LA PHOTOSYNTHÈSE, UNE CONVERSION BIOLOGIQUE DE ......Énergie contenue dans la production primaire...

Thème 2 : Le soleil, notre source d’énergie

Chapitre 2

LA PHOTOSYNTHÈSE, UNE CONVERSION BIOLOGIQUE DE

L’ÉNERGIE SOLAIRE

3- La photosynthèse permet l’entrée d’énergie dans la biomasse végétale

Document 1 : Utilisation de l’énergie reçue par un végétal

Les valeurs sont exprimées en kilojoules par m2 et par an

(en kJ. m-2.an-1).

La productivité primaire brute (PPB) d’un écosystème est la production totale de matières

organique élaborée par la photosynthèse, c’est à dire à partir de l’exploitation de l’énergie lumineuse.

Une partie de la matière organique synthétisée par les plantes est utilisée pour fournir de l’énergie afin de

couvrir leurs propres besoins (respiration essentiellement).

On appelle productivité primaire nette (PPN), la productivité primaire brute (PPB) diminuée de toute la

matière utilisée pour la respiration.

Énergie contenue dans la production primaire brute :

43 529 kJ. m-2.an-1

Énergie lumineuse reçue : 5 248 617 kJ. m-2.an-1

Soit 43 529 / 5 248 617 X 100 = 0,83 %

On retrouve, à l’échelle d’une écosystème le bilan observé au niveau d’une feuille.

Le pourcentage de l’énergie solaire reçue utilisé pour la productivité primaire brute dans cet écosystème est de :

Énergie contenue dans la production primaire brute :

43 529 kJ. m-2.an-1

Énergie contenue dans la productivité primaire nette :

6 877 kJ. m-2.an-1

Soit 6 877 / 43 529 X 100 = 16 %

Le pourcentage de la productivité primaire brute disponible pour être consommée par la chaine alimentaire animale est de :

Document 2: Biomasse moyenne d’un écosystème (exprimée en tonnes de matière sèche par hectare).

La biomasse constitue la masse des êtres vivants d’un écosystème.

La biomasse végétale (321 tonnes/ha) représente donc une quantité beaucoup plus importante que la biomasse

animale (504,1 kg/ha).

Le pourcentage de matière ingérées par le lapin utilisé pour sa croissance est de :

1g pour 100g soit 1 %

Le transfert de biomasse animale est donc peu efficace puisque 99 % de la biomasse est perdue lors de ce transfert. Cette faible efficacité dans l’utilisation

de la matière ingérée par les consommateurs expliquent la différence de biomasse entre

producteurs et consommateurs

Document 3: Répartition de la matière organique consommée par un animal (lapin)

Un réseau trophique représente l’ensemble

des chaînes alimentaires reliées entre elles au

sein d'un écosystème.

Le niveau trophique est le rang qu'occupe un être vivant dans un réseau trophique.

Il se mesure en quelque sorte par la distance qui

sépare cet être du niveau de la production

primaire autotrophe.

Les différents niveaux trophiques au sein d’un écosystème forestier

Ainsi, un herbivore produit sa propre matière organique (c’est donc un producteur) en consommant de la matière organique produite par un autre être

vivant (c’est donc un consommateur)

Les termes de producteurs et de consommateurs s’entendent comme producteurs ou consommateurs de matière organique

Cette faible efficacité dans l’utilisation de la matière ingérée par les consommateurs expliquent la

différence de biomasse entre les différents niveaux trophiques de l’écosystème

Organisation fonctionnelle d’un écosystème

On remarque une forte productivité primaire nette au niveau des zones équatoriales et tempérée

Calque de productivité primaire continentale dans google earth

On remarque que les fortes productivités primaires ne correspondent pas au zones de plus fortes insolations

Calque de la répartition de l’insolation mondiale

On remarque que les fortes productivités primaires correspondent aux zones de fortes précipitations

Les zones de plus fortes productivités primaires nettes correspondent aux zones avec une pluviométrie ET une

insolation importantes (amazonie, forêt équatoriale africaines, indonésie)

Calque de la répartition de la pluviométrie mondiale

Concentration en chlorophylle température de l’eau

On remarque que les températures de l’eau trop élevées (équateur) correspondent à de faibles concentrations en

chlorophylle.

Les zones de plus fortes concentrations en chlorophylle ne sont pas réparties uniformement mais semblent localisées en

certaines zones précises, proches des côtes.

On remarque que les fortes productivités primaires océaniques semblent liées aux apports de matières minérales des

continents (embouchure des fleuves ou zones d’upwelling). La photosynthèse nécessite des sels minéraux et la productivité

primaire océanique dépend de leurs présences.

Calque de la concentration en chlorophylle

On remarque que les faibles productivités primaires océaniques semblent liées aux fortes températures de l’eau. La photosynthèse nécessite du CO2 et la dissolution du CO2 dans l’eau est d’autant plus importante que la température est faible.

Calque de la concentration en chlorophylle

Productivité primaire de différents écosystèmes continentaux

Observation microscopique de phytoplancton

4- Les combustibles fossiles proviennent de la biomasse du passé

La tourbe et les différents types de charbons sont des combustibles fossiles.

Leurs combustions dégagent du CO2 (ce qui montre qu’ils contiennent du carbone) et de l’énergie

Tourbe Lignite Houille Anthracite

Age moyen

1000 à 7000 ans

60 millions d’années

150 millions

d’an.

300 millions

d’an.Teneur en Carbone

50 à 55 % 55 à 75 % 75 à 90 % 90 à 95 %

Photographie d’une tige dans de la tourbe (X100)en lumière non polarisée et en lumière polarisée

La coloration blanche en lumière polarisée met en évidence une molécule végétale caractéristique de paroi végétale : la

cellulose

Photographie de structure cellulaire dans de la tourbe (X 400)

En lumière non polarisée / En lumière polarisée

Photographie de lignine (X 500)En lumière non polarisée / En lumière polarisée

Il reste quelques trâces de structure cellulaires observables et la lumière polarisée met en évidence la

présence de cellulose

Photographie de houille (X 500)En lumière non polarisée / En lumière polarisée

Il n’y a plus de structure cellulaires observables mais la lumière polarisée met en évidence la présence de

cellulose

Tronc et feuille de fougères fossiles dans un gisement de charbon

Les pétroles sont des roches liquides. Ils ne contiennent pas de fossiles mais l’étude de certaines des molécules qui composent (en

petites quantités) met en évidence leur origine organique.

On parle de fossiles moléculaires

Porphyrine (présent en petites quantité dans les pétroles) et chlorophylle

Stéranes (présent en petites quantité dans les pétroles) et cholestérol (lipide membranaire)

Hoptanes (présent en petites quantité dans les pétroles) et tetrahydroxybacteriophane

(constituants des membranes bactériennes)

La formation du pétrole

(Essentiellement du phytoplancton)

La formation du pétrole