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Réseaux trophiques

À Silver Springs, en Floride, les plantes ont produit 20 819 kilocalories par mètre carré en un an, dont 21 sont parvenues aux prédateurs au sommet du réseau. Suis l’énergie des producteurs aux prédateurs, retire des espèces d’un réseau trophique, fais fonctionner un modèle de populations de lapins et de renards, puis découvre pourquoi les substances toxiques s’accumulent au sommet.

Progression

À propos de ce cours

À Silver Springs, en Floride, les plantes produisaient 20 819 kilocalories par mètre carré et par an, dont les prédateurs au sommet du réseau recevaient 21, soit environ 0.1 %. Dans le lac Ontario, l'énergie contenue dans un saumon chinook n'est passée que par trois repas depuis sa capture de la lumière solaire par les algues vertes. Ce cours suit l'énergie des producteurs aux prédateurs et examine ce qui arrive quand une espèce disparaît.

L'une des premières descriptions écrites d'un réseau alimentaire vient d'al-Jahiz, savant de Bagdad du début du IXe siècle (années 800). Il observait que les moustiques se nourrissent du sang des éléphants et des hippopotames tout en étant mangés par des mouches et de petits oiseaux. Les six unités commencent par les producteurs, consommateurs et décomposeurs, puis passent des chaînes aux réseaux alimentaires. Dans un réseau fictif de prairie, la souris mange trois espèces et est mangée par trois autres : son retrait laisse donc à chaque espèce une autre source de nourriture. L'unité sur la pyramide d'énergie utilise la règle des 10 %. Celle sur les prédateurs et les proies montre les cycles des lièvres d'Amérique et des lynx, d'environ 10 ans, avec un décalage de 1 à 2 ans pour les lynx. Volterra publie des équations prédateur-proie en 1926 ; Alfred Lotka avait obtenu les mêmes en 1925, d'où leur double nom. L'unité sur les espèces clés de voûte raconte comment Robert Paine a retiré des étoiles de mer d'un rivage de l'État de Washington, après quoi le nombre d'espèces est passé de 15 à 8. La dernière unité montre que les dorés de la baie de Saginaw contiennent plus de quatre fois autant de PCB que le phytoplancton situé sous eux. Dans l'atelier, tu retires les espèces une à une et fais tourner un modèle de lapins et de renards.

Avant de commencer

Les réseaux trophiques commencent avec les plantes qui transforment la lumière du soleil en nourriture ; Les plantes offre donc un contexte utile. Dans l’unité sur la pyramide d’énergie, on convertit des kilocalories en pourcentages, ce que couvre Nombres décimaux et pourcentages, et le modèle proie-prédateur utilise un taux de croissance simple.

À la fin du cours

Tu sauras classer les êtres vivants en producteurs, consommateurs et décomposeurs, construire un réseau trophique à partir de chaînes alimentaires et calculer quelle part de l’énergie atteint les superprédateurs à Silver Springs. Tu liras la hausse et la baisse des populations de lièvres et de lynx, expliqueras ce que Robert Paine entendait par espèce clé de voûte et décriras comment les PCB s’accumulent vers le sommet d’un réseau.

  1. 1Producteurs, consommateurs et décomposeursDans le lac Ontario, l’énergie contenue dans un saumon quinnat a été transmise en seulement trois étapes alimentaires depuis que des algues vertes l’ont captée à partir de la lumière solaire.
  2. 2Des chaînes alimentaires aux réseaux trophiquesDans la prairie fictive ci-dessous, la souris mange trois aliments et sert de nourriture à trois espèces : si tu la retires, toutes les autres espèces gardent de quoi manger.
  3. 3La pyramide des énergies et la règle des 10 %Sur les 20 819 kcal produites par mètre carré en un an par les plantes de Silver Springs, 21 kcal, soit environ 0.1 %, sont parvenues aux prédateurs supérieurs.
  4. 4Prédateurs et proies : lapins et renardsLes registres de piégeage des forêts nord-américaines montrent que les populations de lièvres d’Amérique et de lynx augmentent puis diminuent selon un cycle d’environ 10 ans, avec un retard de 1 à 2 ans pour les lynx.
  5. 5Espèces clés et loups de YellowstoneQuand Robert Paine a retiré les étoiles de mer d’une bande de littoral rocheux dans l’État de Washington, le nombre d’espèces présentes est passé de 15 à 8.
  6. 6Substances toxiques et espèces envahissantes dans les réseaux trophiquesDans la baie de Saginaw, sur le lac Huron, les dorés jaunes au sommet du réseau trophique contenaient plus de quatre fois autant de PCB que le phytoplancton à la base.

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Sources de ce cours (16)
  • OpenStax Biology 2e 46.1 Ecology of Ecosystems: food chains and webs, Lake Ontario chain, grazing and detrital webs, Silver Springs 20,819 / 3,368 / 383 / 21 kcal/m²/yr (openstax.org/books/biology-2e/pages/46-1-ecology-of-ecosystems)
  • 46.2 Energy Flow through Ecosystems: chemoautotrophs at hydrothermal vents (NW Eifuku, 1,535 m)
  • TLTE 14.48% (1,103 of 7,618)
  • four to six transfers, NPE caterpillar 18% and squirrel 1.6%, English Channel 4 and 21 g/m², energy pyramids always upright, biomagnification, DDT and Silent Spring, PCBs banned 1979, Saginaw Bay walleye more than four times the PCBs of phytoplankton, EPA fish advice (.../pages/46-2-energy-flow-through-ecosystems)
  • 45.6 Community Ecology: lynx and snowshoe hare cycle about 10 years, lag 1 to 2 years, nearly 200 years of trapping data, keystone Pisaster and banded tetra, foundation species kelp and coral, Asian carp 95% of biomass in parts of the Illinois River (.../pages/45-6-community-ecology)
  • National Geographic Education: Food Web (al-Jahiz, early 800s) and Energy Flow and the 10 Percent Rule (education.nationalgeographic.org/resource/food-web/, /resource/energy-flow-and-10-percent-rule/)
  • NOAA Education, Aquatic food webs (noaa.gov/education/resource-collections/marine-life/aquatic-food-webs)
  • Kingsland 2015, Alfred J. Lotka and the origins of theoretical population ecology, PNAS 112:9493 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4534218): Lotka 1925 Elements of Physical Biology, Volterra 1926
  • Bacaër 2011, A Short History of Mathematical Population Dynamics ch. 13 (D'Ancona, Adriatic fish markets, First World War)
  • Paine 1966, Food web complexity and species diversity, Am. Nat. 100:65-75 (Mukkaw Bay, 15 to 8 species)
  • Paine 1969 Am. Nat. 103:91 (keystone)
  • Lafferty and Suchanek 2016, Am. Nat. 188:365 (pubs.usgs.gov/publication/70175674)
  • NPS Yellowstone: History of Wolf Management (nps.gov/yell/learn/historyculture/wolf-management.htm: last pack killed 1926, 14 wolves January 1995, 17 in January 1996, 10 from Montana 1997)
  • Wolf Restoration in Yellowstone: Reintroduction to Recovery (nps.gov/articles/wolf-restoration-in-yellowstone-reintroduction-to-recovery.htm: 41 wolves, peak 174 in up to 16 packs, about 100 in 10 packs, about 10% a year)
  • Elk (nps.gov/yell/learn/nature/elk.htm: about 17,000 in 1995, 3,915 in 2013, 6,673 in 2022)
  • The Big Scientific Debate: Trophic Cascades (nps.gov/articles/the-big-scientific-debate-trophic-cascades.htm).

Consulté le: 2026-10-17