Niveaux trophiques, partie 1 : Pourquoi ils sont importants

Le concept de niveau trophique vise à simplifier et à expliquer les interactions dynamiques entre les organismes tout au long d'une chaîne alimentaire. La compréhension de ces interactions peut conduire à des applications utiles pour la durabilité, le fonctionnement des écosystèmes et la santé humaine.

Cette série en deux parties explore les niveaux trophiques aquatiques et la manière dont ils peuvent contribuer à éclairer nos décisions en matière d'approvisionnement en produits de la mer.

Qu'est-ce qu'un niveau trophique ?

Lesniveaux trophiques désignent un niveau ou une position dans une chaîne alimentaire ou un réseau alimentaire. C'est l'un des plus anciens concepts de l'écologie qui cherche à expliquer les relations énergétiques entre les différents organismes. Comme on peut le voir dans la figure ci-dessous, le niveau trophique inférieur est connu sous le nom de producteurs primaires. Il s'agit généralement de plantes comme le phytoplancton, les algues et les algues marines. Ils peuvent fabriquer leur propre nourriture (généralement en photosynthétisant les sucres du soleil) et n'ont pas besoin de consommer d'autres plantes ou animaux. Ce sont généralement les organismes les plus abondants de l'écosystème.

Au-dessus se trouvent les consommateurs herbivores, c'est-à-dire les animaux qui se nourrissent de plantes. Les zooplanctons, les coques et les bivalves en sont des exemples. Viennent ensuite les consommateurs carnivores: les animaux considérés comme des "mangeurs de viande" parce que leur énergie provient directement d'autres produits animaux. Les carnivores sont répartis en plusieurs niveaux ; les carnivores de premier niveau sont les crustacés, les petits poissons, les méduses et autres qui consomment généralement de petits herbivores. Pour les carnivores de deuxième niveau, de troisième niveau et de niveau supérieur, chaque niveau consomme plus d'énergie que le précédent. Ces niveaux sont constitués d'animaux allant des plus gros poissons comme le brochet ou l'achigan, aux calmars, aux requins, aux orques et bien d'autres encore.

 

Différentes quantités d'énergie sont transférées à mesure que l'on progresse dans la chaîne trophique. Les producteurs soutiennent les niveaux supérieurs car ils tirent leur énergie du soleil. Lorsque les herbivores consomment les producteurs, environ 10 % de cette énergie est transférée aux herbivores. C'est pourquoi ils ont besoin de manger autant de plantes !

Ce transfert d'énergie se poursuit tout au long de la chaîne alimentaire, mais seulement 10 % de l'énergie du niveau précédent est transférée vers le haut à chaque fois. L'énergie est perdue sous forme de chaleur ou de déchets métaboliques et digestifs au cours de la vie de l'organisme, mais le volume des producteurs du niveau inférieur est généralement suffisant pour répondre aux besoins énergétiques des niveaux supérieurs de la pyramide. Étant donné que les carnivores mangent les herbivores pour obtenir de l'énergie, plutôt que de manger directement les plantes, ils ont besoin de près de 10 fois plus de masse végétale à la base pour subvenir à leurs besoins. Moins d'organismes peuvent être soutenus au fur et à mesure que l'on monte dans la pyramide, en raison des besoins énergétiques plus élevés et du nombre insuffisant de proies pour soutenir une grande population. C'est pourquoi les requins sont moins nombreux que leurs proies.

Le problème de l'omnivore

Les réseaux trophiques pouvant être extrêmement vastes et enchevêtrés, ils présentent souvent de nombreuses complications, comme la présence d'omnivores, de décomposeurs et de charognards. Omnivores Les omnivores sont des animaux qui consomment à la fois des plantes et d'autres animaux. Comme ils reçoivent de l'énergie de différents types de sources alimentaires, il est difficile de suivre avec précision le flux énergétique au sein de cette chaîne. Certaines tortues marines, certains homards et escargots sont des exemples d'omnivores. Comme la quantité d'énergie qu'ils reçoivent est difficile à calculer, les omnivores sont difficiles à classer dans un niveau trophique spécifique.

Lesdécomposeurs créent des problèmes similaires puisqu'ils décomposent les matières organiques telles que les animaux et les plantes morts, qui sont ensuite recyclées dans les sols. Les nutriments contenus dans ces sols sont ensuite souvent absorbés par les producteurs primaires pour les aider à se développer. Techniquement, ils tirent leur énergie des tissus des plantes et des animaux, mais ils ne sont pas carnivores. Ils apportent des nutriments utiles à la base de la chaîne alimentaire, mais ils ne sont pas des producteurs primaires - nous nous demandons donc où ils devraient se situer.

Enfin, les charognards sont des animaux qui s'attaquent souvent à d'autres animaux morts et à des matières végétales. Comme dans le cas des omnivores, il est difficile de suivre la consommation d'énergie et de les classer dans un niveau trophique spécifique. On dit souvent qu'au-dessus du niveau trophique des herbivores, la plupart des réseaux alimentaires sont un enchevêtrement d'omnivores.

Niveaux trophiques marins et d'eau douce

Lorsqu'on examine les niveaux trophiques dans différents écosystèmes ou environnements, tels que les eaux marines et les eaux douces, on constate de nombreuses similitudes et différences. Le flux global des réseaux trophiques est presque identique, les producteurs primaires étant à la base, suivis des consommateurs herbivores et se terminant par les consommateurs carnivores.

Carnivores

Une différence majeure serait la taille et le nombre de carnivores. L'échelle des océans et des milieux marins permet aux carnivores supérieurs d'atteindre une taille et un nombre de carnivores supérieurs plus importants que dans les milieux d'eau douce, formant ainsi des réseaux trophiques plus complexes. Par exemple, dans les environnements marins, on trouve de grands carnivores tels que les orques, les grands requins blancs, les dauphins et les ours polaires, alors que dans les environnements d'eau douce, les carnivores supérieurs sont les hérons, les grands poissons tels que les truites de lac et les alligators.

Les carnivores de plus grande taille peuvent être dus au fait qu'il y a beaucoup plus d'espace dans les environnements océaniques, ce qui permet aux animaux de plus grande taille de remplir des niches écologiques avec moins de chevauchement concurrentiel, et une différence dans la disponibilité des nutriments et un meilleur accès à diverses sources de proies. Bien que les environnements marins puissent abriter des types de carnivores plus grands et plus nombreux, les deux écosystèmes comptent de multiples niveaux de carivores impliqués dans plusieurs chaînes trophiques formant un réseau complexe.

Cycles des nutriments

Lescycles des nutriments sont également une composante importante des deux écosystèmes. Par exemple, en eau douce, les rivières et les ruisseaux apportent des nutriments vers et depuis d'autres zones telles que les étangs, les lacs et les montagnes. Cela crée un afflux constant de nutriments qui sont pompés dans ces environnements. Cela peut avoir des effets positifs, comme favoriser la croissance de différentes plantes qui dépendent de ces nutriments, mais aussi des effets néfastes, comme la prolifération d'algues nuisibles qui peut entraîner une réduction de l'oxygène, créant ainsi des environnements hostiles et invivables pour d'autres animaux. D'autres écosystèmes d'eau douce fermés, comme les étangs et les lacs, peuvent également avoir des cycles saisonniers de nutriments, comme l'eau froide et dense qui descend à l'automne tandis que l'eau chaude remonte, provoquant un phénomène de mélange naturel. Cela entraîne la prédominance de certains éléments tels que le carbone, le phosphore et l'azote en fonction de la saison. Les cycles des nutriments peuvent entraîner des changements dans la structure des réseaux trophiques lorsque certaines plantes et certains animaux dépendent de certains minéraux en fonction des saisons.

Dans les écosystèmes marins, les cycles des nutriments varient en fonction de l'endroit, de sorte que les nutriments que l'on trouve le long des côtes sont différents de ceux que l'on trouve en haute mer. La disponibilité de l'azote est à nouveau l'un des principaux facteurs régulant la production primaire dans de nombreux environnements côtiers. Il existe un mélange à plus grande échelle par le biais des courants de bord, de la remontée des eaux côtières et du mélange en profondeur. Au cours de ces événements, les nutriments arrivent par divers moyens et peuvent être chimiquement modifiés, déposés et recyclés. Les nutriments présents dans les océans ont également des effets positifs et négatifs. Sur le plan positif, ils peuvent entraîner une augmentation de la production primaire, ce qui augmente le nombre de producteurs primaires dans la zone où les nutriments sont déposés, ce qui entraîne une prolifération d'algues, de phytoplancton, de zooplancton et d'autres organismes, créant ainsi un effet en cascade dans la chaîne trophique. Négativement, cela peut aussi provoquer des efflorescences algales nuisibles et des déficits en nutriments dans d'autres zones. Dans les deux écosystèmes, les cycles des nutriments diffèrent mais provoquent des effets assez similaires tout au long des chaînes trophiques.

Réflexions finales et prochaines étapes

Bien que ce concept puisse simplifier à l'excès la complexité des réseaux alimentaires, les niveaux et systèmes trophiques sont utiles pour illustrer la façon dont l'énergie se déplace dans un écosystème. Étant donné que les humains consomment, de diverses manières, à tous les niveaux des systèmes trophiques aquatiques, le concept peut nous aider à mieux comprendre pourquoi certains organismes sont plus durables que d'autres.

Le prochain épisode de cette série Niveaux trophiques Partie 2 : Cascades et contrôles expliquera comment ces systèmes trophiques sont régulés par des contrôles descendants et ascendants.

Aquablog écrit par Rahana Ebrahim, volontaire de Ocean Wise Seafood.

Crédits d'image :

• En-tête : Thomas Lipke, Unsplash
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• Photo 2 : https://www.sciencelearn.org.nz/resources/367-toxins-and-food-webs 
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