BIOSPHÈRE

La structure fonctionnelle de la biosphère

Grâce à l'énergie lumineuse venue du Soleil, le dioxyde de carbone CO₂, en se combinant avec l'eau (H₂O), donne naissance à des précurseurs organiques à partir desquels s'élaborent, avec l'apport de divers sels minéraux (et notamment de nitrates et de phosphates), toutes les molécules complexes qui constituent la matière vivante. On a donné le nom de producteurs à l'ensemble des végétaux chlorophylliens qui assurent cette « matérialisation » de l'énergie du rayonnement solaire en l'énergie chimique de substances organiques. Les autres êtres vivants – animaux, végétaux sans chlorophylle, bactéries – ne sont que des transformateurs de cette matière organique qu'ils ingèrent à leur profit et utilisent à la faveur des réactions couplées de leur métabolisme. Ce sont des consommateurs, parmi lesquels on a distingué des herbivores consommateurs de végétaux, des carnivores consommateurs d'autres animaux. On réserve souvent le nom de décomposeurs aux micro-organismes ; quantitativement, leur rôle est prédominant dans le fonctionnement, mais il n'est en fait pas fondamentalement différent de celui des autres consommateurs.

On retrouve ce schéma fonctionnel dans tous les écosystèmes et c'est à leur échelle seule que peut être conduite l'étude du fonctionnement de la biosphère. De fait, à l'hétérogénéité de structure que traduit l'existence de biomes différents à la surface du globe répond évidemment une diversité du fonctionnement et en particulier de la production végétale.

Production primaire et flux d'énergie

Les travaux de Duvigneaud (1980) ont permis d'établir le tableau des superficies occupées par chaque grand type de milieu, de leur production primaire moyenne par hectare et de leur production à l'échelle du globe, d'une part en tonnes de matière organique (sèche), d'autre part en kilocalories.

L'ensemble des formations végétales photosynthétiques de la biosphère conduisent à une production totale de 180,6 × 10⁹ t de matière organique (poids sec) – soit encore 85,6 × 10¹⁶ kcal –, dont 138,8 × 10⁹ t pour les formations continentales et 41,8 × 10⁹ t pour les formations marines. On trouvera par ailleurs une estimation plus détaillée des productions et des biomasses des divers écosystèmes continentaux.

De ces productions on a tenté de présenter la répartition géographique en se fondant sur des relations avec les données climatiques et, d'autre part, sur des études ponctuelles en divers points du globe. Il apparaît que les terres sont en moyenne plus productives que les océans et que leur productivité diminue, plus ou moins régulièrement, de l'équateur vers les pôles, les zones d'égale productivité correspondant sensiblement aux grandes zones de végétation. Dans les océans, le gradient de productivité est au contraire pratiquement inversé, les mers froides étant les productives par suite des mouvements ascendants de l'eau qui ramènent en surface les nitrates et les phosphates dissous. Ce phénomène se produit aussi dans certains secteurs des zones tropicales (zones d'upwelling).

Des estimations quelque peu différentes de la production végétale du globe ont été publiées, traduisant la marge d'incertitude qui persiste dans ce domaine, mais les[...]