Flux d’énergie dans les écosystèmes

À propos de cette expérience

Suivez l’énergie stockée chez les producteurs, les herbivores, les carnivores et les consommateurs au sommet de la chaîne. Modifiez leurs stocks initiaux et leurs rendements de transfert, désactivez la production primaire et comptabilisez chaque entrée et chaque sortie.

Objectifs pédagogiques

Distinguez l’énergie stockée du taux de transfert d’énergie.
Expliquez pourquoi seule une partie de l’énergie qui quitte un stock atteint le niveau trophique suivant.
Vérifiez le budget énergétique complet avant et après l’arrêt de l’apport.

Comment l’utiliser

1Simulez dix jours avec production primaire et examinez chaque niveau trophique.
2Sélectionnez une base de consommateurs et modifiez son rendement de transfert entrant.
3Arrêtez maintenant la production primaire et suivez l’énergie déjà présente dans la chaîne.
4Consignez les stocks et les pertes suivis afin de vérifier que leur somme correspond à l’énergie initiale plus l’apport.

Le modèle

E ˙_{0} = G (t) - k_{0} E_{0}

La production primaire alimente le stock des producteurs.

E ˙_{i} = η_{i - 1} k_{i - 1} E_{i - 1} - k_{i} E_{i}

Les consommateurs ne reçoivent qu’une fraction du renouvellement du niveau précédent.

i \sum E_{i} + L = i \sum E_{i} (0) + \int_{0}^{t} G (u) d u

L’énergie suivie, ajoutée aux sorties cumulées, est égale à l’énergie initiale augmentée de l’apport primaire.

Hypothèses

Les stocks sont des réserves d’énergie continues par unité de surface, et non des nombres d’organismes. Tant qu’elle est active, la production primaire alimente le stock des producteurs à un taux fixe.
Les coefficients de renouvellement, des producteurs aux consommateurs au sommet de la chaîne, sont de 0,20, 0,15, 0,10 et 0,08 par jour. Ce sont des constantes données à titre illustratif.
Une fraction déterminée de chaque sortie d’un niveau inférieur passe au niveau suivant. Le reste rejoint un réservoir de pertes cumulées, tout comme la totalité du renouvellement des consommateurs au sommet de la chaîne.
Les pertes comprennent la chaleur et les déchets organiques non suivis ; le modèle ne représente pas le recyclage par les décomposeurs. La propagation par exponentielle matricielle positive préserve des stocks non négatifs et le bilan complet.
La hauteur des barres est logarithmique. Modifier une échéance de production prévue revient à comparer des historiques différents ; si la production s’arrête maintenant, toute l’énergie déjà captée est conservée.

À essayer en classe

Q1Le stock d’un consommateur peut-il augmenter brièvement après l’arrêt de la production primaire ?
Q2Pourquoi un rapport d’énergie stockée diffère-t-il d’un rendement de transfert ?

Foire aux questions

Le rendement de transfert est-il toujours de dix pour cent ?

Non. Dix pour cent est le réglage initial donné à titre d’exemple. L’efficacité de chaque consommateur entrant peut être modifiée indépendamment.

Le réservoir des pertes ne contient-il que de la chaleur ?

Non. Il comprend aussi la matière et l’énergie chimique qui quittent la chaîne alimentaire suivie et que ce modèle simplifié ne recycle pas.