Cycles matière 3BIOS02

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Introduction

Nous savons depuis bon nombre d'années que l'énergie solaire est inépuisable (du moins pour l'instant), ainsi, les réserves d'éléments chimiques se retrouvent limitées. De ce fait, la vie sur la Terre dépend du recyclage des éléments chimiques essentiels. En effet, presque toutes les réserves de substances chimiques d'un organisme, sont renouvelées constamment, et ceci, par un processus qui se repose sur l'absorption de nutriments et le rejet de déchets. Puis, une fois que l'organisme se retrouve inerte, les détritivores dégradent ses molécules complexes et rejettent des composés simples dans l'atmosphère, l'eau, ou le sol.
Les détritivores sont des êtres vivants, essentiellement des invertébrés, qui se nourrissent de débris d'animaux ou de végétaux. Ils ont ainsi la capacité de recycler les composés organiques contenus dans les détritus et les sédiments.
La décomposition permet une reconstitution des réserves de nutriments inorganiques que les Plantes et autres autotrophes emploient afin de pouvoir produire de la nouvelle matière organique. Comme le cycle des nutriments nécessite la présence des composants biotiques (tout ce qui est vivant) et abiotiques(tout ce qui n'est pas vivant) des écosystèmes, on les nomme également cycles biogéochimiques.

TahminaH 12 mai 2008 à 13:51 (MEST)

Sources:Biologie, Campbell&Reece p. 1320

http://cahm. elg. ca/recherche. php?search=biotique

http://fr. wikipedia. org/wiki/D%C3%A9tritivore

Quel est le modèle général du recyclage chimique?

Le modèle général du recyclage des nutriments représente les principaux compartiments de nutriments, ainsi que les processus de transfert entre les réservoirs.

Il est possible de distinguer quatres réservoirs de nutriments, et ceci grâce à deux caractéristiques:

1. leur contenu (matière organique ou inorganique)

2. leur disponibilité pour les organismes

Le premier réservoir de matière organique

Contenant les organismes, eux-mêmes, ainsi que les détritus, ce premier réservoir est caractérisé par le fait qu'il abrite les nutriments disponibles pour la consommation des organismes qui consomment d'autres organismes, ainsi que les détritivores qui ont la capacité de consommer la matière organique inerte et les détritus.

Le second réservoir de matière organique

Contenant des organismes "fossilisés"(charbon, pétrole et tourbe), ce second réservoir représente les nutriments qui ne sont pas directement disponibles. Cette matière est transmis du réservoir organique vivant au réservoir organique fossilisé d'il y près de plusieurs millions d'années, lors de l'engloutissement des organismes sous une couche de sédiments, avant leur transformation en charbon, pétrole et tourbe.

le troisième réservoir de matière inorganique

Ce troisième réservoir inorganique contient des nutriments disponibles pour les organismes. Il se compose d'éléments et de composés qui sont dissouts dans l'eau et présents dans le sol ainsi que dans l'air. Les organismes ont la capacité d'absorber cette matière de façon directe. Puis, après quelque temps, ils peuvent la transférer dans leurs réservoir, et ceci à l'aide de la respiration, l'élimination (fèces et urine), ainsi que la décomposition, autrement dit grâce à des procédés qui sont assez rapides.

le quatrième réservoir de matière inorganique

Ce quatrième réservoir contient des éléments qui sont retenus dans la roche. Contrairement au réservoir précédent, les organismes ne peuvent pas les employer de manière directe, cependant les nutriment sont lentement mis à leur disposition, et ceci par l'altération et l'érosion. Ainsi, la matière organique active est transférée dans le réservoir contenant la matière inorganique disponible, grâce à l'érosion et l'usage de combustibles fossiles. Ce dernier réservoir produit des gaz qui s'échappent sans l'atmosphère.


source: Biologie, Campbell&Reece, p. 1321

TahminaH 12 mai 2008 à 16:07 (MEST)

Comment définit-on un cycle écologique?

Un cycle écologique se définit comme étant un ensemble de passages d'un même élément chimique (carbone, azote, phosphore, soufre... ), ou d'un composé (eau) au sein des êtres vivants à travers les chaînes alimentaires et dans l'environnement, (cycle biogéochimique, notamment pour les éléments chimiques). TahminaH 15 mai 2008 à 23:11 (MEST) Source:Le Petit Larousse Illustré, 2002

Quels sont les différents cycles?

Le processus des cycles biogéochimiques diffère selon l'élément transporté et selon la structure trophique(le rang qu'occupe un être vivant dans une chaîne alimentaire)des écosystèmes. Il est toutefois possible de classer les cycles biogéochimiques en deux catégories bien distinctes:

Tout d'abord:

a) l'eau
b) le carbone
c) l'azote
d) le phosphore

Ces éléments circulent dans l'atmosphère à l'état gazeux. Leur cycle se réalise à l'échelle mondiale.
Prenons pour exemple, une partie des atomes de carbones et d'oxygène qu'une plante soustrait de l'air, sous forme d'un dioxyde de carbone, peut avoir été libérée dans l'atmosphère par la respiration d'une autre plante ou d'un animal.

D'autre part:
e) le potassium
f) le calcium
g) les éléments traces

Cette autre catégorie renferme des éléments à mobilité réduite. Leurs cycles sont localisés, au moins à court terme. Ces éléments se trouvent généralement dans le sol.

Nous tenons toutefois à préciser que dans le cadre de notre recherche, nous nous occuperons essentiellement des éléments se trouvant dans la première catégorie.

Sources: Biologie, Campbell&Reece, p. 1320

http://www. cnrtl. fr/definition/trophique

TahminaH 12 mai 2008 à 14:20 (MEST)

Comment fonctionne le cycle de l'eau?

La quantité d’eau sur Terre ne s'est pas modifiée depuis plus de 3, 5 milliards d’années. Il est de ce fait important de souligner que l'eau ne se perd pas, ne se créer pas, mais qu'il se transforme.

L'agent principal de ce cycle est sans aucun doute l’énergie solaire.
En effet, c'est elle qui entraîne les changements d’état de l’eau (condensation, évaporation. . . ).

Se déroulant à la fois sur Terre et dans l'atmosphère, son processus consiste à chauffer grâce à la présence du soleil, l’eau des océans, des mers, des rivières et des lacs qui pourront ensuite s'évaporer. Puis, l'évapotranspiration des plantes s'ajoutera progressivement à ce volume.

Cette vapeur d'eau pourra alors s'élever dans l'atmosphère et se refroidir, afin de pouvoir effectuer une condensation qui entraînera ensuite la formation de gouttes ou de cristaux. Les nuages qui seront ainsi, constitués, se retrouveront déplacés par l'intermédiaire du vent, et laisseront échapper leurs contenus sous forme d'une précipitation (pluie, brouillard, neige ou encore grêle).

Enfin, la plupart de cette eau se trouvera "versée", et ceci d'une manière directe dans les océans, tandis que le reste touchera les continents, où il y aura 60% de cette eau qui s'évaporera une nouvelle fois, et seul 25% s'infiltrera dans la terre et aura de ce fait, la capacité d'alimenter les nappes souterraines.

Finalement, les 15 derniers pourcents pourront rejoindre les cours d'eau afin de pouvoir retrouver ensuite l'océan.

Et le cycle recommencera. . .


TahminaH 15 mai 2008 à 22:40 (MEST)

Source: http://document. observatoire-environnement. org/eaudocs/Cycle_naturel_eau. pdf
cf. Annexe Cycles matière 1
http://fr. wikipedia. org/wiki/Image:Cycle_de_l%27eau. png

Comment fonctionne le cycle du carbone?

Le cycle du carbone est un cycle biogéochimique qui correspond à l'ensemble des échanges d'éléments carbone sur une planète. Le carbone de la Terre est très complexe, car il peut faire des échanges entre les océans, les roches, la matière vivante et l'atmosphère. Il existe quatre réservoirs de carbone : l'hydrosphère, la lithosphère , la biosphère et l'atmosphère. Mais les sols et les océans sont les principaux puits de carbone de la planète.

L'une des origine du carbone est le volcan. Ce cycle commence par l'arrivée du CO2 à la surface de la Terre. Lors d’une éruption volcanique, le volcan rejette dans l'atmosphère divers gaz dont le dioxyde de carbone (CO2) et le monoxyde de carbone (CO). La Terre primitive contenait beaucoup de carbone et puis il a diminué. La plupart de ce CO2 "originel" a été piégé dans les réservoirs tels que la biosphère, la lithosphère ou les océans.

Nous avons 4 réservoirs différents de carbone sous forme d'échange.

Les deux premières échanges sont des échanges rapide.

  • Le premier échange se passe entre atmosphère-biosphère. Les êtres vivants échangent en tout 60 Gt/an, que se soit dans un sens ou dans l'autre, de carbone avec l'atmosphère. Alors que la fermentation , la respiration des bactéries, des animaux et des végétaux dégagent du CO2. La photosynthèse des végétaux chlorophylliens fixe le carbone dans la matière organique ou biomasse. Ces deux mécanismes font partie à la fois de deux cycles différents; le cycle du carbone et le cycle de l'oxygène. Cet échange est équilibré si on ne tient pas compte de la déforestation. Dans un écosystème qui est équilibré, la quantité nette de dioxygène produit par les organismes autotrophes (photosynthèse) est égale à la quantité de dioxygène consommée par les organismes hétérotrophes (respiration).

Mais certains écosystèmes ne sont pas équilibrés, comme les tourbières: ils stockent des débris végétaux dans les sols, la tourbe. Cette biomasse « morte » est estimée à 1600 Gt de Carbone, deux fois la quantité de carbone de la biomasse « vivante ».

  • Le deuxième échange se passe avec l'hydrosphère (dissolution - dégazage). Le fait que le dioxyde de carbone (CO2) soit complètement soluble dans l'eau et l'importance du volume des océans, la capacité de stockage des couches supérieures de l'hydrosphère, c’est-à-dire jusqu'à 100 mètres, est impressionnante. Dès qu'elle arrive à être 63 fois plus élevée que celle de l'atmosphère, c'est grâce à la diversité des formes du carbone dans les océans. D'une part, en milieu aqueux, le dioxyde de carbone (CO2) se transforme intégralement en hydrogénocarbonate (HCO3-) et d'autre part celui-ci peut lui-même devenir un ion carbonate de formule CO32-.

Les deux derniers échanges sont des échanges lents.

  • L'un des deux échanges se passe entre la biosphère et la lithosphère. La fossilisation des êtres vivants morts demande plusieurs millions d'années. Comme le nombre d'organismes vivants ne peut pas augmenter brutalement de manière significative, ce transfert ne change guère au cours du temps.
  • Et pour finir, le dernier échange se déroule entre l'hydrosphère et la lithosphère. La sédimentation océanique est formée par la précipitation du calcaire qui sont produit par les coquilles des crustacés, des mollusques ou des algues planctoniques. La sédimentation des coquilles est à l'origine de la plupart des roches contenant du calcaire (craie, calcaire, marne etc. ). Ce calcaire ou carbonate de calcium (CaCO3) reste stocké pendant des centaines de millions d'années. Les plantes aquatique transforment le CO2 contenu dans l'eau en matières organiques et en oxygènes, qui sera partiellement absorbé par les organismes aquatiques et le reste est rejeter dans l'atmosphère et ainsi le cycle peut continuer.

FahimaM 15 mai 2008 à 16:43 (MEST)

cf. Annexe Cycles matière 2

Comment fonctionne le cycle de l'azote?

Le cycle de l'azote est un cycle biogéochimique qui décrit la succession des modifications subies par les différentes formes de l'azote (diazote, nitrate, nitrite, ammoniac, azote organique (protéines)).

L'atmosphère est la principale source d'azote, se trouvant sous forme de diazote, car elle en contient 78% en volume. L'azote, qui est un composé essentiel à de nombreux processus biologiques, se retrouve entre autres dans les acides aminés constituant les protéines et dans les bases azotées présentes dans l'ADN et l'ARN. Des processus sont nécessaires pour transformer l'azote atmosphérique en une forme assimilable par les organismes.

L'azote atmosphérique est fixé par des bactéries présentes dans le sol, telles que Azobacter vinelandii, grâce à une enzyme, la nitrogénase. La nitrogénase produit de l'ammoniac NH3 grâce à une combinaison entre l'azote atmosphérique et l'hydrogène de l'eau. Certaines de ces bactéries, comme le Rhizobium, vivent en symbiose avec des plantes, car les plantes produisent le l'ammoniac et se font puiser des glucides qui vont directement dans la bactérie. L'ammoniac peut aussi provenir de la décomposition d'organismes morts par des bactéries saprophytes sous forme d'ions ammonium NH4+.

Dans les sols qui sont bien oxygénés mais aussi en milieu aquatique oxygéné, le processus de nitrification permet la transformation de l'ammoniac en nitrite NO2-, puis en nitrates NO3- grâce à des bactéries. On peut décomposer cette transformation en nitritation et nitratation.

Les végétaux absorbent les ions nitrate NO3- et, dans une moindre mesure, l'ammonium présent dans le sol grâce à leurs racines, et les incorporent dans les acides aminés et les protéines. Les végétaux constituent ainsi la source primaire d'azote assimilable par les animaux.

En milieu anoxique, (sol ou milieu aquatique non oxygéné) des bactéries dites dénitrifiantes transforment les nitrates en gaz diazote, c'est la dénitrification

DeborahN 7 mai 2008 à 16:14 (MEST)

Source: http://fr. wikipedia. org/wiki/Cycle_carbone-azote-oxyg%C3%A8ne

cf. Annexe Cycles matière 3

Comment fonctionne le cycle du phosphore?

Le phosphore est très important pour les organismes, il participe à la fabrication des acides nucléiques, de l’ATP et d’autres transporteurs d’énergie. On le retrouve aussi dans les os ainsi que dans les dents. Cycle du phosphore ne passe pas dans l’atmosphère contrairement au carbone et à l’azote. La forme la plus importante du phosphore est sous forme inorganique, c’est le phosphate. Les végétaux absorbent ce composé et l’utilisent pour des synthèses organiques. La dégradation des roches enrichit le sol de phosphate. Les consommateurs reçoivent le phosphore sous forme organique, cela est dû au fait que le phosphate s’est combiné avec des molécules biologique. Les animaux et les détritivores (Bactéries, Eumycètes) reçoivent le phosphate du sol, les premiers en excrétant des phosphates et les seconds en décomposant les détritus. Le cycle du phosphate est localisé dû au fait que les particules du sol s’attachent au phosphate. Cependant le phosphate dissous dans l’eau est transporté (lessivage) via la nappe phréatique de l’écosystème terrestre à l’océan. Les pertes de phosphate dû à ce transport, ces pertes sont compensées par la dégradation des roches. Les phosphates qui se trouvent dans l’océan vont se déposer lentement sur les roches et ils retrouveront l’écosystème terrestre grâce aux phénomènes géologiques qui soulève le fond de l’océan ou abaissent le niveau de la mer. JessicaB 25 mai 2008 à 19:39 (MEST)

cf. Annexe Cycles matière 4

Quel rôle joue la vitesse de décomposition?

La vitesse de décomposition des nutriments des différents écosystèmes est très variable. Dans les forêts tropicales humides, la majeure partie des matières organiques se décomposent en quelques années, voir en quelques mois. Alors que dans les forêts tempérées, la décomposition se déroule en moyenne de 4 à 6 ans. . .

La vitesse de décomposition et la durée des cycles des nutriments sont influencées par la température et la disponibilité de l'eau et du dioxygène. La composition chimique locale du sol et les incendies peuvent aussi être des facteurs qui influencent sur le temps que met les nutriments à ce recycler dans les écosystèmes.

Source: Campbell & Reece pp. 1325-1326

DeborahN 13 mai 2008 à 11:56 (MEST)

Quel est le rôle de la végétation dans le recyclage des nutriments?

La végétation joue un rôle prépondérant dans la régulation des cycles des nutriments. En effet de nombreuses recherches ont pu démontrer que l'abattage continu dans les forêts augmente le ruissellement et entraîne ainsi des pertes considérables de minéraux. De ce fait, la végétation se trouve être un facteur très important dans le recyclage, son rôle étant d'absorber l'eau du sol, et ainsi veiller à ce que la perte en minéraux ne soit pas trop élevée.

TahminaH 15 mai 2008 à 16:00 (MEST)

Source: Biologie, Campbell&Reece, p. 1326+1335

Quel est l'apport des humains sur les cycles biogéochimiques?

L'humain constitue la principale menace pour l'écosystème. En effet, avec le temps, l'homme a augmenté l'utilisation des combustibles fossiles (bois, charbon) etc. La combustion du bois, du charbon et d'autres combustibles libèrent du dioxyde de carbone ainsi que de l'oxyde de souffre et de l'oxyde d'azote. Ces derniers réagissent avec l'eau de l'atmosphère pour former de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique. Ces acides arriveront au sol sous forme de précipitation acide (pH < 5. 6). Les nuages acides sont déplacés par le vent, se qui provoque un déplacement de la pollution d'une région à l'autre.

Tous les hydrocarbures provoquent du CO2, se qui provoque l'effet de serre, c'est un processus naturel de réchauffement de l'atmosphère. Il est dû aux gaz à effet de serre (GES) contenus dans l'atmosphère, à savoir principalement la vapeur d'eau (qui contribue le plus à l'effet de serre), le dioxyde de carbone CO2 et le méthane CH4. L'homme a augmenté sa consommation de CO2 et avec l'utilisation des véhicules, il augmente le taux de méthane contenu dans l'atmosphère. Avec la déforestation, l'effet de serre augmente, cela est dû au fait que la quantité d'arbre a faire la photosynthèse diminue donc la quantité de CO2 ne peut pas diminuer.

L'effet de serre a pour conséquence une augmentation de la température à la surface de la Terre, se qui é pour conséquence la fonte des glaces. Il y a de se fait l'augmentation de la sécheresse.

La pollution perturbe les cycles des matières.

FahimaM 18 mai 2008 à 09:40 (MEST)

lexique

un cycle biogéochimique: C'est le processus de transport et de transformation cyclique d'un élément ou composé chimique entre les grandes réservoirs que sont la géosphère, l'atmosphère, l'hydrosphère et, généralement, la biosphère.

La lithosphère: c'est la partie superficielle et rigide du manteau. Elle est divisée en un certain nombre de plaques tectoniques, sur Terre.

L'hydrosphère: c'est la partie de la planète occupée par l'eau liquide (océans, mers, lacs, fleuves, nappes phréatiques) et solide (calottes polaires, glaciers, banquise)

Sources

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