Sciences de la vie et de la Terre · 5ème · Nutrition et organisation des êtres vivants · 3e Trimestre

Chaînes et réseaux trophiques

Modélisation des transferts d'énergie et de matière entre producteurs et consommateurs dans un écosystème.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 4 - Flux de matière et d'énergie

À propos de ce thème

Les chaînes alimentaires décrivent les relations de nutrition entre les espèces d'un écosystème, depuis les producteurs primaires (végétaux) jusqu'aux consommateurs de différents ordres. Un réseau trophique est l'ensemble des chaînes alimentaires interconnectées au sein d'un même écosystème. À chaque maillon, une partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur, ce qui explique que les niveaux trophiques supérieurs contiennent toujours moins d'énergie et de biomasse que les niveaux inférieurs.

Dans le Cycle 4 de l'Éducation Nationale, ce thème permet aux élèves de 5ème de modéliser les flux de matière et d'énergie dans les écosystèmes. Il développe la pensée systémique en montrant que chaque espèce dépend des autres et que la disparition d'un maillon peut déstabiliser l'ensemble du réseau. Les jeux de simulation et les études de cas écologiques réels engagent les élèves dans la construction de modèles qu'ils testent ensuite face à des perturbations, rendant l'interdépendance des espèces tangible.

Questions clés

1. Expliquer comment l'énergie circule d'un maillon à l'autre de la chaîne alimentaire.
2. Analyser les interdépendances entre les espèces au sein d'un réseau trophique.
3. Prédire les conséquences de la disparition d'une espèce sur l'équilibre du réseau.

Objectifs d'apprentissage

• Analyser la structure d'une chaîne alimentaire simple en identifiant producteurs, consommateurs primaires, secondaires et tertiaires.
• Comparer les flux d'énergie entre différents niveaux trophiques en calculant le pourcentage d'énergie transférée.
• Construire un modèle de réseau trophique pour un écosystème donné en représentant les interdépendances alimentaires.
• Prédire les conséquences d'une perturbation (ex: disparition d'une espèce) sur la stabilité d'un réseau trophique.

Avant de commencer

Les êtres vivants et leur organisation

Pourquoi : Les élèves doivent avoir compris la notion d'organisme et ses besoins fondamentaux (alimentation) pour aborder les relations trophiques.

La photosynthèse

Pourquoi : La compréhension du rôle des producteurs primaires est essentielle pour saisir le point de départ des chaînes et réseaux alimentaires.

Vocabulaire clé

Producteur	Organisme capable de produire sa propre matière organique à partir de matière inorganique, généralement par photosynthèse (ex: plantes, algues).
Consommateur	Organisme qui se nourrit d'autres organismes pour obtenir de l'énergie et de la matière. On distingue les consommateurs primaires (herbivores), secondaires (carnivores ou omnivores) et tertiaires (superprédateurs).
Niveau trophique	Position qu'occupe un organisme dans une chaîne alimentaire, déterminée par son régime alimentaire.
Réseau trophique	Ensemble des chaînes alimentaires interconnectées au sein d'un écosystème, montrant les multiples relations de prédation et de compétition.
Décomposeur	Organisme (bactérie, champignon) qui dégrade la matière organique morte, la recyclant en éléments minéraux pour les producteurs.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Les flèches d'une chaîne alimentaire indiquent « qui mange qui ».

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les flèches indiquent le sens du transfert de matière et d'énergie, c'est-à-dire de la proie vers le prédateur (« est mangé par »). Écrire herbe → lapin signifie que la matière de l'herbe est transférée au lapin. Le jeu du réseau avec les fils de laine aide à visualiser ces flux dans le bon sens.

Idée reçue courante

Le prédateur au sommet de la chaîne alimentaire est l'espèce la plus importante.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Chaque niveau trophique est indispensable au fonctionnement de l'écosystème. Les producteurs primaires forment la base énergétique, et les décomposeurs recyclent la matière. Si les producteurs disparaissent, tout le réseau s'effondre. L'étude de cas sur la disparition d'une espèce montre que même les organismes discrets jouent des rôles cruciaux.

Idée reçue courante

Une chaîne alimentaire fonctionne de manière linéaire et isolée.

Ce qu'il faut enseigner à la place

En réalité, les chaînes sont interconnectées en réseaux complexes. Un même animal peut être la proie de plusieurs prédateurs et consommer plusieurs types de nourriture. C'est cette complexité qui donne au réseau sa résilience. La construction du réseau trophique de la mare montre comment les chaînes se croisent et s'entremêlent.

Idées d'apprentissage actif

Jeu de simulation: L'écosystème en équilibre

Chaque élève reçoit une carte représentant une espèce (producteur, herbivore, carnivore, décomposeur). Ils se relient par des fils de laine selon les relations alimentaires. Lorsqu'une espèce est « retirée », les fils sont tirés pour montrer physiquement quels maillons sont affectés. Discussion sur les conséquences en cascade.

35 min·Classe entière

Étude de cas: La réintroduction du loup dans le Mercantour

En petits groupes, les élèves analysent des documents sur la réintroduction du loup dans les Alpes françaises. Ils reconstituent le réseau trophique local, identifient les effets en cascade (prédation sur les ongulés, régénération de la végétation) et débattent des conséquences pour les éleveurs et l'écosystème.

45 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Que se passe-t-il si les insectes disparaissent ?

Chaque élève liste les conséquences de la disparition des insectes sur un réseau trophique donné. En binôme, ils comparent leurs listes et identifient les conséquences qu'ils n'avaient pas envisagées. La mise en commun révèle l'ampleur des interdépendances.

15 min·Binômes

Construction collaborative : Le réseau trophique de la mare

À partir d'une liste d'espèces d'une mare (algues, daphnies, larves de libellule, grenouille, héron, bactéries), les élèves construisent le réseau trophique sur une grande affiche. Ils ajoutent des flèches pour indiquer le sens du transfert de matière et identifient les espèces clés de voûte.

40 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les écologues étudient les réseaux trophiques des récifs coralliens pour comprendre l'impact du réchauffement climatique sur la biodiversité marine et proposer des stratégies de conservation.
• Les agriculteurs et les gestionnaires de parcs naturels analysent les relations prédateur-proie pour contrôler les populations d'espèces invasives ou protéger les cultures, par exemple en étudiant l'impact des renards sur les populations de lapins.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Présentez aux élèves une image d'un écosystème simple (ex: forêt tempérée). Demandez-leur d'identifier au moins un producteur, un consommateur primaire, et un consommateur secondaire. Ils doivent ensuite tracer une chaîne alimentaire reliant ces trois organismes.

Question de discussion

Posez la question: 'Que se passerait-il dans un écosystème si tous les insectes disparaissaient soudainement ?' Guidez la discussion pour que les élèves identifient les conséquences sur les plantes (pollinisation, prédation) et sur les animaux qui se nourrissent d'insectes.

Billet de sortie

Distribuez une fiche avec le schéma d'un réseau trophique simplifié. Demandez aux élèves de colorier en bleu les flèches représentant le transfert d'énergie et en rouge celles représentant le transfert de matière. Ils doivent aussi écrire une phrase expliquant pourquoi l'énergie diminue à chaque niveau.

Questions fréquentes

Comment construire une chaîne alimentaire en SVT 5ème ?

On part toujours du producteur primaire (un végétal) et on ajoute les consommateurs successifs reliés par des flèches indiquant le transfert de matière. Exemple : herbe → sauterelle → grenouille → couleuvre → rapace. Chaque flèche signifie « est mangé par » et indique le sens du flux de matière et d'énergie.

Quelle est la différence entre chaîne alimentaire et réseau trophique ?

Une chaîne alimentaire est une succession linéaire de maillons (producteur → consommateur primaire → consommateur secondaire). Un réseau trophique est l'ensemble des chaînes alimentaires interconnectées d'un écosystème. Il est plus réaliste car il montre qu'un même organisme participe à plusieurs chaînes et que les relations alimentaires forment un maillage complexe.

Que se passe-t-il quand une espèce disparaît d'un réseau trophique ?

La disparition d'une espèce provoque des effets en cascade. Ses prédateurs perdent une source de nourriture et peuvent décliner, tandis que ses proies, libérées de la prédation, peuvent proliférer et épuiser leurs propres ressources. Ces déséquilibres se propagent dans tout le réseau, pouvant modifier profondément l'écosystème.

Comment rendre l'étude des réseaux trophiques active et engageante ?

Le jeu du réseau avec des fils de laine est très efficace : chaque élève incarne une espèce et ressent physiquement les tensions quand un maillon est retiré. Les études de cas locaux (loup du Mercantour, mare du collège) ancrent les notions dans le réel. Ces approches développent la pensée systémique mieux qu'un schéma à recopier.