Transferts d'énergie

Comment utiliser la formule de transfert d'énergie ?

De grandes quantités d'énergie sont toujours perdues entre chaque niveau de la chaîne alimentaire, appelé niveau trophique. Cela est dû à la deuxième loi de la thermodynamique. Celle-ci stipule que chaque fois que l'énergie est convertie d'une forme à une autre, il y a une augmentation de l'entropie (du désordre) dans le système. Dans le contexte de la chaîne alimentaire, cela signifie qu'une grande partie de l'énergie est perdue sous forme de chaleur lorsque les organismes sont consommés.

L'efficacité du transfert d'énergie entre deux niveaux trophiques est appelée TLTE. Cela signifie "efficacité de transfert de niveau trophique" et est déterminé par la formule de transfert d'énergie suivante :

\[TLTE = \frac{\text{production au niveau trophique actuel}}{\text{production au niveau trophique précédent}} \cdot 100\]

Par exemple, si l'énergie de l'herbe est de 5000 kcal et que la vache qui mange l'herbe a reçu 400 kcal pendant le transfert d'énergie, le calcul serait le suivant :

\[\frac{400 \space Kcal}{5000 \space Kcal} = 8\% \space TLTE\].

Une autre équation que tu dois connaître est l'efficacité de la production nette (EPN). L'efficacité de la production nette est utilisée pour calculer avec quelle efficacité les organismes d'un niveau trophique transforment l'énergie qu'ils consomment en biomasse. La formule de l'EPN est la suivante :

\[NPE = \frac{\text{productivité nette du consommateur}}{\text{assimilation}} \cdot 100\]

La productivité nette de production, ou PPN, désigne la quantité d'énergie disponible pour les organismes du niveau trophique suivant. L'assimilation fait référence à la biomasse du niveau trophique actuel après qu'une partie de l'énergie a été perdue en raison de l'ingestion incomplète de nourriture, des déchets et de la respiration. Tu trouveras plus d'informations à ce sujet dans le flux d'énergie dans les écosystèmes.

Comment représenter le transfert d'énergie sur un diagramme ?

Tu peux représenter les différents types de transfert d'énergie de différentes manières. Cependant, nous utilisons généralement le diagramme ci-dessous lorsque nous discutons du transfert d'énergie au sein d'un écosystème.

Fig. 1 - Le flux d'énergie dans une chaîne alimentaire

Ce diagramme montre le flux d'énergie d'une chaîne alimentaire. Comme tu le verras, l'énergie diminue à chaque niveau trophique. L'énergie totale accumulée par les producteurs primaires s'élève à 41 620 kcal /m2/an.

Comme tous les êtres vivants utilisent de l'énergie pour leurs fonctions biologiques, comme la respiration, nous prêtons souvent attention à la productivité primaire nette (PPN) d'un écosystème.

Dans ce schéma, 26 374 des 41 620 kcal/an ont été utilisées pour la respiration ou perdues sous forme de chaleur, ce qui laisse 15 235 kcal/an d'énergie pour les consommateurs primaires.

Quels sont les différents types de transfert d'énergie ?

L'énergie est acquise et transférée dans un écosystème de trois manières différentes : la photosynthèse, la chimiosynthèse et la consommation.

Types de transferts d'énergie : Photosynthèse

Elle est réalisée par les photoautotrophes, tels que les plantes, les algues et les bactéries photosynthétiques. La photosynthèse permet à ces organismes d'être la source d'énergie de la plupart des écosystèmes de la planète. La photosynthèse consiste à exploiter l'énergie solaire et à la convertir en énergie chimique sous la forme d'une molécule appelée ATP (adénosine triphosphate). L'ATP est ensuite utilisé pour alimenter la synthèse d'une série de biomolécules, dont le glucose.

Types de transferts d'énergie : Chimiosynthèse

Elle est réalisée par les chimioautotrophes, qui sont généralement des bactéries vivant dans des écosystèmes coupés de la lumière du soleil, comme dans les grottes sombres ou les cheminées hydrothermales au fond des océans. Les chimioautotrophes utilisent des composés chimiques, tels que le sulfure d'hydrogène, comme source d'énergie. Cela leur permet d'alimenter les réactions qui créent des biomolécules complexes, notamment le glucose. Cela crée de l'énergie pour le reste de l'écosystème.

Un exemple de transfert d'énergie par chimiosynthèse serait le processus par lequel les bactéries spécialisées des cheminées hydrothermales utilisent le sulfure d'hydrogène comme source d'énergie.

Types de transferts d'énergie : Consommation

La consommation est assurée par les hétérotrophes, qui fonctionnent comme des consommateurs dans la chaîne alimentaire. Les hétérotrophes obtiennent de l'énergie sous forme de carbone organique. Pour ce faire, les hétérotrophes consomment des autotrophes ou d'autres hétérotrophes. Ils décomposent ensuite ce carbone organique, qui est généralement consommé sous forme de composés complexes, en composés plus petits et plus simples. Cela libère de l'énergie puisqu'elles oxydent le carbone et l'hydrogène et les transforment en dioxyde de carbone et en eau. Ce processus s'appelle la respiration. En étudiant la respiration, tu en apprendras plus sur les différentes étapes de la respiration, telles que la glycolyse et le cycle de Krebs.