Objectifs

• Distinguer producteurs, consommateurs et décomposeurs, et les placer à leur niveau trophique.
• Construire une chaîne alimentaire et lire un réseau trophique.
• Expliquer pourquoi l'énergie diminue d'un niveau trophique au suivant.
• Calculer une efficacité trophique et interpréter une pyramide énergétique.

1. Les trois grands rôles dans un écosystème

Les producteurs

Les producteurs sont les êtres vivants chlorophylliens (plantes, algues, certaines bactéries). Ils fabriquent leur propre matière organique à partir de matière minérale (eau, sels minéraux, dioxyde de carbone) grâce à l'énergie lumineuse : c'est la photosynthèse. On dit qu'ils sont autotrophes.

Cette réaction n'a lieu qu'à la lumière, dans les parties vertes de la plante.

L'énergie lumineuse est ainsi stockée sous forme d'énergie chimique dans la matière organique (le glucose, puis l'amidon, la cellulose…).

Les consommateurs

Les consommateurs ne savent pas fabriquer leur matière organique : ils la prennent en mangeant d'autres êtres vivants. Ils sont hétérotrophes.

• Consommateurs primaires (C1) : les herbivores, qui mangent les producteurs (criquet, chèvre, mouton).
• Consommateurs secondaires (C2) : les carnivores qui mangent des herbivores (margouillat qui mange des criquets).
• Consommateurs tertiaires (C3) : les carnivores qui mangent d'autres carnivores (serpent qui mange des lézards).

Les décomposeurs

Les décomposeurs (champignons, bactéries du sol, aidés par des petits animaux comme les vers de terre et les termites) se nourrissent des cadavres, des feuilles mortes et des excréments. Ils transforment la matière organique en matière minérale, que les producteurs pourront réutiliser.

Chaque étape d'une chaîne alimentaire s'appelle un niveau trophique (du grec trophê, nourriture) : producteurs = niveau 1, consommateurs primaires = niveau 2, consommateurs secondaires = niveau 3, etc.

2. Chaînes et réseaux trophiques

Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange le précédent. On la représente avec des flèches qui signifient « est mangé par ». La flèche montre donc le sens de passage de la matière et de l'énergie.

Dans la réalité, un animal mange souvent plusieurs espèces et peut être mangé par plusieurs prédateurs. Les chaînes s'entrecroisent et forment un réseau trophique.

flowchart LR
  H[Herbe] --> C[Criquet]
  H --> M[Mouton]
  C --> L[Margouillat]
  C --> O[Oiseau]
  L --> S[Serpent]
  O --> S
  S --> A[Aigle]
  O --> A

Ce réseau de savane montre que le criquet est mangé par le margouillat et par l'oiseau, et que l'aigle n'est pas toujours au même rang : dans la chaîne herbe, criquet, oiseau, aigle, il est au niveau 4 ; dans la chaîne herbe, criquet, margouillat, serpent, aigle, il est au niveau 5. Un même animal peut donc occuper plusieurs niveaux trophiques.

Exemple résolu : lire une chaîne

Dans la chaîne « mil → criquet → poule → chacal », donne le niveau trophique et le rôle de chaque être vivant. Cherche d'abord.

3. Le flux d'énergie et ses pertes

Quand un consommateur mange, toute l'énergie de sa nourriture ne sert pas à fabriquer son corps :

• une partie n'est pas consommée (racines, os, parties laissées) ;
• une partie est ingérée mais non assimilée : elle est rejetée dans les excréments ;
• une grande partie de l'énergie assimilée est utilisée par la respiration cellulaire pour vivre (bouger, maintenir sa température, faire fonctionner les organes) et finit dissipée en chaleur ;
• seul le reste sert à la croissance et à la reproduction : c'est la production, la seule énergie disponible pour le niveau suivant.

Exemple résolu : le bilan d'une chèvre

Sur une période donnée, une chèvre ingère 100 kJ d'énergie sous forme de feuilles. Ses excréments contiennent 40 kJ et sa respiration dissipe 50 kJ. Calcule l'énergie assimilée et la production. Cherche d'abord.

4. Efficacité trophique et pyramides

L'efficacité trophique

L'efficacité trophique (ou rendement écologique) mesure la part de l'énergie d'un niveau qui se retrouve dans la production du niveau suivant :

Elle est faible : en moyenne de l'ordre de 10 % (souvent entre 5 et 20 % selon les écosystèmes). C'est ce qu'on appelle la « règle des 10 % ».

Exemple résolu : une chaîne de savane

Dans un écosystème, la production de l'herbe est de 20 000 kJ, celle des criquets de 2 000 kJ et celle des margouillats de 150 kJ. Calcule les deux efficacités trophiques. Cherche d'abord.

Les pyramides écologiques

On représente les niveaux trophiques par des rectangles empilés, le producteur en bas. Selon ce qu'on mesure, on obtient :

• une pyramide des nombres (nombre d'individus) : elle peut être inversée (un seul manguier porte des milliers de chenilles) ;
• une pyramide des biomasses (masse de matière vivante) ;
• une pyramide des énergies (énergie produite par niveau) : elle a toujours la forme d'une pyramide, car l'énergie diminue toujours d'un niveau au suivant.

Erreurs fréquentes

Récapitulatif

• Producteurs (autotrophes) → consommateurs (hétérotrophes) → décomposeurs qui rendent la matière minérale au sol.
• Une chaîne alimentaire se lit « est mangé par » ; plusieurs chaînes reliées forment un réseau trophique.
• À chaque niveau, l'énergie est perdue par les excréments, la respiration (chaleur) et les parties non consommées.
• Efficacité trophique = production du niveau supérieur ÷ production du niveau inférieur × 100, de l'ordre de 10 %.
• La pyramide des énergies est toujours droite, ce qui limite la longueur des chaînes.