Production primaire et décomposition

La production primaire établit le budget énergétique d'un écosystème, tandis que la décomposition boucle la boucle en dégradant la matière morte et en remettant les nutriments en circulation.

Definition

La production primaire est la synthèse de matière organique par les autotrophes, et la décomposition est sa dégradation par les hétérotrophes ; ensemble, elles déterminent le stockage et le renouvellement du carbone et des nutriments dans les écosystèmes.

Scope

Ce sujet aborde les deux flux opposés qui régissent le carbone et les nutriments des écosystèmes : la production primaire, c'est-à-dire la fixation du carbone par les autotrophes et les facteurs qui la limitent, et la décomposition, c'est-à-dire la dégradation de la matière organique morte par les détritivores et les microbes. Il traite de la production primaire brute et nette, des contrôles par la lumière, l'eau, la température et les nutriments, des taux de décomposition et de la qualité de la litière, ainsi que de la formation et du renouvellement de la matière organique du sol.

Core questions

• Qu'est-ce qui limite le taux de production primaire dans les différents écosystèmes ?
• Comment la production primaire brute et nette diffèrent-elles ?
• Qu'est-ce qui contrôle le taux de décomposition de la matière organique morte ?
• Comment la production et la décomposition régulent-elles ensemble le stockage du carbone et des nutriments ?

Key theories

Limitation des ressources de la production

La production primaire est contrainte par l'apport de lumière, d'eau, de température et surtout de nutriments limitants tels que l'azote et le phosphore, de sorte que la ressource la plus limitante fixe le plafond de la fixation du carbone.

Contrôles de la décomposition

Le taux de décomposition est régi par le climat, la qualité chimique de la litière et la communauté des décomposeurs, une basse température, l'engorgement ou une litière récalcitrante ralentissant la dégradation et favorisant l'accumulation de matière organique.

Mechanisms

Les autotrophes fixent le dioxyde de carbone en composés organiques lors de la photosynthèse à un taux (production primaire brute) déterminé par la capture de la lumière et limité par la disponibilité en eau, en température et en nutriments ; la soustraction de la respiration végétale donne la production primaire nette. La matière végétale et animale morte est fragmentée par les détritivores et décomposée enzymatiquement par les champignons et les bactéries, libérant du dioxyde de carbone et minéralisant les nutriments sous des formes que les plantes peuvent réutiliser. Lorsque la décomposition est en retard sur la production — en raison du froid, de l'anoxie ou d'une litière récalcitrante — le carbone organique s'accumule sous forme de matière organique du sol ou de tourbe.

Clinical relevance

La production et la décomposition régissent la fertilité des sols, le stockage du carbone dans les sols et la végétation, les rendements agricoles et la réponse du cycle du carbone à l'utilisation des terres et au changement climatique. Ceci est un contexte éducatif, non une prescription de gestion.

History

La mesure quantitative de la production primaire s'est développée grâce au Programme Biologique International dans les années 1960 et 1970, et les études sur la décomposition ont établi un lien entre la qualité de la litière et le cycle des nutriments. La télédétection par satellite a ensuite permis des estimations mondiales de la production primaire nette sur terre et dans les océans, telles que synthétisées par Field et ses collègues en 1998.

Key figures

• Eugene Odum
• F. Stuart Chapin
• Peter Vitousek
• Christopher Field

Seminal works

• chapin2011
• field1998
• begon2006

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la production primaire nette ?

La production primaire nette est la quantité de matière organique que les producteurs créent et retiennent après avoir soustrait l'énergie qu'ils utilisent pour leur propre respiration ; elle représente la nouvelle biomasse disponible pour le reste de l'écosystème.

Pourquoi la matière organique s'accumule-t-elle dans certains sols ?

Lorsque des conditions telles que le froid, l'engorgement ou une litière de faible qualité ralentissent la décomposition en dessous du taux de production, la matière organique morte s'accumule plus rapidement qu'elle n'est dégradée, formant des sols riches ou de la tourbe.