La photosynthèse est le point de départ des flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Elle assure la vie sur Terre et est donc un phénomène d’une grande importance.

IUne grande quantité de matière produite

Chaque année, environ 850 Gt de matière organique sont produites par photosynthèse. Cette masse de matière organique est appelée biomasse.

La productivité primaire brute correspond à la masse de matière organique produite par unité de surface et de temps.

Les organismes photosynthétiques dégradent 80 % de la matière produite pour leurs propres besoins par respiration cellulaire. Il en résulte une productivité primaire nette annuelle de 170 Gt (les 20 % restants), qui correspond à la quantité de matière organique issue de la photosynthèse utilisable après ingestion par les autres organismes de la biosphère (ensemble des êtres vivants de la Terre).

IIUne importance capitale pour le fonctionnement des écosystèmes globaux

1 Une réaction biologique en apparence peu efficace

La Terre reçoit au sommet de l’atmosphère une quantité d’énergie en provenance du Soleil appelée constante solaire de 1 368 W · m⁻². Mais les végétaux chlorophylliens n’en absorbent qu’une infime partie : 2,35 W · m⁻². Ainsi, à l’échelle de la planète, ils n’utilisent que 0,17 % de la puissance solaire totale disponible :

$\frac{\mathrm{2,35}}{1 368}\times 100=\mathrm{0,17} \%$

2 Une réaction biologique indispensable

La photosynthèse assure la productivité primaire de tous les écosystèmes du globe. Elle est donc à la base de presque toutes les chaînes alimentaires. En effet, la matière organique produite par photosynthèse est ensuite ingérée par les consommateurs.

Ces consommateurs correspondent aux herbivores qui s’en nourrissent directement ou aux carnivores qui s’en nourrissent indirectement en mangeant les autres êtres vivants de l’écosystème. Ils utilisent environ la moitié de la productivité primaire nette (soit 10 % de la productivité primaire brute).

La matière organique végétale morte se retrouve quant à elle au sol où elle est retransformée en matière minérale sous l’action des organismes décomposeurs (vers de terre, champignons, bactéries), qui se nourrissent de débris végétaux, de cadavres ou d’excréments d’animaux. Ils utilisent l’autre moitié de la productivité primaire nette (soit 10 % de la productivité primaire brute).

Ainsi, à l’échelle d’un écosystème, le surplus de matière et d’énergie de 20 % est utilisé pour nourrir directement ou indirectement les autres organismes de l’écosystème.

On peut représenter ces flux de matière et d’énergie à l’aide de pyramides écologiques qui modélisent la structure de l’écosystème et dont la base représente les producteurs primaires.

Doc Pyramide écologique d’énergie d’un écosystème aquatique

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Flux de matières organiques dans un écosystème