Dynamique de l’énergie

Première loi de la thermodynamique, l’énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée, peut être démontrée au sein d’un réseau alimentaire classique. Ici, l’énergie lumineuse du soleil est d’abord exploitée sous forme d’énergie rayonnante par les plantes, puis convertie en énergie chimique stockée sous forme de glucides complexes. Une partie de la végétation finit par être consommée par les animaux. Dans leur processus de décomposition des sucres, l’énergie est soit libérée sous forme de chaleur, stockée dans des macromolécules sous forme de réserves d’énergie chimique à utiliser plus tard, soit transmise à un prédateur. Chacune de ces étapes de la chaîne alimentaire est appelée niveau trophique. Les plantes sont les productrices. L’écureuil serait le consommateur primaire, et le renard prédateur serait le consommateur secondaire. La matière organique qui est transférée d’un niveau trophique à l’autre s’appelle la biomasse - généralement mesurée en unités d’énergie, en calories ou en kilocalories.

Cependant, le transfert de biomasse n’est pas linéaire. Une fois que les producteurs primaires ont reçu de l’énergie du soleil et fabriqué de la nourriture, en raison de la respiration cellulaire, une petite quantité est transformée en énergie thermique inutilisable qui est libérée avec le dioxyde de carbone dans l’environnement. L’énergie lumineuse totale captée est appelée productivité primaire brute ou PPG. Si vous soustrayez l’énergie perdue par la respiration de la PPG, le résultat est la productivité primaire nette ou PPN, qui est le taux d’énergie auquel la biomasse est stockée. De même, alors que les consommateurs primaires récoltent de l’énergie chimique à partir des plantes, ils libèrent également une petite quantité d’énergie thermique avec du dioxyde de carbone pendant le métabolisme. Et seule une partie de la biomasse consommée est restituée dans leurs tissus. Enfin, au niveau des prédateurs, seule une fraction de l’énergie originale exploitée par le soleil est disponible. Par conséquent, la biomasse transférée du producteur au consommateur primaire n’est pas égale à la biomasse transférée du producteur au consommateur secondaire. Ces changements dans la biomasse à chaque niveau d’une chaîne alimentaire nous renseignent sur la productivité d’un écosystème particulier dans son ensemble.

Dans ce laboratoire, vous étudierez ces principes de dynamique énergétique et de productivité en mesurant le transfert de biomasse et d’énergie d’un producteur, le chou, à un consommateur primaire, le ver du chou.