La recherche a démontré que les producteurs primaires fixent le carbone à des taux similaires dans tous les écosystèmes. Une fois que le carbone a été introduit dans un système en tant que source d’énergie viable, les mécanismes qui régissent le flux d’énergie vers les niveaux trophiques supérieurs varient d’un écosystème à l’autre. Parmi les écosystèmes aquatiques et terrestres, des modèles ont été identifiés qui peuvent expliquer cette variation et ont été divisés en deux voies principales de contrôle: de haut en bas et de bas en haut., Les mécanismes agissant au sein de chaque voie régulent en fin de compte la structure des communautés et des niveaux trophiques au sein d’un écosystème à des degrés divers. Les contrôles ascendants impliquent des mécanismes basés sur la qualité et la disponibilité des ressources, qui contrôlent la productivité primaire et le flux ultérieur d’énergie et de biomasse vers des niveaux trophiques supérieurs. Les contrôles descendants impliquent des mécanismes basés sur la consommation par les consommateurs. Ces mécanismes contrôlent le taux de transfert d’énergie d’un niveau trophique à un autre, car les herbivores ou les prédateurs se nourrissent de niveaux trophiques inférieurs.,
Écosystèmes aquatiques vs terrestrielsmodifier
On trouve beaucoup de variations dans le flux d’énergie au sein de chaque type d’écosystème, ce qui crée un défi dans l’identification de la variation entre les types d’écosystèmes. Dans un sens général, le flux d’énergie est fonction de la productivité primaire avec la température, la disponibilité de l’eau et la disponibilité de la lumière. Par exemple, parmi les écosystèmes aquatiques, on trouve généralement des taux de production plus élevés dans les grandes rivières et les lacs peu profonds que dans les lacs profonds et les cours d’eau d’amont clairs., Parmi les écosystèmes terrestres, les marais, les marécages et les forêts tropicales humides ont les taux de production primaire les plus élevés, tandis que les écosystèmes de toundra et alpins ont les taux de production primaire les plus faibles. Les relations entre la production primaire et les conditions environnementales ont contribué à expliquer les variations au sein des types d’écosystèmes, permettant aux écologistes de démontrer que l’énergie circule plus efficacement dans les écosystèmes aquatiques que les écosystèmes terrestres en raison des divers contrôles ascendants et descendants en jeu.,
Bottom-upEdit
La force des contrôles ascendants sur le flux d’énergie est déterminée par la qualité nutritionnelle, la taille et les taux de croissance des producteurs primaires dans un écosystème. Le matériel photosynthétique est généralement riche en azote (N) et en phosphore (P) et complète la forte demande d’herbivores en N et P dans tous les écosystèmes. La production primaire aquatique est dominée par le petit phytoplancton unicellulaire qui est principalement composé de matériel photosynthétique, fournissant une source efficace de ces nutriments pour les herbivores., En revanche, les plantes terrestres multicellulaires contiennent de nombreuses grandes structures de cellulose de soutien à haute teneur en carbone et à faible valeur nutritive. En raison de cette différence structurelle, les producteurs primaires aquatiques ont moins de biomasse par tissu photosynthétique stocké dans l’écosystème aquatique que dans les forêts et les prairies des écosystèmes terrestres. Cette faible biomasse par rapport aux matériaux photosynthétiques dans les écosystèmes aquatiques permet un taux de renouvellement plus efficace par rapport aux écosystèmes terrestres., Comme le phytoplancton est consommé par les herbivores, leurs taux de croissance et de reproduction accrus remplacent suffisamment la biomasse perdue et, en conjonction avec leur qualité dense en nutriments, favorisent une plus grande production secondaire.
D’autres facteurs ayant une incidence sur la production primaire comprennent les intrants de N et de P, qui se produisent à une plus grande ampleur dans les écosystèmes aquatiques. Ces nutriments sont importants pour stimuler la croissance des plantes et, lorsqu’ils sont transmis à des niveaux trophiques plus élevés, stimulent la biomasse et le taux de croissance des consommateurs. Si l’un ou l’autre de ces nutriments est en pénurie, ils peuvent limiter la production primaire globale., Dans les lacs, le P tend à être le nutriment limitant le plus important, tandis que le N et le P limitent la production primaire dans les rivières. En raison de ces effets limitants, les apports de nutriments peuvent potentiellement atténuer les limites de la production primaire nette d’un écosystème aquatique. Les matières allochtones lavées dans un écosystème aquatique introduisent N et P ainsi que de l’énergie sous forme de molécules de carbone qui sont facilement absorbées par les producteurs primaires. Des intrants plus importants et une concentration accrue de nutriments favorisent des taux de production primaire nets plus élevés, ce qui favorise une production secondaire plus importante.,
Top-downEdit
Les mécanismes Top-down exercent un plus grand contrôle sur les producteurs primaires aquatiques en raison du rôle des consommateurs dans un réseau trophique aquatique. Chez les consommateurs, les herbivores peuvent médier les impacts des cascades trophiques en reliant le flux d’énergie des producteurs primaires aux prédateurs des niveaux trophiques supérieurs. Dans tous les écosystèmes, il existe une association constante entre la croissance des herbivores et la qualité nutritionnelle des producteurs. Cependant, dans les écosystèmes aquatiques, les herbivores consomment quatre fois plus de producteurs primaires que dans les écosystèmes terrestres., Bien que ce sujet soit très débattu, les chercheurs ont attribué la distinction dans le contrôle des herbivores à plusieurs théories, y compris les rapports de taille du producteur au consommateur et la sélectivité des herbivores.
eau douce de la nourriture web montrant les différences de taille entre chaque niveau trophique. Les producteurs primaires ont tendance à être de petites cellules algales. Les herbivores ont tendance à être de petits macro-invertébrés. Les prédateurs ont tendance à être de plus gros poissons.,
La modélisation des contrôles descendants sur les producteurs primaires suggère que le plus grand contrôle sur le flux d’énergie se produit lorsque le rapport de taille entre le consommateur et le producteur primaire est le plus élevé. La distribution de la taille des organismes trouvés dans un seul niveau trophique dans les systèmes aquatiques est beaucoup plus étroite que celle des systèmes terrestres., Sur terre, la taille du consommateur varie de plus petite que la plante qu’il consomme, comme un insecte, à beaucoup plus grande, comme un ongulé, tandis que dans les systèmes aquatiques, la taille du corps du consommateur à l’intérieur d’un niveau trophique varie beaucoup moins et est fortement corrélée à la position trophique. Par conséquent, la différence de taille entre les producteurs et les consommateurs est toujours plus grande dans les milieux aquatiques que sur terre, ce qui se traduit par un contrôle plus fort des herbivores sur les producteurs primaires aquatiques.
Les herbivores peuvent potentiellement contrôler le devenir de la matière organique lorsqu’elle circule dans le réseau trophique.,ref name= » Schmitz_2008″/> Les herbivores ont tendance à sélectionner des plantes nutritives tout en évitant les plantes dotées de mécanismes de défense structuraux. Comme les structures de soutien, les structures de défense sont composées de cellulose pauvre en nutriments et à haute teneur en carbone. L’accès à des sources d’aliments nutritifs améliore le métabolisme des herbivores et la demande en énergie, ce qui entraîne une plus grande élimination des producteurs primaires. Dans les écosystèmes aquatiques, le phytoplancton est très nutritif et manque généralement de mécanismes de défense., Il en résulte un meilleur contrôle de haut en bas, car les matières végétales consommées sont rapidement rejetées dans le système sous forme de déchets organiques labiles. Dans les écosystèmes terrestres, les producteurs primaires sont moins denses sur le plan nutritionnel et sont plus susceptibles de contenir des structures de défense. Parce que les herbivores préfèrent les plantes denses sur le plan nutritionnel et évitent les plantes ou les parties de plantes avec des structures de défense, une plus grande quantité de matière végétale est laissée non consommée dans l’écosystème. L’évitement par les herbivores de la matière végétale de mauvaise qualité peut expliquer pourquoi les systèmes terrestres présentent un contrôle descendant plus faible du flux d’énergie.