Niveau trophique

Niveau trophique – définition

En écologie, un niveau trophique se rapporte à une position dans une chaîne alimentaire ou une pyramide écologique occupée par un groupe d’organismes ayant un mode d’alimentation similaire. Une chaîne alimentaire désigne la hiérarchie dans laquelle les organismes d’un écosystème sont regroupés en niveaux trophiques (nutritionnels). Les niveaux trophiques sont présentés en série ou en succession pour représenter le flux d’énergie alimentaire et les relations alimentaires entre eux. Une pyramide écologique, quant à elle, représente la biomasse ou le flux d’énergie dans un écosystème. La chaîne alimentaire et la pyramide écologique commencent toutes deux au niveau trophique 1, qui comprend les producteurs primaires. Le groupe trophique suivant est composé d’organismes qui se nourrissent des producteurs primaires pour se nourrir. Ensuite, les groupes suivants sont chacun composés d’un groupe d’organismes qui se nourrissent du groupe qui les précède. La succession des niveaux trophiques peut se produire dans une chaîne à sens unique ou dans des voies trophiques plus complexes appelées réseau alimentaire. Un réseau alimentaire est constitué de nombreuses chaînes alimentaires reliées entre elles. La plupart des écosystèmes ont une structure de réseau complexe plutôt qu’une chaîne directe de ce qui mange quoi.

Définition du niveau trophique

Un niveau trophique désigne un niveau ou une position dans une chaîne alimentaire, un réseau alimentaire ou une pyramide écologique. Il est occupé par un groupe d’organismes qui ont un mode d’alimentation similaire.

Etymologie

Le terme trophique vient du grec trophē, qui signifie « nourriture ».

Catégories

Les niveaux trophiques comportent deux grandes catégories : les autotrophes et les hétérotrophes. Les autotrophes sont des organismes qui peuvent produire de la matière organique à partir de matière inorganique. Comme ils peuvent fabriquer leur propre nourriture et n’ont pas besoin de se nourrir d’autres organismes, on les appelle aussi les producteurs d’un écosystème. Les hétérotrophes sont des organismes qui obtiennent de la matière organique directement par la consommation. Contrairement aux autotrophes, ils n’ont pas la capacité de fabriquer leur nourriture à partir de sources inorganiques. Ils chassent ou récoltent donc leur nourriture auprès d’autres organismes. Les hétérotrophes sont donc appelés les consommateurs. Ils peuvent être regroupés en consommateurs primaires, secondaires, tertiaires, etc. Les consommateurs primaires sont constitués d’organismes mangeurs de plantes appelés herbivores. Les consommateurs secondaires se nourrissent des consommateurs primaires. Les consommateurs tertiaires se nourrissent des consommateurs secondaires, et ainsi de suite. Le dernier groupe, appelé réducteurs, se nourrit de matière organique morte. Ils comprennent les détritivores et les décomposeurs.

Structure trophique

Une structure trophique désigne la répartition de la biomasse entre les différents niveaux trophiques. Elle est contrôlée principalement par la biomasse des producteurs primaires. Les producteurs primaires affectent l’efficacité du transfert entre les niveaux trophiques car ils fournissent essentiellement l’énergie et les apports en nutriments. En dehors d’eux, un autre facteur important est la composante descendante. Cette dernière comprend les prédateurs. Leur consommation supprime les niveaux trophiques inférieurs. D’une certaine manière, les prédateurs aident les producteurs primaires en contrôlant ou en limitant l’herbivorie excessive par prédation. Ils servent de contrôle biologique des niveaux trophiques inférieurs. La compétition intraspécifique est un autre moyen par lequel les prédateurs sont capables de promouvoir la productivité primaire. Les producteurs primaires et les prédateurs sont tous deux des facteurs majeurs de contrôle régulateur.(1)

Pyramide des niveaux trophiques

Une pyramide énergétique est une présentation des niveaux trophiques dans un écosystème. L’énergie du soleil est transférée dans l’écosystème en passant par différents niveaux trophiques. Environ 10% de l’énergie est transférée d’un niveau trophique à l’autre, ce qui empêche l’existence de grandes quantités de niveaux trophiques. Il doit y avoir de plus grandes quantités de biomasse au bas de la pyramide pour soutenir les besoins en énergie et en biomasse des niveaux trophiques supérieurs.
Une pyramide écologique est souvent représentée comme une pyramide des niveaux trophiques. Il s’agit d’une représentation graphique en forme de pyramide composée de plantes et d’animaux dans un certain écosystème. La forme indique que le niveau trophique inférieur est composé d’organismes qui peuvent fabriquer leur propre nourriture à partir des sources disponibles dans l’environnement. Ils ne se nourrissent pas d’autres organismes pour obtenir leurs besoins nutritionnels. Ils représentent donc la base. Cette partie de la pyramide est composée de producteurs. Au fur et à mesure que les niveaux trophiques s’élèvent, la pyramide se rétrécit vers le sommet. Cette forme de pyramide représente la biomasse de chaque niveau trophique. La biomasse est la quantité de matière vivante ou organique d’un organisme. La base présente la plus grande biomasse, puis la quantité diminue au fur et à mesure que l’on monte vers le sommet. Il s’agit de la structure la plus courante dans les écosystèmes. Cependant, il existe également des cas où l’on observe une pyramide inversée. Cette dernière résulte du fait que le poids combiné des producteurs est inférieur au poids combiné des consommateurs.
La pyramide écologique est aussi parfois appelée Pyramide énergétique. En effet, elle représente de manière similaire l’énergie des niveaux trophiques, c’est-à-dire le flux d’énergie à travers les différents niveaux trophiques. L’énergie la plus élevée se trouve souvent à la base, occupée par les producteurs. Au fur et à mesure que les structures trophiques progressent vers le sommet, le flux d’énergie est représenté comme diminuant du bas vers le haut.

Exemples de niveaux trophiques

Niveau 1 : les producteurs

Le niveau trophique 1 est composé des producteurs primaires. On les retrouve à la base d’une pyramide écologique. Une chaîne alimentaire commencerait aussi bien au niveau trophique 1. Le niveau trophique 1 est occupé par les plantes et les algues. La caractéristique fondamentale des organismes du niveau trophique 1 est leur capacité à produire leur propre nourriture à partir de matériaux abiotiques. Les plantes, par exemple, sont capables de fabriquer leur nourriture par photosynthèse. Ce processus peut être simplifié par cette équation : 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Cela signifie que la photosynthèse est un processus dans lequel le dioxyde de carbone (CO2), l’eau (H2O) et l’énergie lumineuse sont utilisés pour synthétiser un hydrate de carbone riche en énergie comme le glucose (C6H12O6) et pour produire de l’oxygène (O2) comme sous-produit. Du point de vue structurel, les plantes et les algues possèdent des structures cellulaires qui captent la lumière, appelées chloroplastes. A l’intérieur des chloroplastes se trouvent des pigments photosynthétiques (chlorophylle) qui peuvent absorber l’énergie lumineuse.

Niveau 2 : consommateurs primaires

Le niveau trophique suivant dans une chaîne alimentaire ou une pyramide écologique est le niveau trophique 2. Les organismes qui occupent ce niveau se nourrissent des producteurs primaires et sont appelés consommateurs primaires. Les animaux qui se nourrissent de matières végétales sont appelés herbivores. Ils possèdent des caractéristiques anatomiques et physiologiques qui les rendent adaptés à un régime végétal. En général, ils possèdent des pièces buccales qui leur permettent de râper ou de broyer les matières végétales. Par exemple, ils ont des dents larges et plates pour broyer le feuillage et l’écorce des arbres. Ils possèdent également une flore intestinale (composée de protozoaires ou de bactéries digérant la cellulose) qui les aide à digérer les matières cellulosiques. Les chevaux, les bovins et les chèvres sont des exemples d’herbivores.

Niveau 3 : consommateurs secondaires

Les consommateurs secondaires sont constitués d’animaux qui se nourrissent de consommateurs primaires. Les organismes qui mangent d’autres animaux sont appelés carnivores (ou prédateurs). Les prédateurs occupent le niveau trophique 3 d’une chaîne alimentaire ou d’une pyramide écologique. La prédation est une interaction dans un écosystème où un prédateur chasse ou attrape, tue et mange une proie. Les prédateurs sont, à leur tour, adaptés anatomiquement et physiologiquement à un régime alimentaire animal. Comme la consommation des proies peut impliquer une poursuite ou une embuscade, ils disposent souvent de sens avancés pour la vision, l’audition, le toucher ou l’odorat. Ils peuvent également recourir au camouflage ou au mimétisme pour ne pas se faire remarquer par leurs proies potentielles. Ils ont des crocs, des griffes acérées et des mâchoires puissantes pour saisir et découper leurs proies. De même, les proies ont fini par acquérir des caractéristiques évolutives pour déjouer la prédation. Elles ont développé des contre-adaptations et des stratégies de défense, comme la thanatose, les cris d’alarme, la coloration d’avertissement, les épines, les produits chimiques, le mimétisme et le camouflage. Les araignées et les mouches, le lion et le zèbre, l’ours et le poisson, le renard et le lapin sont des exemples d’animaux ayant une relation prédateur-proie.(2) Les prédateurs suprêmes sont des prédateurs dont aucun animal ne fait sa proie. Les orques en sont un exemple. Leurs proies marines sont les poissons, les phoques et les dauphins.
Pour autant, tous les prédateurs n’ont pas un régime exclusivement carné. Leur régime alimentaire peut également inclure des matières végétales. Les animaux qui se nourrissent à la fois de plantes et d’animaux sont appelés omnivores. Les omnivores peuvent également tirer leur alimentation de champignons, d’algues et de bactéries.(3) Par rapport à d’autres groupes d’animaux tels que les carnivores et les herbivores, les omnivores n’ont pas de spécialisations particulières dans l’acquisition et la transformation de la nourriture.(4) Les chimpanzés, les orangs-outans, les gorilles, les porcs, la plupart des ours, les hérissons, les opossums, les mouffettes, les paresseux, les écureuils, les souris, les rats, les rongeurs, les ratons laveurs et bien d’autres sont des exemples d’omnivores. Ces animaux se nourrissent de plus d’un niveau trophique. La plupart des humains sont omnivores. Cependant, certains d’entre eux préfèrent avoir un régime alimentaire à base de plantes (végétalien).
Les plantes carnivores (par exemple les plantes insectivores comme le piège à mouche de Vénus et la sarracénie pourpre) peuvent également être incluses dans ce groupe. Ces plantes sont capables de prédation comme autre moyen d’obtenir des nutriments en plus de la photosynthèse. Les organismes marins qui se nourrissent de zooplancton sont également considérés comme des consommateurs secondaires. Les exemples incluent les crabes, les baleines et les homards.

Autres niveaux trophiques

L’organisme qui se nourrit d’un consommateur secondaire est appelé consommateur tertiaire et celui qui se nourrit d’un consommateur tertiaire est appelé consommateur quaternaire. Les consommateurs tertiaires et les consommateurs quaternaires occupent respectivement les niveaux trophiques 4 et 5.

Décomposeurs

Le dernier du niveau trophique est occupé par les décomposeurs, comme les détritivores. Ils se nourrissent de matières végétales et animales mortes. Les détritivores sont des décomposeurs qui se fragmentent spécifiquement pour consommer leur nourriture. Les vers, les mille-pattes, les bousiers, les cloportes et les limaces sont des exemples de détritivores. Les champignons et les bactéries sont d’autres décomposeurs. Ils consomment les nutriments au niveau moléculaire, par opposition aux autres consommateurs qui mangent leur nourriture et la digèrent. Ces décomposeurs s’appuient sur des nutriments facilement disponibles sous leur forme la plus simple, par exemple des matières qui ont été digérées ou des substrats dérivés d’organismes morts ou en décomposition. Les parasites qui se nourrissent de matières organiques disponibles mais ne tuent pas nécessairement l’hôte peuvent également être inclus dans ce groupe.
Les décomposeurs occupent le dernier niveau trophique ou le sommet de la pyramide écologique. Les décomposeurs les plus courants sont les champignons. Ils sont les premiers instigateurs de la décomposition. Ils possèdent les enzymes et autres composés permettant de décomposer les biomolécules de l’organisme décédé. Les bactéries possèdent également des enzymes qui décomposent les composés organiques en formes plus simples. Après le processus de décomposition, les détritivores agissent ensuite sur les restes, en récupérant les détritus ou la matière organique en décomposition. Le rôle des décomposeurs dans l’écosystème est vital car ce sont eux qui décomposent la matière organique des organismes morts où une partie retourne à la terre comme composant géochimique.

Planctons

Les planctons sont des organismes microscopiques qui vivent sur les habitats aquatiques. Certains d’entre eux sont photosynthétiques et d’autres sont hétérotrophes. Ainsi, ils peuvent être répartis à différents niveaux trophiques de la chaîne alimentaire ou de la pyramide écologique. Ceux qui sont capables de photosynthèse, comme le phytoplancton, sont considérés comme des producteurs. Les planctons hétérotrophes, comme les zooplanctons peuvent être des consommateurs car ils se nourrissent d’autres planctons. (5)

Efficacité de transfert de la biomasse

La biomasse dans une pyramide écologique se perd progressivement de bas en haut. La plus grande quantité de biomasse se trouve au niveau trophique de base qui comprend les producteurs. Comme les consommateurs primaires dépendent des producteurs pour leur subsistance, la quantité de biomasse des producteurs serait donc un facteur limitant la biomasse des consommateurs primaires. De même, les consommateurs secondaires dépendent des consommateurs primaires et, par conséquent, leur biomasse sera également affectée par la quantité de biomasse disponible des consommateurs primaires. Ainsi, dans un écosystème, il est courant de trouver une pyramide de la biomasse dans laquelle le premier niveau trophique est le plus large tandis que le niveau trophique le plus élevé est le plus étroit. La distribution de la biomasse dans un écosystème implique la stabilité de l’écosystème. Si dans le cas d’une pyramide inversée, l’écosystème pourrait échouer lorsqu’il y a plus de consommateurs que de producteurs primaires.

Signification

Surveiller les niveaux trophiques est essentiel afin d’obtenir une compréhension des interrelations entre les organismes ainsi que les processus écologiques qui se produisent dans un écosystème. Ainsi, l’ampleur des processus d’herbivorie, de prédation et de décomposition pourrait être utilisée pour connaître l’état et la stabilité d’un écosystème.

Voir aussi

• Pyramide écologique
• Chaîne alimentaire
• Réseau alimentaire
• Autotrophe
• Consommateur

.

• Herbivore
• Prédateur
• Carnivore
• Décomposeur

1. Preisser, E. (2008). Structure trophique. Encyclopédie de l’écologie, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
2. Relations prédateur-proie – Institut des systèmes complexes de la Nouvelle-Angleterre. (2014). Institut des systèmes complexes de la Nouvelle-Angleterre. Consulté le 16 novembre 2019 sur le site Web du New England Complex Systems Institute : https://necsi.edu/predator-prey-relationships
3. « Omnivore ». National Geographic Education. National Geographic Society. Récupéré du site http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/omnivore/?ar-a=4&ar-r=3
4. McArdle, Ph.D., John (mai-juin 1991). « Les humains sont des omnivores ». Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
5. Le plancton est-il un producteur ou un décomposeur ? (2019). Récupéré du site web de référence : https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b