Pourquoi les chaînes alimentaires sont courtes

Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (première), chapitre 6 — De la conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants

Énoncé

Dans un écosystème, les producteurs primaires fixent $20000$ kJ $\cdot$ m $^{- 2} \cdot$ an $^{- 1}$ . On admet une efficacité de transfert de $10 %$ entre niveaux trophiques consécutifs. 1. Calculer l'énergie disponible aux niveaux $2$ , $3$ , $4$ et $5$ . 2. Un prédateur de $30$ kg a besoin de $8 \times 1 0^{5}$ kJ par an : quelle surface lui faut-il s'il est au niveau $4$ ? au niveau $5$ ? 3. Conclure sur la longueur des chaînes alimentaires. 4. En quoi ce calcul éclaire-t-il la question des régimes alimentaires humains ?

Corrigé

1. Chaque niveau reçoit un dixième du précédent : c'est une suite géométrique de raison $0, 10$ . $N_{2} = 2000 N_{3} = 200 N_{4} = 20 N_{5} = 2 kJ \cdot m^{- 2} \cdot an^{- 1} .$

2. Au niveau $4$ : $S = \frac{8 \times 1 0 ^{5}}{20} = 4 \times 1 0^{4}$ m $^{2}$ , soit $4$ hectares. Au niveau $5$ : $S = \frac{8 \times 1 0 ^{5}}{2} = 4 \times 1 0^{5}$ m $^{2}$ , soit $40$ hectares.

3. Chaque maillon supplémentaire multiplie par dix le territoire nécessaire. Au-delà de quatre ou cinq niveaux, la surface requise devient trop grande pour qu'une population de prédateurs se maintienne. C'est la raison énergétique de la rareté des super-prédateurs — et de leur fragilité.

4. Le même raisonnement vaut pour l'alimentation humaine : consommer au niveau $2$ (végétaux) mobilise dix fois moins d'énergie primaire que consommer au niveau $3$ (animaux herbivores). Attention toutefois : ce facteur dix est une moyenne théorique, il varie beaucoup selon l'animal et le système d'élevage, et il ne dit rien de la qualité nutritionnelle ni des surfaces qui ne sont pas cultivables. Le calcul donne un ordre de grandeur, pas une prescription.

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