Fiche à trous · Première · Enseignement scientifique

De la conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants

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Un loup ne voit jamais le Soleil dans son assiette, et pourtant il n'y a que cela. L'énergie qu'il tire d'un herbivore vient de l'herbe, et celle de l'herbe vient du rayonnement solaire capté par des feuilles. Toute la chaîne remonte à une seule opération : la photosynthèse.

La conversion primaire

Règle

Définition — Productivité primaire :

Piège

Croire qu'un rendement de conversion faible signifie que la photosynthèse est peu importante.

Distinguer le pourcentage converti et la quantité totale produite.

Les transferts entre niveaux

Définition — Niveau trophique :

Propriété

Les combustibles fossiles

Les combustibles fossiles sont de la photosynthèse ancienne : de la biomasse enfouie, transformée pendant des millions d'années. Les brûler libère en quelques décennies une énergie solaire accumulée sur des durées incomparablement plus longues. C'est ce décalage entre le temps de constitution et le temps de consommation qui fait qu'on parle d'un stock, et non d'une ressource renouvelable à notre échelle.

Suivre l'énergie dans une chaîne alimentaire

Ai-je fait remonter toute l'énergie à la photosynthèse ?
Ai-je écrit l'équation avec ses réactifs et ses produits ?
Ai-je distingué rendement et quantité totale ?
Ai-je appliqué le transfert de dix pour cent entre niveaux trophiques ?
Ai-je présenté les fossiles comme un stock de photosynthèse ancienne ?

Corrigé · à détacher

De la conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants

1. Toute l'énergie des êtres vivants vient du Soleil, convertie par la photosynthèse. Les végétaux chlorophylliens utilisent le rayonnement pour fabriquer de la matière organique à partir de dioxyde de carbone et d'eau, en libérant du dioxygène. Ils sont les seuls producteurs : tous les autres consomment ce qu'ils ont produit, directement ou non.
2. $d i o x y d e d ec a r b o n e + e a u + l u mi \overset{e}{ˋ} r e \to ma t i \overset{e}{ˋ} r eor g ani q u e + d i o x y g \overset{e}{ˋ} n e$
3. La productivité primaire est la quantité de matière organique produite par unité de surface et de temps. Elle varie fortement selon les milieux — une forêt tropicale et un désert n'ont rien de commun sur ce point —, et elle conditionne tout ce qui vit ensuite dans le milieu considéré. On la mesure souvent en masse de carbone fixé par mètre carré et par an.
4. Un niveau trophique rassemble les êtres vivants qui occupent la même position dans la chaîne alimentaire : producteurs, consommateurs primaires, consommateurs secondaires. À chaque passage d'un niveau au suivant, une grande part de l'énergie est perdue — respiration, chaleur, parties non consommées, déchets. Le transfert est de l'ordre de dix pour cent ; neuf dixièmes ne montent pas d'un cran.
5. Cette perte explique la forme des pyramides écologiques et la longueur limitée des chaînes alimentaires : au bout de quelques niveaux, il ne reste plus assez d'énergie pour soutenir une population. Elle explique aussi pourquoi une même surface cultivée nourrit davantage de personnes en production végétale qu'en production animale — l'écart n'est pas une opinion, c'est une conséquence du rendement de transfert.
6. Identifier les producteurs primaires, seuls à convertir le rayonnement.
7. Appliquer le rendement de conversion à l'énergie reçue pour obtenir la production.
8. Multiplier par le taux de transfert à chaque passage d'un niveau au suivant.
9. Vérifier que l'énergie diminue à chaque étape, jamais l'inverse.
10. Conclure sur ce que cette perte implique pour la longueur des chaînes.