Maîtrise les écosystèmes : Chaînes & Réseaux Alimentaires

Correction :

Pour identifier le rôle de chaque organisme, il faut se demander s'il produit sa propre nourriture, s'il mange des végétaux, s'il mange d'autres animaux, ou s'il décompose la matière organique morte.

Solution :

a) La pâquerette est une plante, elle produit sa propre nourriture par photosynthèse : c'est un producteur.

Le lapin mange des végétaux (comme la pâquerette) : c'est un consommateur primaire (herbivore).

Le renard mange le lapin : c'est un consommateur secondaire (carnivore).

Les bactéries décomposent la matière organique morte (plantes et animaux morts) : ce sont des décomposeurs.

Correction :

Une chaîne alimentaire montre comment l'énergie circule d'un organisme à l'autre. La flèche pointe toujours vers l'organisme qui consomme l'énergie de l'organisme précédent.

Solution :

La chaîne alimentaire se représente comme suit :

Pâquerette → Lapin → Renard

Niveaux trophiques :

Pâquerette : Producteur (Niveau 1)

Lapin : Consommateur primaire (Niveau 2)

Renard : Consommateur secondaire (Niveau 3)

Les bactéries interviennent dans le cycle de la matière en décomposant les restes de tous ces organismes, mais elles ne sont généralement pas représentées comme un maillon direct dans une chaîne alimentaire simple.

Correction :

Un réseau alimentaire est un ensemble de chaînes alimentaires interconnectées. Il est important de bien identifier les régimes alimentaires de chaque organisme pour construire le réseau.

Solution :

a) Producteur : Chêne.

Consommateurs primaires (herbivores) : Cerf (mange des feuilles/glands de chêne), Chenille (mange des feuilles de chêne), Oiseau insectivore (mange des insectes qui mangent des plantes).

Consommateurs secondaires (carnivores ou omnivores) : Oiseau insectivore (s'il mange d'autres petits animaux), Renard (peut manger des rongeurs, des oiseaux, etc.), Loup (mange le cerf).

Consommateurs tertiaires (superprédateurs) : Loup (s'il est mangé par un autre prédateur, mais ici c'est le sommet), Renard (si il mange des consommateurs secondaires).

Décomposeurs : Champignon.

b) Exemple de réseau alimentaire (il peut y avoir plusieurs représentations valides selon les interprétations des régimes alimentaires) :

Chêne → Cerf → Loup
Chêne → Chenille → Oiseau insectivore → Renard
Chêne → Chenille → Oiseau insectivore → Loup
Chêne → (fruits/glands) → Oiseau insectivore → Renard
Chêne → (feuilles/herbes) → Cerf
Chêne → (feuilles) → Chenille
Chêne → (fruits) → Cerf, Oiseau insectivore, Renard

Les flèches indiquent le sens de l'énergie : Chêne → Cerf signifie que le cerf mange le chêne.

c) Si la population de cerfs diminuait drastiquement :

• Le loup, qui se nourrit de cerfs, aurait moins de nourriture disponible, ce qui pourrait entraîner une diminution de sa population à terme.
• Le chêne (et d'autres végétaux que le cerf consomme) pourrait voir sa population augmenter, car moins de cerfs viendraient le brouter.
• Les populations d'organismes dont le cerf est le seul prédateur (si applicable) pourraient augmenter.

Astuce : Dessiner le réseau aide énormément à visualiser les liens et à anticiper les conséquences.

Correction :

Les écosystèmes aquatiques fonctionnent sur les mêmes principes que les écosystèmes terrestres. Le phytoplancton est l'équivalent des plantes.

Solution :

a) Une chaîne alimentaire possible :

Phytoplancton → Zooplancton → Petit poisson → Gros poisson

b) Les bactéries sont les décomposeurs. Elles décomposent la matière organique morte (restes de phytoplancton, zooplancton, poissons morts) et recyclent ainsi les nutriments essentiels pour le phytoplancton.

c) Si la quantité de phytoplancton diminuait fortement :

• Le zooplancton manquerait de nourriture et sa population diminuerait.
• Par conséquent, les petits poissons auraient moins de zooplancton à manger, et leur population diminuerait.
• Enfin, les gros poissons auraient moins de petits poissons à manger, et leur population diminuerait aussi.

La diminution du producteur de base a des répercussions sur tous les niveaux trophiques supérieurs.

Correction :

Ici, les vers de terre sont des décomposeurs. Leur rôle est crucial pour le cycle de la matière, même s'ils ne sont pas toujours placés à la fin d'une chaîne alimentaire "classique".

Solution :

a) Chaîne alimentaire principale :

Carotte → Lapin → Renard

b) Non, les vers de terre ne mangent pas les carottes vivantes. Leur rôle est de décomposer la matière organique morte : feuilles mortes, racines mortes, animaux morts, excréments. Ce processus enrichit le sol, ce qui est bénéfique pour la croissance des plantes comme les carottes.

c) Si on utilise un pesticide qui tue les lapins :

• La population de renards, qui dépend des lapins comme source de nourriture, serait mise en danger (manque de nourriture).
• La population de carottes pourrait augmenter, car il y aurait moins de lapins pour les manger.
• Les vers de terre continueraient leur travail de décomposition, mais seraient moins impactés directement par la disparition des lapins, sauf si le pesticide affecte également les décomposeurs ou la matière organique.

Correction :

Ce réseau est plus complexe et demande de bien visualiser les différentes connexions. Pense aux multiples sources de nourriture pour chaque consommateur.

Solution :

a) Schéma du réseau alimentaire (représentation schématique, l'ordre et la disposition peuvent varier) :

Herbe → Souris → Serpent → Renard
Herbe → Souris → Serpent → Faucon
Herbe → Souris → Hérisson → Renard
Herbe → Souris → Hérisson → Faucon
Pissenlit → Souris → Serpent → Renard
Pissenlit → Souris → Serpent → Faucon
Pissenlit → Souris → Hérisson → Renard
Pissenlit → Souris → Hérisson → Faucon
Herbe → Lapin → Renard
Pissenlit → Lapin → Renard
Herbe → Grillon → Serpent → Renard
Herbe → Grillon → Serpent → Faucon
Herbe → Grillon → Hérisson → Renard
Herbe → Grillon → Hérisson → Faucon
(Les décomposeurs agissent sur tous les organismes à leur mort)

Attention : Les flèches doivent toujours aller de ce qui est mangé vers celui qui mange. Ex: Herbe → Souris.

b) Le renard est un consommateur tertiaire. Il mange le lapin (consommateur primaire), l'hérisson (consommateur secondaire, car il mange des grillons/souris) et le serpent (consommateur secondaire, car il mange des souris/grillons). Il est donc au moins au niveau 3, et potentiellement plus haut s'il mangeait d'autres prédateurs.

c) Conséquences directes de la disparition des grillons :

• Les populations de serpents et d'hérissons, qui se nourrissent de grillons, auraient moins de nourriture disponible, ce qui pourrait entraîner une diminution de leur nombre.
• La population d'herbe et de pissenlit pourrait augmenter, car le broutage par les grillons diminuerait.

d) Si la population de renards disparaissait :

• La population de lapins, dont le renard est un prédateur, pourrait augmenter car il y aurait moins de prédateurs.
• La population d'hérissons et de serpents pourrait aussi augmenter, car le renard est un de leurs prédateurs. Cela pourrait entraîner une pression accrue sur leurs proies (grillons, souris).

Correction :

Ce réseau implique plusieurs niveaux trophiques et des prédateurs généralistes (qui mangent plusieurs types de proies). Il faut être attentif à toutes les flèches et à tous les rôles.

Solution :

a) Réseau alimentaire :

Chêne (glands) → Écureuil → Martre → Lynx
Chêne (feuilles) → Chenille → Oiseau insectivore → Martre
Chêne (feuilles) → Chenille → Oiseau insectivore → Martre → Lynx
(Les champignons décomposent tous ces organismes à leur mort)

Niveaux :

Chêne : Producteur

Écureuil : Consommateur primaire

Lynx : Consommateur tertiaire ou quaternaire (selon s'il mange un consommateur secondaire ou tertiaire)

Martre : Consommateur secondaire (mange écureuil) et tertiaire (mange oiseau insectivore)

Chenille : Consommateur primaire

Oiseau insectivore : Consommateur secondaire (mange chenille)

Champignons : Décomposeurs

b) Le niveau trophique de l'oiseau insectivore est secondaire. Il mange les chenilles, qui sont des consommateurs primaires (ils mangent les feuilles du chêne).

c) Conséquences de la disparition des chenilles :

• Les oiseaux insectivores, dont les chenilles sont une source de nourriture importante, verraient leur population diminuer par manque de nourriture.
• Les martres, qui mangent aussi les oiseaux insectivores, seraient affectées par la diminution de leur proie secondaire, et leur population pourrait également baisser.
• Le chêne, dont les feuilles sont mangées par les chenilles, pourrait voir sa croissance s'améliorer ou sa population augmenter, car la pression de prédation sur ses feuilles diminuerait.

Correction :

La cascade trophique montre comment un changement à un niveau trophique peut avoir des effets en cascade sur les niveaux inférieurs et supérieurs. La compétition pour les ressources est aussi un facteur important dans la dynamique des populations.

Solution :

a) Deux chaînes alimentaires distinctes :

Chaîne 1 : Plantes vertes → Lapin → Renard → Lynx

Chaîne 2 : Plantes vertes → Lapin → Lynx

(Les bactéries décomposent tous les organismes à leur mort.)

b) Si une maladie affecte les lapins :

Les renards et les lynx, qui se nourrissent de lapins, auront beaucoup moins de nourriture. Cela pourrait entraîner une diminution de leur population (moins de reproduction, plus de mortalité). Les lynx, étant souvent plus grands et ayant potentiellement besoin de plus de nourriture, pourraient être plus touchés s'ils dépendent fortement des lapins.

Le phénomène de cascade trophique se produit ici : la diminution de la population de lapins (niveau trophique 2) affecte négativement les renards et les lynx (niveaux trophiques 3 et 4). En conséquence, avec moins de renards et de lynx, la population de plantes vertes (niveau trophique 1) pourrait augmenter, car il y aurait moins de consommateurs pour les brouter.

c) Le renard est le plus susceptible d'être affecté par une diminution de la population de lapins. Le renard est souvent un prédateur plus généraliste mais dont les lapins constituent une part significative de son régime alimentaire. Le lynx, étant un prédateur plus grand et potentiellement plus spécialisé ou ayant plus de ressources alternatives (même s'il y a compétition), pourrait mieux survivre à une réduction des lapins, ou alors, il affaiblirait encore plus le renard en capturant les quelques lapins restants.

Point méthode : Dans un écosystème réel, les relations sont complexes. Si le renard mange aussi d'autres petites proies, sa survie dépendra de la disponibilité de ces autres proies. Si le lynx a d'autres proies principales plus importantes, il sera moins affecté par la seule disparition des lapins.

Correction :

Il est crucial de distinguer le cycle de la matière (qui est recyclée) du flux d'énergie (qui est unidirectionnel et perd de la chaleur à chaque étape).

Solution :

a) Chaîne alimentaire complète :

Soleil → Arbre (producteur) → Cerf (consommateur primaire) → Loup (consommateur secondaire) → Décomposeurs (bactéries, champignons)

Note : Les décomposeurs agissent sur tous les organismes morts, pas seulement le dernier maillon de la chaîne.

b) Circulation de l'énergie :

L'énergie commence par le soleil, qui est la source d'énergie primaire. Les arbres utilisent cette énergie solaire pour produire leur propre matière organique grâce à la photosynthèse (énergie lumineuse transformée en énergie chimique). Lorsque le cerf mange l'arbre, il assimile une partie de cette énergie chimique. Lorsque le loup mange le cerf, il assimile une partie de l'énergie du cerf. À chaque transfert, une grande partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur (lors de la respiration, des mouvements, etc.) et ne peut pas être réutilisée par le niveau précédent. C'est pourquoi on parle de flux d'énergie : elle circule dans une seule direction, du soleil vers les producteurs, puis vers les consommateurs, et une partie est dissipée à chaque étape sous forme de chaleur. L'énergie n'est pas recyclée comme la matière.

Astuce : Pense à la nourriture : tu manges pour avoir de l'énergie, mais cette énergie finit par être transformée et perdue (chaleur, mouvement). Elle ne "revient" pas à la plante que tu as mangée.

c) Conséquences de la disparition des loups :

• La population de cerfs (herbivores), dont les loups sont les principaux prédateurs, augmenterait de manière significative, car il y aurait moins de mortalité due à la prédation.
• L'augmentation de la population de cerfs entraînerait une consommation accrue des arbres (feuilles, fruits). Cela pourrait mener à une dégradation de la forêt (moins d'arbres, moins de fruits disponibles pour d'autres espèces).
• Les populations de plantes (producteurs) qui ne sont pas consommées par les cerfs pourraient voir leur situation s'améliorer, mais la surconsommation par les cerfs peut déséquilibrer tout l'écosystème.

Correction :

Les écosystèmes marins ont leurs spécificités, mais les principes des chaînes et réseaux alimentaires restent les mêmes. L'importance des décomposeurs est toujours fondamentale.

Solution :

a) Réseau alimentaire marin côtier :

Plankton (phytoplancton) → Moule → Poisson carnivore
Plankton (phytoplancton) → Poisson herbivore → Poisson carnivore
Plankton (zooplancton) → Moule → Poisson carnivore
Plankton (zooplancton) → Poisson herbivore (si certains mangent du zooplancton)
Algues vertes → Poisson herbivore → Poisson carnivore
Moule → Étoile de mer
Moule → Poisson carnivore
(Bactéries décomposent tous les organismes morts)

Note : Le plancton est une catégorie large. Le phytoplancton est photosynthétique (producteur), tandis que le zooplancton ne l'est pas (consommateur primaire).

b) Dualité du plancton :

Le terme "plancton" regroupe des organismes très variés. Le phytoplancton est constitué de micro-organismes végétaux (comme des algues microscopiques) qui réalisent la photosynthèse : ce sont des producteurs. Le zooplancton est constitué de petits animaux qui se nourrissent du phytoplancton : ce sont des consommateurs primaires. Ainsi, selon qu'on parle de phytoplancton ou de zooplancton, le plancton a un rôle de producteur ou de consommateur primaire.

c) Conséquences d'une augmentation massive d'étoiles de mer :

• La population de moules diminuerait fortement, car les étoiles de mer sont leurs prédateurs principaux.
• La population d'algues vertes pourrait augmenter. En effet, les moules filtrent le plancton mais aussi, indirectement, elles peuvent contribuer à limiter la croissance des algues en consommant des organismes qui pourraient entrer en compétition avec elles. Surtout, la diminution des moules signifierait moins de compétition pour l'espace sur les rochers où elles s'accrochent, laissant plus de place aux algues pour se développer.

d) Importance des bactéries :

Les bactéries sont les décomposeurs essentiels de cet écosystème. Elles décomposent toute la matière organique morte (algues mortes, plancton mort, moules mortes, poissons morts, étoiles de mer mortes). Ce processus libère des nutriments minéraux (comme les nitrates et les phosphates) dans l'eau. Ces nutriments sont indispensables à la croissance du phytoplancton et des algues vertes, qui sont les producteurs primaires de cet écosystème. Sans les bactéries, les nutriments resteraient bloqués dans la matière organique morte, et la base de la chaîne alimentaire s'effondrerait.