-mêmes sont de la nourriture pour les carnivores (consommateurs de deuxième ordre), qui peuvent être mangés par des consommateurs de troisième ordre, etc.
Exemples de filières pastorales pour les écosystèmes terrestres :
3 liens : tremble → lièvre → renard ; plante → mouton → humain.
4 liens : plantes → sauterelles → lézards → faucon;
nectar de fleur de plante → mouche → oiseau insectivore →
oiseau prédateur.
5 liens : plantes → sauterelles → grenouilles → serpents → aigle.
Exemples de filières pastorales pour les écosystèmes aquatiques : →
3 liens : phytoplancton → zooplancton → poisson ;
5 liens : phytoplancton → zooplancton → poisson → poissons prédateurs →
oiseaux prédateurs.
Les chaînes détritiques (chaînes de décomposition) sont des processus de destruction et de minéralisation étape par étape des substances organiques dans les chaînes trophiques.
Les chaînes détritiques débutent par la destruction progressive des matières organiques mortes par les détritivores, qui se remplacent successivement selon un type de nutrition précis.
Aux dernières étapes des processus de destruction, des réducteurs-destructeurs fonctionnent, minéralisant les restes de composés organiques en substances inorganiques simples, qui sont à nouveau utilisées par les producteurs.
Par exemple, lorsque le bois mort se décompose, ils se remplacent successivement : coléoptères → pics → fourmis et termites → champignons destructeurs.
Les chaînes détritiques sont plus courantes dans les forêts, où la majeure partie (environ 90 %) de l’augmentation annuelle de la biomasse végétale n’est pas consommée directement par les herbivores, mais meurt et pénètre dans ces chaînes sous forme de litière de feuilles, subissant ensuite une décomposition et une minéralisation.
Dans les écosystèmes aquatiques, la majeure partie de la matière et de l'énergie est incluse dans les chaînes de pâturage, et dans les écosystèmes terrestres, les chaînes détritiques sont les plus importantes.
Ainsi, au niveau des consommateurs, les flux de matière organique se répartissent en différents groupes de consommateurs :
la matière organique vivante suit les chaînes de pâturage ;
la matière organique morte suit les chaînes détritiques.
L'énergie du Soleil joue un rôle important dans la reproduction de la vie. La quantité de cette énergie est très importante (environ 55 kcal pour 1 cm 2 par an). Sur cette quantité, les producteurs - les plantes vertes - n'enregistrent pas plus de 1 à 2 % de l'énergie résultant de la photosynthèse, et les déserts et l'océan - des centièmes de pour cent.
Le nombre de maillons de la chaîne alimentaire peut varier, mais il y en a généralement 3 à 4 (moins souvent 5). Le fait est que si peu d’énergie parvient au dernier maillon de la chaîne alimentaire qu’elle ne suffira pas si le nombre d’organismes augmente.
Riz. 1. Chaînes alimentaires dans un écosystème terrestre
Un ensemble d'organismes unis par un type de nutrition et occupant une certaine position dans la chaîne alimentaire est appelé niveau trophique. Les organismes qui reçoivent leur énergie du Soleil selon le même nombre d'étapes appartiennent au même niveau trophique.
La chaîne alimentaire (ou chaîne alimentaire) la plus simple peut être constituée de phytoplancton, suivi de crustacés planctoniques herbivores plus gros (zooplancton) et se terminant par une baleine (ou de petits prédateurs) qui filtrent ces crustacés de l'eau.
La nature est complexe. Tous ses éléments, vivants et non vivants, forment un tout, un complexe de phénomènes et de créatures en interaction et interconnectés, adaptés les uns aux autres. Ce sont les maillons d’une même chaîne. Et si vous supprimez au moins un de ces maillons de la chaîne globale, les résultats peuvent être inattendus.
La rupture des chaînes alimentaires peut avoir un impact particulièrement négatif sur les forêts, qu’il s’agisse de biocénoses forestières tempérées ou de biocénoses forestières tropicales riches en diversité d’espèces. De nombreuses espèces d'arbres, d'arbustes ou de plantes herbacées dépendent d'un pollinisateur spécifique (abeilles, guêpes, papillons ou colibris) qui vit dans l'aire de répartition de l'espèce végétale. Dès que le dernier arbre en fleurs ou la dernière plante herbacée meurt, le pollinisateur sera contraint de quitter cet habitat. En conséquence, les phytophages (herbivores) qui se nourrissent de ces plantes ou arbres fruitiers mourront. Les prédateurs qui chassaient les phytophages se retrouveront sans nourriture, puis les changements affecteront successivement les maillons restants de la chaîne alimentaire. De ce fait, ils affecteront les humains, puisqu’ils occupent une place spécifique dans la chaîne alimentaire.
Les chaînes alimentaires peuvent être divisées en deux types principaux : le pâturage et les détritiques. Les prix des aliments qui commencent par les organismes photosynthétiques autotrophes sont appelés pâturage, ou chaînes d'alimentation. Au sommet de la chaîne pastorale se trouvent des plantes vertes. Au deuxième niveau de la chaîne pastorale se trouvent généralement les phytophages, c'est-à-dire animaux qui mangent des plantes. Les relations entre les organismes dans une prairie de plaine inondable sont un exemple de chaîne alimentaire de prairie. Une telle chaîne commence par une plante à fleurs de prairie. Le lien suivant est un papillon qui se nourrit du nectar d'une fleur. Vient ensuite l'habitant des habitats humides - la grenouille. Sa coloration protectrice lui permet de tendre une embuscade à ses proies, mais ne la sauve pas d'un autre prédateur : la couleuvre à collier. Le héron, ayant attrapé le serpent, ferme la chaîne alimentaire dans la prairie inondable.
Si une chaîne alimentaire commence par des restes de plantes mortes, des carcasses et des excréments d'animaux - détritus, on l'appelle détritique, ou chaîne de décomposition. Le terme « détritus » désigne un produit de décomposition. Il est emprunté à la géologie, où les détritus font référence aux produits de la destruction des roches. En écologie, les détritus sont des matières organiques impliquées dans le processus de décomposition. De telles chaînes sont typiques des communautés situées au fond des lacs et des océans profonds, où de nombreux organismes se nourrissent de la sédimentation des détritus formés par les organismes morts provenant des couches supérieures éclairées du réservoir.
Dans les biocénoses forestières, la chaîne détritique débute par la décomposition de la matière organique morte par les animaux saprophages. La participation la plus active à la décomposition de la matière organique est ici assurée par les animaux invertébrés du sol (arthropodes, vers) et les micro-organismes. Il existe également de grands saprophages - des insectes qui préparent un substrat pour les organismes effectuant des processus de minéralisation (pour les bactéries et les champignons).
Contrairement à la chaîne de pâturage, la taille des organismes lorsqu'ils se déplacent le long de la chaîne détritique n'augmente pas, mais au contraire diminue. Ainsi, au deuxième niveau, il peut y avoir des insectes fouisseurs. Mais les représentants les plus typiques de la chaîne détritique sont les champignons et les micro-organismes qui se nourrissent de matières mortes et achèvent le processus de décomposition des matières bioorganiques à l'état de simples substances minérales et organiques, qui sont ensuite consommées sous forme dissoute par les racines des plantes vertes à le sommet de la chaîne pastorale, commençant ainsi un nouveau cercle de mouvement de la matière.
Certains écosystèmes sont dominés par les pâturages, tandis que d'autres sont dominés par des chaînes de détritus. Par exemple, une forêt est considérée comme un écosystème dominé par des chaînes détritiques. Dans l’écosystème d’une souche en décomposition, il n’y a aucune chaîne de pâturage. Dans le même temps, par exemple, dans les écosystèmes de surface de la mer, presque tous les producteurs représentés par le phytoplancton sont consommés par des animaux et leurs cadavres coulent au fond, c'est-à-dire quitter l’écosystème publié. Ces écosystèmes sont dominés par le pâturage ou les chaînes alimentaires de pâturage.
Règle générale concernant tout la chaîne alimentaire, déclare : à chaque niveau trophique d'une communauté, la majeure partie de l'énergie absorbée par la nourriture est dépensée pour maintenir la vie, est dissipée et ne peut plus être utilisée par d'autres organismes. Ainsi, la nourriture consommée à chaque niveau trophique n’est pas totalement assimilée. Une partie importante est consacrée au métabolisme. À mesure que nous progressons vers chaque maillon suivant de la chaîne alimentaire, la quantité totale d’énergie utilisable transférée au niveau trophique supérieur suivant diminue.
