Producteur

Définition du producteur

Les producteurs sont des organismes capables de créer des glucides simples, comme le glucose, à partir de dioxyde de carbone gazeux. Ce processus de production de molécules organiques à partir de sources de carbone inorganiques est appelé production primaire. L’énergie nécessaire à ce processus peut provenir du rayonnement solaire, de réactions chimiques ou de la chaleur des cheminées géothermiques des grands fonds marins. Sur terre, la plupart des producteurs sont des plantes. La production marine est dominée par les algues et le plancton.

Types de producteurs

Il existe deux grands types de producteurs primaires – les phototrophes et les chimiotrophes.

Les phototrophes utilisent l’énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone en glucides. Le processus par lequel cela se produit est appelé photosynthèse. Plus tard, l’énergie de la liaison chimique dans les glucides est libérée par la respiration et utilisée pour alimenter les voies métaboliques. Un processus similaire se produit chez les chimiotrophes, sauf que la source d’énergie est constituée de réactions d’oxydation et de réduction inorganiques. Les chimiotrophes sont presque toujours microscopiques et se trouvent dans des régions où l’eau et la lumière sont rares.

Occasionnellement, des termes tels que  » producteurs secondaires  » et  » producteurs tertiaires  » sont utilisés. Les animaux qui consomment des plantes sont considérés comme des producteurs secondaires puisqu’ils  » produisent  » la biomasse pour leurs prédateurs. De même, les carnivores mangés par d’autres espèces sont considérés comme des « producteurs tertiaires ». A chaque niveau trophique, le consommateur ne peut obtenir que 10% des calories disponibles pour son producteur. Il est donc rare de voir des pyramides énergétiques contenant plus de quatre niveaux, ou  » producteurs quaternaires « .

Exemples de producteurs

Les producteurs photosynthétiques peuvent être globalement regroupés en trois catégories : les plantes, les cyanobactéries et le phytoplancton.

Plantes

Des espèces microscopiques aux séquoias qui dominent la terre, il existe une étonnante diversité parmi les plantes. De façon remarquable, ces espèces variées partagent exactement le même mécanisme pour la photosynthèse. La photosynthèse se produit dans des organites spécialisés appelés chloroplastes qui contiennent des pigments tels que la chlorophylle.

Ces pigments sont généralement situés dans un échafaudage de protéines liées à la membrane appelées complexes de récolte de la lumière. Ici, l’oxydation induite par la lumière amène le pigment à perdre un électron. L’électron à haute énergie entre alors dans une chaîne de transport d’électrons, où il se déplace d’une protéine à l’autre, perdant de l’énergie à chaque étape, associée à une série de réactions d’oxydation et de réduction. Le mouvement d’une particule chargée à travers la chaîne de transport d’électrons alimente également un gradient de protons à travers la membrane. Le gradient de protons et la chaîne de transport d’électrons alimentent ensemble la formation de la monnaie énergétique de la cellule, l’adénosine triphosphate (ATP). Le pigment chlorophyllien photo-oxydé est ensuite ramené à son état natif par la scission d’une molécule d’eau, qui libère de l’oxygène moléculaire.

Cyanobactéries

Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétisants. Elles sont parmi les premières formes de vie à être apparues sur terre avec un registre fossile qui s’étend sur plus de trois milliards d’années. Elles ont également contribué à créer une atmosphère riche en oxygène au cours de deux milliards d’années, ouvrant la voie aux formes de vie que nous connaissons aujourd’hui. En raison de leur activité photosynthétique, elles ont été initialement classées comme des algues et le terme « algues bleues » continue d’être utilisé de manière informelle pour désigner ces procaryotes.

Les cyanobactéries sont considérées comme les endosymbiontes qui ont évolué vers les chloroplastes actuels. Ces procaryotes possèdent également des complexes de protéines membranaires dans leur membrane cellulaire. Certaines de ces membranes forment des feuilles thylakoïdes cylindriques, qui ressemblent à la structure interne des chloroplastes. Ces similitudes les rendent utiles comme organismes modèles pour l’étude de la photosynthèse. Cependant, il existe certaines différences entre les voies utilisées par les cyanobactéries modernes et les plantes. L’une d’elles découle de la nature marine de ces procaryotes, qui les oblige à « concentrer » le dioxyde de carbone dans de petits compartiments liés à des vésicules afin d’améliorer l’efficacité des enzymes photosynthétiques telles que RuBisCO.

Elles sont cruciales pour la santé et la survie des écosystèmes marins car elles jouent un rôle important dans la création de carbone et d’azote biodisponibles. L’azote est fixé sous forme d’ammoniac et utilisé pour créer des composés contenant de l’azote tels que les protéines et les acides nucléiques. Comme les cyanobactéries sont consommées par les organismes des fonds marins, des eaux peu profondes ainsi que des mers ouvertes, elles font partie des producteurs primaires marins les plus importants.

Phytoplancton

Le phytoplancton est une plante microscopique flottant librement qui réalise la majeure partie de l’activité photosynthétique de l’océan. Ils sont à la base des écosystèmes marins et maintiennent les niveaux d’oxygène de l’océan ainsi que de l’atmosphère. Ils sont consommés par des animaux herbivores microscopiques appelés zooplancton qui sont ensuite mangés par des organismes situés plus haut dans la pyramide alimentaire.

L’apparition du phytoplancton aurait contribué à une explosion évolutive majeure il y a 250 millions d’années. Après une extinction massive à la fin de l’ère paléozoïque, une augmentation des nutriments et une réduction de la prédation ont permis à ces plantes de proliférer dans les océans. Leur abondance et leur contenu nutritionnel amélioré ont également permis aux consommateurs primaires, comme le zooplancton, de proliférer. Au fur et à mesure que ces groupes d’organismes se sont développés et ont colonisé de plus grandes étendues océaniques, certaines populations se sont diversifiées, adaptées à de nouveaux environnements ce qui a finalement conduit à une énorme augmentation de la diversité des espèces dans les océans.

Fonctions des producteurs

Les producteurs sont la principale source de biomasse sur terre. Ils forment la base de toutes les pyramides énergétiques et constituent le premier niveau trophique de chaque écosystème. Les producteurs primaires exploitent l’énergie du soleil ou des réactions chimiques et fixent le carbone inorganique sous forme de glucides. Leur rôle dans la séquestration du dioxyde de carbone fait qu’ils jouent un rôle crucial dans les régimes climatiques du monde entier, en maintenant une température optimale et des précipitations annuelles. La photosynthèse libère également de l’oxygène comme sous-produit et celui-ci est consommé par tous les organismes pour libérer l’énergie chimique stockée dans les hydrates de carbone.

Les producteurs tels que les lichens, sont importants en tant qu’espèces pionnières, modifiant l’environnement abiotique pour le rendre plus habitable. Ils accélèrent la météorisation et renforcent le dépôt de matière organique, ce qui conduit à la formation du sol.

Avec les facteurs abiotiques, les producteurs jouent un rôle crucial dans la détermination de la diversité des espèces dans une région. Par exemple, lorsque le plancton est le producteur primaire, les herbivores filtreurs vont proliférer, suivis par les carnivores qui peuvent consommer ces organismes. D’autre part, les régions qui contiennent de grands arbres finiront par favoriser les herbivores comme les girafes qui peuvent atteindre les branches les plus hautes et sélectionneront ensuite les prédateurs qui peuvent chasser ces animaux rapides. Ainsi, le producteur primaire sous-tend l’ensemble de l’écosystème.

• Atp – L’adénosine triphosphate (ATP) est un nucléoside triphosphate contenant deux liaisons à haute énergie qui est utilisé comme monnaie d’énergie de la cellule.
• Réactions dépendantes de la lumière – Réactions qui se produisent sur les membranes thylakoïdes du chloroplaste qui commencent par la photo-oxydation de la chlorophylle et se terminent par la libération d’oxygène moléculaire, de nucléotides réduits et d’ATP.
• Centres de réaction – Régions des chloroplastes où l’énergie lumineuse d’un photon est captée par un pigment coloré et traitée pour entraîner d’autres réactions chimiques, conduisant finalement à la formation de glucides réduits.
• RubisCO – Enzyme présente dans les chloroplastes qui catalyse la réaction entre le dioxyde de carbone et le sucre à cinq carbones, le Ribulose biphosphate. C’est la première étape de la série de réactions qui crée du carbone biodisponible à partir du dioxyde de carbone gazeux.

Quiz

1. Nommez l’organite végétal où se produit la photosynthèse.
A. La mitochondrie
B. Chloroplaste
C. Noyau
D. Membrane cellulaire

2. Lequel de ces éléments est un producteur primaire ?
A. Les algues brunes
B. Les plantes à fleurs
C. Les bactéries chimiotrophes
D. Toutes ces réponses

3. La photosynthèse implique la libération d’électrons à partir de
A. L’oxygène dans les molécules d’eau
B. Le carbone dans les molécules de glucose
C. Le carbone dans le dioxyde de carbone
D. L’oxygène dans l’atmosphère