Ensembles et réseaux trophiques: fonctionnement et interactions écologiques dans les chaînes alimentaires

Dans le cadre de l’établissement de l’état de référence environnemental du parc éolien en mer de Dieppe Le Tréport, le GIS Éolien en Mer lance une étude sur les réseaux trophiques. Les réseaux trophiques représentent l’ensemble des chaînes alimentaires d’un écosystème, reliées entre elles, et permettent de comprendre les relations entre les espèces qui le constituent. De manière simplifiée, on peut représenter une chaîne alimentaire marine par une succession de niveaux trophiques allant des producteurs primaires, aux consommateurs intermédiaires, puis aux prédateurs supérieurs, mais en pratique ces réseaux sont complexes et évoluent avec le stade de vie des espèces, le cycle journalier et la saison.

Concepts clefs: chaînes, réseaux et niveaux trophiques

Une chaîne alimentaire décrit une relation simple où les organismes se succèdent en consommant les uns les autres. Chaque chaîne commence par un producteur ou organisme qui produit sa propre nourriture, comme les plantes ou le phytoplancton. Les matières organiques et l’énergie nécessaire à la construction doivent venir de quelque part, et le flux de cette énergie est représenté par des diagrammes appelés chaînes et réseaux alimentaires.

Le terme « niveaux trophiques » désigne les groupes d’organismes situés à des points similaires dans la chaîne. Les producteurs (autotrophes) fabriquent leur propre nourriture; les consommateurs primaires (hétérotrophes) mangent les producteurs; les consommateurs secondaires et tertiaires (hétérotrophes) mangent respectivement les consommateurs précédents et éventuellement les producteurs lorsque les omnivores sont présents. Les décomposeurs et détritivores recyclent les matières organiques mortes, complétant le cycle énergétique de l’écosystème.

Les chaînes et les réseaux dans les écosystèmes marins

Dans les environnements marins, les chaînes peuvent être relativement simples ou s’inscrire dans des réseaux plus complexes où les omnivores et les espèces multi-niveaux brouillent les figures. Une chaîne alimentaire peut illustrer le flux d’énergie d’un producteur au prédateur final, tandis qu’un réseau rassemble plusieurs chaînes pour montrer les multiples relations alimentaires entre les êtres vivants d’un même cadre. Ainsi, un réseau alimentaire est une compilation de chaînes alimentaires qui reflète les interconnexions et les échanges d’énergie entre les espèces.

Les réseaux prennent en compte des interactions supplémentaires telles que la prédation, le parasitisme, ou la consommation de plantes et de matières mortes. Dans un agrosystème ou en milieu marin, la dynamique trophique peut être influencée par des ennemis naturels, des bioagresseurs et les interactions cascadiques qui influencent fortement les niveaux de base et les profits énergétiques au sein du système.

Flux d’énergie et productivité primaire

Le flux d’énergie entre les niveaux trophiques est inefficace: environ 10 % seulement de l’énergie du niveau précédent est transférée au niveau suivant. Le reste est perdu sous forme de chaleur ou d’autres inefficacités liées à la digestion, à la respiration, etc. Cette perte progressive explique pourquoi les chaînes alimentaires comptent souvent quatre ou cinq niveaux trophiques au maximum et justifie l’existence de pyramides énergétiques montrant la diminution du transfert d’énergie et de biomasse à mesure que l’on monte dans la hiérarchie trophique.

La productivité primaire est le taux auquel les autotrophes convertissent l’énergie lumineuse en énergie chimique utilisable. Dans l’océan, la productivité primaire brute (PPB) est élevée dans les couches où le phytoplancton réalise la photosynthèse, et la productivité primaire nette représente l’énergie disponible pour les autres niveaux trophiques après les dépenses énergétiques des producteurs eux-mêmes. Ainsi, les producteurs primaires constituent toujours la plus grande biomasse collective des niveaux trophiques.

Mesures et méthodes d’étude des réseaux trophiques

Les études des réseaux trophiques impliquent l’estimation des biomasses des espèces correspondantes, l’évaluation des flux entre les niveaux trophiques et leur évolution saisonnière. Les isotopes stables du carbone et de l’azote sont utilisés comme traceurs écologiques et permettent d’estimer les sources de nourriture primaire et les zones d’habitats et d’alimentation des consommateurs. Le rapport isotopique du carbone aide à tracer les sources de nourriture primaire, tandis que l’azote peut renseigner sur les niveaux trophiques des consommateurs.

Pour certaines ressources comme la ressource halieutique, des analyses de contenu stomacal permettent d’identifier les proies directement chez les poissons. Pour la mégafaune (mammifères et oiseaux marins), des approches bibliographiques et des études des relations proies-prédateurs en mer complètent les données. À terme, les données récoltées servent à réaliser des modèles trophiques à l’aide d’outils mathématiques pour comprendre les dynamiques du système et évaluer les effets potentiels des modifications d’écosystème.

Applications pratiques pour Dieppe Le Tréport

Dans le cadre du dispositif éolien en mer de Dieppe Le Tréport, connaître les réseaux trophiques présents avant la construction permet d’évaluer les impacts potentiels sur l’écosystème. Le consortium s’appuiera sur les données existantes récoltées durant les thèses et les états de référence antérieurs (2014-2017 et 2022-2023), afin d’établir une base solide pour l’évaluation des effets de l’installation et pour l’élaboration des mesures d’atténuation appropriées.

1. Cartographier les niveaux trophiques dominants dans la zone et la diversité des interactions.
2. Estimer les flux d’énergie et les variations saisonnières des biomasses.
3. Utiliser les résultats pour construire des modèles trophiques et évaluer des scénarios d’impact.

Glossaire et cadre conceptuel

Le glossaire présente des termes fondamentaux et leurs définitions les plus couramment acceptées afin d’assurer une compréhension claire des notions utilisées. Il rappelle notamment que les chaînes et réseaux trophiques permettent d’appréhender les interdépendances et les échanges énergétiques qui régissent les communautés vivantes, des producteurs jusqu’aux prédateurs du sommet, en passant par les consommateurs primaires et secondaires, ainsi que les décomposeurs et détritivores.

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