Cet article de blog sur « Structure de l’écosystème et flux d’énergie » fait partie du BES »Concepts clés en écologie‘ série de blogs, conçue pour aider les écologistes à apprendre les sujets clés de l’écologie. Voir le série complète de blogs pour une liste de sujets clés que vous pourriez généralement trouver dans un manuel d’écologie, chacun fournissant une brève introduction au sujet et une liste d’articles suggérés auxquels les étudiants peuvent se référer.
Toute vie dépend de l’énergie et les écosystèmes sont structurés par le flux d’énergie traversant différents organismes. L’énergie du soleil est captée par les producteurs primaires, en grande partie par la photosynthèse des plantes et des algues, et l’énergie captée circule à travers différents niveaux trophiques à la suite de la décomposition ou de la consommation d’organismes à un niveau inférieur (par exemple les plantes, les herbivores) par ceux d’un niveau plus bas. niveau supérieur (par exemple prédateurs, parasites).
La production primaire sur terre et dans les océans varie en fonction des caractéristiques des organismes photosynthétiques impliqués et de la disponibilité de ressources limitantes telles que la lumière, les nutriments et l’eau. Être capable d’expliquer la variation de la productivité primaire en utilisant des traits d’organisme facilement mesurables plutôt que de connaître l’identité des espèces impliquées est utile car cela simplifie l’estimation de la production (Jänesa et coll. 2016). La pollution par l’azote dans l’atmosphère est causée par l’activité humaine et peut fournir des nutriments supplémentaires par rapport à ceux disponibles dans le sol. En effet, l’azote de l’atmosphère déposé sur la canopée d’une forêt d’épicéas de Sitka, et absorbé directement par la canopée, peut suffire à entretenir la totalité de la récolte de nouvelles feuilles cultivées chaque année (Ferraretto et coll. 2022).
Les espèces de différents niveaux trophiques interagissent entre elles par la consommation. Les chaînes trophiques sont des interactions linéaires entre organismes où, par exemple, une plante est mangée par un herbivore qui à son tour est mangé par un prédateur. Les réseaux trophiques sont des ensembles d’interactions plus complexes, y compris la prédation intra-guilde, où deux consommateurs du même niveau trophique sont tous deux en compétition pour des ressources partagées et s’engagent dans des interactions prédateur-proie et une compétition apparente entre espèces de proies qui ne sont pas en compétition pour les mêmes ressources, médiées par un réseau partagé. prédateur. À mesure que le nombre et les types d’espèces au sein d’une communauté augmentent, le nombre d’interactions potentielles et donc la complexité potentielle du réseau trophique augmentent également. Cependant, Torres-Campos et al. (2019) ont constaté que les interactions réalisées étaient beaucoup plus simples que ce que prévoyaient toutes les interactions potentielles, simplifiant ainsi la structure du réseau trophique. La structure trophique peut être fondamentalement modifiée par les humains ; dans les zones urbaines, les grands prédateurs peuvent manquer, des subventions alimentaires accidentelles ou intentionnelles peuvent être accordées pour soutenir les omnivores plus petits et opportunistes (El-Sabawi 2018).
La biodiversité influence le fonctionnement des écosystèmes, où les communautés locales comptant plus d’espèces ont tendance à avoir une productivité plus élevée. On pense généralement que le partage des ressources, par lequel différentes espèces utilisent différentes ressources limitées dans l’espace ou dans le temps, est un mécanisme clé régissant la relation entre la biodiversité et la fonction de l’écosystème. Jesch et coll. (2018) n’ont trouvé aucune preuve d’une répartition des ressources souterraines et suggèrent plutôt que la facilitation, les rétroactions biotiques ou la répartition des ressources aériennes peuvent être importantes. Les effets de la biodiversité sur le fonctionnement des écosystèmes dépendent également de l’échelle spatiale et temporelle à laquelle cette relation est évaluée (Barry et coll. 2020). Cela signifie que les relations entre la biodiversité et la fonction des écosystèmes observées dans des expériences à petite échelle ne peuvent pas être simplement extrapolées à des échelles plus grandes. Les types de plantes d’une communauté de producteurs ont une forte influence sur le flux d’énergie par décomposition. Par exemple, les grandes espèces à feuilles caduques de l’Arctique auront des conséquences très différentes sur le cycle du carbone par rapport aux arbustes nains à feuilles persistantes (Voeux & Björk 2018). Par conséquent, les prévisions du fonctionnement des écosystèmes dans le cadre du changement climatique dépendent de prévisions précises du changement de végétation, y compris des rétroactions complexes entre les composants de la végétation vivante et morte et les partenaires mycorhiziens.
Introduction rédigée par Yvonne Buckley (Rédacteur principal, Journal of Ecology). Liste de lecture organisée par les éditeurs de la revue BES.
Références et suggestions de lecture
Moteurs de la production primaire
Pyramides trophiques
Fonction biodiversité-écosystème