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L'écosystème
terrestre ou les écosystèmes
L'écoulement des matériaux: le carbone
et le cycle des éléments nutritifs |
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La chaîne alimentaire montre
les façons dont la matière est transférée
à l'intérieur d'un écosystème. Si le
processus semble efficace, il s'avère plutôt inefficace
en termes de productivité. Le transfert des plantes vers
les herbivores aux carnivores et enfin vers d'autres carnivores
se traduit par une chute de production de plus de 95% et ce à
chaque étape ! Par exemple, la production annuelle d'une
plante, en surface, n'est rarement consommée à plus
de 10 ou 20 % par les herbivores. Seulement la moitié de
ce pourcentage sera ensuite digérée. La plus grande
partie de la plante digérée est ensuite utilisée
pour maintenir l'activité, plus particulièrement chez
les animaux au sang chaud, et une petite partie seulement de la
nourriture digérée est employée à soutenir
la nouvelle production. Les efforts investis par les prédateurs
pour se déplacer afin de trouver leur nourriture sont peut-être
rentables parce que leur nourriture est plus digestible. Les invertébrés,
pour leur part, transforment une plus grande proportion de nourriture
digérée en nouveaux tissus parce qu'ils n'ont pas
à maintenir la température de leur corps. |
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Quoiqu'il y ait quelques variations,
le modèle d'ensemble demeure le même chaque niveau
trophique ne soutient seulement qu'une petite biomasse du maillon
subséquent de la chaîne alimentaire. Pour trouver assez
de nourriture, les herbivores ont conséquemment de vastes
habitats; les carnivores encore plus. Ils emploient aussi une grande
variété de nourriture ils ont tendance à être
des généralistes plutôt que des spécialistes.
Ils sont aussi adaptés pour conserver autant d'énergie
que possible, soit par l'hibernation, soit par l'isolation et ce
en grande partie à cause de la faible production des plantes
dans l'Arctique. Il est possible que les écosystèmes
arctiques, en raison de leurs adaptations diverses à des
conditions climatiques particulières et aux réserves
de nourritures clairsemées, soient aussi efficaces que les
écosystèmes situés plus au sud. |
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Ainsi, on pourrait croire que la plus
grande partie de la production initiale ou végétale
est gaspillée. Au contraire ! À la fin de l'été,
les plantes transfèrent une partie importante de leur production
sous le niveau du sol où elle est emmagasinée dans
des organes spécialisés. Tout cela fait partie de
la stratégie de conservation qui leur permet de croître
rapidement au printemps. La masse réelle de la plante comme
ses racines, ses rhizomes, ses pousses, et les autres parties qui
se trouvent sous le sol, est beaucoup plus importante que la masse
qui se trouve en surface une caractéristique générale
du Nord. La masse végétale située sous le sol
est ensuite utilisée par certains grands herbivores qui les
déracinent et aussi par certains animaux de terre comme les
nématodes, les aphidiens et d'autres insectes. Ainsi, la
chaîne alimentaire se prolonge dans le sol avec l'apport important
que procurent les restes de plantes mortes et les matières
fécales comme sources alternatives de nourriture. Sous une
forme ou une autre, la plus grande partie de la production des plantes
se retrouve donc dans le sol. C'est là qu'elle alimente une
diversité encore plus grande de micro organismes et d'invertébrés.
C'est aussi dans le sol que la plante polaire soutient une plus
grande production qu'elle ne le fait en surface. |
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La matière provenant de plantes
mortes joue un rôle clé dans le développement
de l'écosystème. Elle contient beaucoup de petites
quantités de matière nutritive, de l'azote en particulier,
que les plantes ont réussi à absorber. Décomposées
par une armée de bactéries et de mycètes avant
de passer à la chaîne alimentaire du sol, les matières
premières de la plante sont transférées d'organisme
en organisme, avant d'être graduellement libérées
et réabsorbées par la racine des plantes. Au même
moment, le carbone qui se trouve dans les restes de plante est aussi
recyclé à travers des organismes pour être peu
à peu libéré via la respiration et ainsi retourné
dans l'atmosphère. Le processus de décomposition est
très lent, dans l'Arctique, en partie à cause des
températures peu élevées et de l'effet refroidissant
du pergélisol. De même, l'absence d'humidité
dans les sols bien drainés et l'excès d'eau là
où le sol la retient, réduisent le taux de dépérissement.
La plus grande partie des détritus qui tombent des plantes
ne perdent que de 5 à 10 % de leur poids durant la première
année. Ce taux décroît ensuite alors que la
partie la plus résistante du matériau pénètre
à travers les couches les plus froides du sol. Les matières
organiques du sol qui proviennent de l'accumulation de générations
de plantes forment peu à peu des sols plus matures. Dans
les bourbiers, le manque d'oxygène et des températures
basses sur des terrains détrempés se traduisent par
de grandes accumulations de tourbe. |
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La circulation du carbone et des éléments
nutritifs ans les écosystèmes suivent plusieurs sentiers
et processus (**). Il ne s'agit donc pas d'un système fermé.
Tant le carbone que les éléments nutritifs entrent
dans l'atmosphère et circulent à l'intérieur
du système. Une partie du carbone et des éléments
nutritifs s'échappe du système et se retrouve dans
des cours d'eau et rivières. La plus grande partie du carbone
retourne éventuellement dans l'atmosphère. Il s'agit
d'un équilibre fragile entre les gains de carbone et les
renvois qui font l'objet d'un plus d'un débat dans les questions
liées au rôle de ces régions nordiques dans
les changements climatiques. |
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Si la production végétale
dans le Nord est faible, le taux de décomposition l'est aussi.
Résultat, avec une accumulation graduelle, les sols nordiques
contiennent près de 25 % du carbone contenu dans le sol de
la planète, principalement dans les bourbiers, les marais
et le muskeg (tourbière). Comme les sols du Nord sont relativement
jeunes à peine 10 000 ans environ ils ont peu à peu
accumulé du carbone dans leur couverture végétale
et dans leurs matières organiques. Quoique la plus grande
partie du carbone retourne dans l'atmosphère via la respiration
des plantes, des animaux et des micro organismes, les écosystèmes
ont en quelque sorte servis de 'cuves' au carbone. C'est de cette
façon qu'ils ont aidé à contrecarrer la hausse
du taux de carbone dans l'atmosphère qui cause les changements
climatiques. Ironiquement, le réchauffement de la planète
actuel et annoncé, est susceptible de faire accroître
le taux de décomposition et la mise en circulation de plus
de carbone emmagasiné dans le sol. Il est probable que l'équilibre,
entre l'adduction via la photosynthèse et les émissions
dégagées par la décomposition, changera. Dans
l'avenir, les écosystèmes de toundra deviendront des
'réservoirs' plutôt que des 'cuves' de carbone. En
Alaska, certains éléments manifestes démontrent
que ce changement se produit déjà. |
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