Файл: Christian Lévêque, Jean-Claude Mounolou Biodiversité Dynamique biologique et conservation 2008.pdf

5.5  

Chaînes et réseaux trophiques

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effets directs ou indirects sur l’état physiologique ou la viabilité des hôtes.
Ainsi, on observe souvent une baisse significative de la fécondité des
animaux parasités. Dans le cas du lagopède d’Écosse, un nématode
parasite de l’appareil digestif serait responsable de l’effondrement
périodique des populations comme l’ont montré des observations à long
terme. Il réduit la fécondité des femelles et les rend plus vulnérables
aux prédateurs.

Le parasitisme intervient également pour limiter la présence de certaines

espèces dans un écosystème donné. Ainsi, aux États-Unis, le cerf de
Virginie est parasité par un petit nématode, Elasphostrongylus tenuis, qui
ne lui cause pas de dommages majeurs. Par contre ce même parasite
est fortement pathogène pour d’autres espèces d’ongulés telles que
l’élan ou le caribou. Ces derniers sont sujets à de fortes mortalités
lorsqu’ils cherchent à envahir le territoire du cerf de Virginie qui est ainsi
protégé de la compétition avec des espèces proches. Il est possible que
de telles situations soient plus fréquentes qu’on ne le pense.

5.5

CHAÎNES ET RÉSEAUX TROPHIQUES

La nature des relations trophiques qui s’établissent entre les espèces
vivant dans un écosystème et leur intensité, jouent un rôle central dans
la circulation de la matière et de l’énergie. Leur compréhension est au
centre des théories écologiques.

En schématisant, les liens de dépendance d’organismes, qui mangent

les uns avant d’être mangés par les autres, constituent une chaîne
alimentaire ou chaîne trophique qui décrit de manière très simplifiée la

Interactions durables

L’écologie des interactions durables, c’est-à-dire l’étude des inter-
actions parasite-hôte-environnement, a émergé au début des années
1980, à partir du constat que les parasites jouaient un rôle majeur
dans le fonctionnement et l’évolution de la biosphère. Dans les
systèmes hôtes-parasites, deux organismes aux informations géné-
tiques différentes vivent ensemble, souvent l’un dans l’autre. Les
informations génétiques de chacun des partenaires s’expriment
ainsi côte à côte et durablement. D’où le concept d’interaction
durable, opposé à celui d’interaction instantanée telle qu’elle
s’exprime dans les relations proies-prédateurs.

124

5  •

Diversité biologique et fonctionnement des systèmes écologiques

circulation de la matière ou de l’énergie entre différents niveaux,
depuis les producteurs autotrophes jusqu’aux consommateurs terminaux.
La réalité est bien entendu plus complexe. Les réseaux trophiques
décrivent les multiples interactions entre les espèces, soit dans un
rapport de mangeur à mangé, soit dans un rapport de compétition pour
utiliser les mêmes ressources.

5.5.1 Producteurs-consommateurs-décomposeurs:

flux de matière et d’énergie

Dans un écosystème les organismes autotrophes synthétisent leur propre
substance organique grâce à l’énergie chimique ou l’énergie lumineuse,

Figure 5.3    Représentation simplifiée des chaînes et réseaux trophiques 

du lac Tchad aboutissant aux communautés ichtyologiques.

CHAÎNE DÉTRITIVORE

CHAÎNE VÉGÉTALE

détritus organiques

phytoplancton

zooplancton

zoobenthos

Labeo senegalensis

Labeo coubie

Distichodus rostratus

Citharinus citharus

Citharinus distichodoides

Brachysynodontis batensoda

Hemisynodontis membranaceus

Alestes baremoze 

Synodontis clarias

Synodontis schall

Hyperopisus bebe

Lates niloticus

Schilbe niloticus

insectes

terrestres

Hydrocynus brevis

Hydrocynus forskalii 

Micralestes

Pollymirus 

Bagrus bajad

Schilbe uranoscopus 

5.5  

Chaînes et réseaux trophiques

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en utilisant des substances minérales qu’ils puisent dans le milieu. Ces
«producteurs primaires» sont de manière générale tous les végétaux
ainsi que des bactéries et des protistes. Ils servent de nourriture à des
«herbivores» eux-mêmes consommés par des «carnivores». Tous les
animaux ainsi que des champignons et des bactéries qui se nourrissent
de matière organique vivante ou détritique sont des organismes hétéro-
trophes. Après la mort des organismes la matière organique est recyclée
par des décomposeurs qui la transforment en éléments minéraux simples,
de nouveau assimilables par les végétaux.

Les éléments minéraux nécessaires à la production de matière vivante

sont virtuellement indestructibles. En théorie, ils sont recyclés en perma-
nence dans l’écosystème. Par contre, l’énergie biochimique accumulée
dans la matière vivante des autotrophes se dissipe progressivement
pour entretenir le métabolisme et assurer la reproduction des orga-
nismes hétérotrophes. C’est la raison pour laquelle on parle de manière
schématique de cycle pour la matière, et de flux pour l’énergie (voir
figure 5.4).

La matière (les sels minéraux) et l’énergie biochimique circulent

ainsi en permanence des producteurs primaires vers les herbivores et
les carnivores, ainsi que vers les décomposeurs. Pour comprendre le
fonctionnement d’un écosystème il faut connaître les processus
d’échange, de transformation, et d’accumulation à travers les formes
vivantes.

La diversité métabolique est plus grande chez les Procaryotes que
chez les Eucaryotes. Il existe des espèces phototrophes qui utili-
sent la lumière solaire comme source d’énergie, comme les
cyanobactéries ainsi que des espèces chimiotrophes qui puisent
leur énergie dans les substances chimiques de leur milieu. La
découverte des bactéries dans les sources hydrothermales des
profondeurs de l’océan a mis en évidence que dans ces écosystèmes
totalement originaux, les bactéries assument le rôle de producteurs
primaires de matière organique en tirant leur énergie de l’oxydation
de composés soufrés (bactéries sulfo-oxydantes) et du méthane.
Diverses études ont confirmé depuis l’importance de la chimio-
synthèse comme générateur de vie dans l’océan.

126

5  •

Diversité biologique et fonctionnement des systèmes écologiques

5.5.2 Les théories «top-down» et «bottom-up»

De manière conventionnelle, les réseaux trophiques ont longtemps
été considérés comme des chaînes linéaires dans lesquelles les flux
d’éléments nutritifs vont des producteurs primaires vers les niveaux
trophiques supérieurs. Dans ce contexte, il est logique de penser que la
compétition entre producteurs primaires pour l’utilisation des éléments
nutritifs joue un rôle majeur dans la régulation des populations. C’est
la théorie du contrôle des communautés par les ressources (contrôle
«bottom-up»).

Mais de nombreux écologistes ont apporté la démonstration qu’il y a

également un effet inverse et que le fonctionnement d’un écosystème
est fortement contraint par la prédation exercée par les niveaux supé-
rieurs sur les niveaux trophiques inférieurs (contrôle «top-down»). En
milieu aquatique par exemple, la prédation des poissons sur les inver-
tébrés a un impact considérable sur la structure en taille et sur la compo-
sition spécifique du zooplancton et du zoobenthos. Ainsi, lorsque les
poissons zooplanctivores sont abondants, il y a disparition des espèces
zooplanctoniques de grande taille au profit d’espèces de taille plus petite.

Figure 5.4    Schéma simplifié des flux de matière et d’énergie

dans les chaînes alimentaires.

Autotrophes

Herbivores

Carnivores

Décomposeurs

Respiration

Perte de chaleur 

ÉNERGIE

MATIÈRE

Soleil

D

P

C1

C2

5.5  

Chaînes et réseaux trophiques

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En réalité, les contrôles bottom-up et top-down coexistent au sein

des écosystèmes où leur importance relative dépend des conditions de
l’environnement. Le contrôle bottom-up concerne plutôt le niveau de
la production biologique, alors que le contrôle top-down porte plus
particulièrement sur la structure des communautés.

5.5.3 Théorie des cascades trophiques

Le concept de cascade trophique en milieu aquatique part du principe
que l’augmentation de la prédation par les piscivores entraîne une
diminution de la biomasse des poissons zooplanctophages. La pression
de prédation sur le zooplancton se relâchant, il en résulte une augmen-
tation de la biomasse du zooplancton, et par voie de conséquence une
diminution de la biomasse de phytoplancton qui est soumis à une
prédation plus forte.

En théorie, si l’on peut contrôler la biomasse des prédateurs, on

maîtrise la cascade d’interactions trophiques qui régule la dynamique
algale. La biomanipulation des milieux aquatiques consiste ainsi à
modifier la dynamique algale en ajoutant ou en retirant des prédateurs.

La biomanipulation

Le terme biomanipulation désigne une intervention délibérée sur
un écosystème afin de restructurer la communauté biologique et
d’obtenir une situation qui soit a priori meilleure ou plus favorable
pour les hommes.

La biomanipulation des systèmes aquatiques a été pratiquée sous
différentes formes depuis des siècles. Récemment les scientifiques
se sont emparés de la question afin de modifier la composition
spécifique (structure de l’écosystème) ou la productivité (processus
fonctionnel) pour répondre à des objectifs spécifiques comme par
exemple réduire l’eutrophisation ou la prolifération des macrophytes,
augmenter la transparence des eaux, favoriser l’apparition d’une
communauté biologique plus diversifiée, etc.

Le terme recouvre un ensemble de techniques, mais il est surtout
réservé à une manipulation top-down des communautés de poissons
pour le contrôle des biomasses algales à travers les chaînes trophi-
ques, par exemple l’accroissement des espèces carnivores et la
réduction des espèces planctophages ou benthophages.