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Dès le début du cycle élémentaire, les enfants apprennent des notions fondamentales pour comprendre ce qu’est le monde vivant et appréhender sa diversité. Au sein de ces enseignements, on trouve les relations alimentaires entre les organismes vivants et la chaîne de prédation. La chaîne alimentaire apparaît comme une notion importante qui permet de mieux organiser les connaissances du monde.
La notion de chaîne alimentaire est utilisée en écologie pour décrire les relations alimentaires entre les différents organismes au sein d'un écosystème. Elle s’organise généralement en partant des plantes ou d'autres organismes autotrophes, capables de produire leur propre nourriture à partir de sources inorganiques. Ces organismes, appelés producteurs, sont ensuite mangés par des animaux herbivores, appelés consommateurs primaires, qui à leur tour sont mangés par des carnivores, appelés consommateurs secondaires.
Enfin, au bout de la chaîne alimentaire, on trouve les décomposeurs, comme les bactéries et les champignons, qui décomposent la matière organique morte, y compris les déchets d'autres organismes, renvoyant ainsi les nutriments dans le sol.
Voici un exemple de chaîne alimentaire : la feuille de mûrier (producteur primaire) est mangée par une chenille (phytophage), mangée par une mésange (prédateur), mangée par une buse (superprédateur). Si, dans cet exemple, on détruit volontairement les chenilles avec un insecticide, les mésanges auront moins à manger et leur population diminuera. De même, les buses ayant moins de proies, elles ne pourront plus élever leur progéniture et leur nombre diminuera également.
Les plantes puisent dans le sol les éléments minéraux indispensables à leur croissance : azote, phosphore, potassium, calcium, magnésium, soufre (macro-éléments), bore, chlore, cuivre, fer, manganèse, molybdène, zinc (oligo-éléments). La photosynthèse leur permet de synthétiser de la matière organique, notamment des glucides.
Le concept de chaîne alimentaire est le fruit du travail de nombreux scientifiques à travers l'histoire. Il continue d’ailleurs d'être étudié et affiné par les écologistes contemporains. Au fur et à mesure du développement des connaissances, la notion de chaîne alimentaire s’est étendue.
Charles Sutherland Elton aurait dit : “Suivez la nourriture et vous comprendrez la structure des communautés”. Cela marque l’émergence de la théorie des niches écologiques et du concept de réseau trophique.
La niche écologique est un concept clé en écologie. Elle évoque le rôle fonctionnel qu'un organisme joue dans son environnement. La niche écologique d'une espèce décrit toutes les façons dont l'espèce utilise les ressources de son environnement.
Le principe d'exclusion compétitive, aussi appelé principe de Gause, stipule que deux espèces occupant la même niche ne peuvent pas coexister indéfiniment si leur environnement présente des ressources limitées et si les deux espèces ont besoin des mêmes ressources. Le second principe, celui de la séparation des niches, est intimement lié au premier : il suggère que pour coexister, les espèces doivent occuper des niches légèrement différentes.
Un réseau trophique met donc en évidence une série d'interactions alimentaires interconnectées parmi les différents organismes dans un écosystème. Si l’on prend l’exemple d’un lapin (consommateur primaire), il ne se nourrit pas seulement d'herbe (producteur) mais il peut aussi manger d'autres types de plantes. Le réseau trophique donne donc une image plus complète et plus précise de la réalité des interactions dans les écosystèmes.
Les réseaux trophiques aident à considérer la complexité des échanges entre organismes et de ceux-ci avec leur environnement. Ainsi, plus un réseau trophique est diversifié, plus l'écosystème est résilient face aux perturbations. Dans un réseau trophique, les prédateurs limitent les populations de leurs proies, ce qui empêche la surpopulation et la surconsommation des ressources.
C’est fondamental de l’intégrer dans les approches visant à préserver les écosystèmes : par le passé, des actions reposant sur de bonnes intentions ont pu se révéler contre-productives. Toutefois, ces logiques ne sont pas de taille face aux projets d’ordre purement politiques ou idéologiques.
Les réseaux trophiques prennent en compte comment l'énergie et les nutriments circulant dans un écosystème. Les modifications même d’un réseau trophique peuvent être le signe de problèmes environnementaux.
Au début du xxe s., dans le parc de Yellowstone, aux États-Unis, les chasseurs ont tué tous les loups pour que les élans vivent tranquillement et se multiplient. Ils avaient ainsi plus de gibier pour la chasse. Mais en quelques années, les élans sont devenus si nombreux qu'ils ont détruit toute la végétation pour leur alimentation.
Des loups ont été réintroduits dans le parc en 1995 : leur présence a eu pour effet de réguler la population d’élans, limitant leur nombre, et de rétablir progressivement la situtation normale, c’est-à-dire l’écosystème tel qu’il était avant la disparition du prédateur. Ainsi les arbres, libérés de la pression d’un trop grand nombre d’élans, ont recommencé à pousser ; les castors sont revenus (disposant à nouveau de matériau et de nourriture) et ont recommencé à construire des barrages ; sur les plans d’eau ainsi créés, des plantes aquatiques se sont rétablies.
Dans les zones abyssales, la lumière est absente et la température proche de zéro. Les conditions ne sont donc pas favorables au développement de la vie. Pourtant, auprès des sources hydrothermales, appelées fumeurs noirs, se développe un véritable et florissant écosystème.
Dans ces profondeurs, la chaîne alimentaire ne s'organise pas à partir de végétaux, qui sont inexistants, mais à partir de bactéries capables d'utiliser l'énergie chimique contenue dans des produits sulfurés. Elles jouent ici le rôle de producteurs primaires, point de départ des chaînes alimentaires. Elles captent l'énergie d'origine minérale pour produire leur propre matière organique. Elles sont ensuite consommées par des animaux planctoniques, eux mêmes mangés par des animaux plus gros, et ainsi de suite.
Dans notre monde qui nous apparaît de plus en plus complexe du simple fait du développement des connaissances, l'importance de l'interdisciplinarité ne peut être sous-estimée. Les défis auxquels nous confronte aujourd'hui le dérèglement climatique ne peuvent être pleinement compris ni résolus par une seule discipline. Ils transcendent les frontières traditionnelles des disciplines académiques et nécessitent une approche intégrée qui tire parti des perspectives et des méthodes de multiples domaines d'étude.
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