Les cycles biogéochimiques. La lithosphère Trouve la définition…. Partie solide de la surface...

Les cycles Les cycles biogéochimiquesbiogéochimiques

La lithosphèreLa lithosphère

• Trouve la définition….• Partie solide de la surface de la Terre

(ensemble des roches et des sols terrestres).

• Atmosphère …couche de gaz au dessus de surface de Terre

• est composée de gaz:– oxygène (O2) 21% ; azote (N2) 78% (argon Ar et

CO2 en % minime)

Le cycle du carbone NPCLe cycle du carbone NPC

• L’érable dans cette figure a une masse de plusieurs tonnes!

• Est-ce réaliste de croire que cet arbre provienne d’une seule semence?

• Comment cette croissance s’est elle produite?

Le cycle du carboneLe cycle du carbone• Végétaux peuvent croître car ils fabriquent leur

propre nourriture...sont organismes autotrophes (autonomes!)

• Quel processus permet de fabriquer la nourriture?• La photosynthèse• Production des glucides (sucres) = Énergie

• 6CO2 + 6H2O + É → C6H12O6 + 6O2

– réactifs produits

• Gaz carbonique + eau + énergie → glucose + oxygène

Le cycle du carboneLe cycle du carbone• La photosynthèse:

– producteurs assimilent le CO2 qui se retrouve dans

l'atmosphère.

• P. captent l'É du soleil (feuilles), absorbent l'eau (racines) et le CO

2 de l'air qui entre par ouvertures

appelées STOMATES.• Grâce à leurs pétales, les fleurs peuvent en faire de

même.– Grandes feuilles / grandes pétales = meilleure assimilation

d’énergie solaire.

• L'É du soleil est utilisée pour changer l'eau et le CO2 en

glucose.

La photosynthèseLa photosynthèse

http://www.labetterave.com/admin/upload/photosynthese/photosynthese.html

Le cycle du carboneLe cycle du carbone• Photosynthèse se déroule à l’intérieur de petites

structures nommées CHLOROPLASTES

Chloroplastes: contiennent chlorophylle qui donne couleur verte aux plantes

Fonction: absorbe E du soleil

Observer chloroplaste: préparation humide

Observation de chloroplastesObservation de chloroplastes

• Manipulation:

• 1. Effectuer une préparation humide (observation à 400X)

• 2. Noter les observations suivantes:– Forme de la cellule– Forme et couleur des chloroplastes

Le cycle du carboneLe cycle du carbone• La respiration cellulaire:

– Organisme (animal et végétal) inspire O2 pour brûler E absorbée (glucose) et produit comme déchet de combustion du CO2

– Équation: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + É

– glucose + oxygène → gaz carbonique + eau + énergie

– NOTE: les animaux sont des organismes

HÉTÉROTROPHES c.a.d…

Démonstration CO2 (animal et végétal)

Le cycle du carboneLe cycle du carbone

Voir diagramme dans le livre page : 15

Le cycle du carboneLe cycle du carbone

• Lorsque organismes meurent: C qu’ils contiennent retourne dans le sol.

• C est aussi présent dans les excréments des organismes.– C entre par la suite dans le cycle lorsque les

décomposeurs font la respiration cellulaire.

VOIR FICHE FR 2,6

Gaz a effet de serre (NPC)Gaz a effet de serre (NPC)

• Les principaux gaz à effet de serre qui existent naturellement dans l'atmosphère sont :– la vapeur d'eau (H2O) ; – le dioxyde de carbone (CO2) ; – le méthane (CH4) ; – le protoxyde d'azote (N2O) ; – l'ozone (O3).

• Les gaz à effet de serre industriels incluent, outre les principaux gaz déjà cités ci-dessus, des gaz fluorés comme :– les hydrochlorofluorocarbures, comme le HCFC-22 (un fréon) ; – les chlorofluorocarbures (CFC) ; – le tétrafluorométhane (CF4) ; – l'hexafluorure de soufre (SF6).

Le cycle du carboneLe cycle du carbone• Faits importants

– Le CO2 est un des gaz à effet de serre

Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre? Consulte ton livre p.29

Effet de serre: trouve la déf à l’aide de ton livre!

• La proportion de C dans l’air est présentement à la hausse.

• Qu’est-ce qui pourrait bien être la cause de cette condition?

Effet de serreEffet de serre

Vidéo

Le cycle du carbone NPCLe cycle du carbone NPC

• Conséquence d’efftet de serre:• ….chgt climatiques…. qui entraînent

présence accrue d’insectes dévastateurs• http://tva.canoe.ca/video/2719801400001/

attaque-de-frelons-geants-en-chine• http://www.lepoint.fr/monde/le-frelon-

asiatique-terrorise-le-nord-est-de-la-chine-06-10-2013-1739744_24.php

Le cycle de l’azoteLe cycle de l’azote

Introduction (NPC)Introduction (NPC)• Deux voisins, Michel et Félix sont passionnés par leurs

jardins. Leurs jardins sont plantés dans des sols similiaires et jouissent de quantités égales d’ensoleillement et d’eau. Toutefois, le jardin de Félix produit beaucoup plus de fleurs et de légumes que le jardin de Michel. De plus, les plantes de Félix poussent beaucoup plus rapidement que celles de son copain.

Trouvons une explication…

IntroductionIntroduction

• Engrais:– Contient beaucoup d’azote.– Autres éléments…phosphore,

potassium.

• Éléments principaux pour la croissance des plantes.

• Azote - importance pour humain:– Compose les protéines et

l’ADN (gènes)

Le cycle de l’azoteLe cycle de l’azote

• Comment les plantes obtiennent-elles de l’azote si elles ne reçoivent pas d’engrais? (NPC)– atmosphère est composé à presque 80%

d’azote gazeux (N2)

– L’azote circule entre la partie biotique et abiotique de l’écosystème.

(NPC)

Le cycle de l’azoteLe cycle de l’azote

• Le cycle se complète en trois phases:

1. Fixation de l’azote

2. Nitrification

3. Dénitrification

NH3 NO2-

NO3-

(H+ + NH3) NH4

+

NH3

N2

Meurent en présence d’O2

H2O

Que sont le légumineuses?

• Par définition……

• Exemples……

• Importance de ces plantes pour le sol?

Que sont des légumineuses• légumineuses = « légumes secs » sont, en

réalité, des graines séchées provenant de plantes à gousses.

Copier que terme en rouge!!• elles sont classées sous trois catégories : • Fèves et haricots secs : haricots (rouges,

blancs, noir, de Lima,), soja, etc.• Pois secs : entiers, cassés, chiches, etc. • Lentilles : vertes, rouges, brunes, etc.

Que sont des légumineuses (NPC)

La lentille cultivée (Lens culinaris) est une légumineuse annuelle, largement cultivée pour ses graines riches en protéines, fibres et sels minéraux dont le fer.

Légumineuses variés

• Importance de ces plantes pour le sol?

• Possèdent bactéries dans nodules capables de fixer azote!

Le cycle de l’azote (voir feuille tableau)Le cycle de l’azote (voir feuille tableau)

• Environ 80% de l’atmosphère terrestre se compose d’azote gazeux(N2).

• Les plantes et les animaux ne peuvent pas assimiler l’azote gazeux (N2) directement. Ils peuvent cependant l’absorber sous une autre forme.

• Les bactéries fixatrices d’azote situées sur les légumineuses déclenchent cette transformation en produisant de l’ammoniac (NH3).

• D’autres bactéries transforment l’ammoniac en nitrates (NO3). (ammoniac……nitrites……nitrates)

• Les plantes et les animaux peuvent maintenant utiliser l’azote. (sous forme de nitrates)

VidéosVidéos

• Petite vidéo récapitulative sur le cycle de l’azote.

La rotation des champs La rotation des champs – légumineuses laissent un surplus d’azote

dans le sol, donc enrichissent le sol en azote!– autres plantes utilisent azote qui se retrouve

ds sol.– fermiers font rotation des champs, c.-à-d.

qu’on inverse l’emplacement des légumineuses d’année en année afin de maintenir des sols qui sont riches en azote.

Effets sur le sol (voir tableau)Effets sur le sol (voir tableau)

• Il y a une limite de quantité d’azote qu’une plante peut utiliser.

• Surplus = demeure dans le sol et le sol atteint sa limite.

• Trop d’engrais ds l’écosystème donne = « saturation d’azote ».

• Le surplus s’écoule hors du sol et se retrouve dans les cours d’eau …. «ruissellement»

Effets sur le sol (voir tableau)Effets sur le sol (voir tableau)Forêts :Trop d’azote =

– Dégradation racines d’arbres

– Retard de croissance des arbres

– Aiguilles jaunissent et tombent (conifères)

– Ceci augmente le taux d’acidité au sol!

Effets sur écosystèmes d’eau douceEffets sur écosystèmes d’eau douce (voir tableau)(voir tableau)

• L’accumulation d’éléments nutritifs ds écosystème aquatique = eutrophisation.

NPC ce qui suit….

Que penses-tu qui’il se produit lorsque les éléments nutritifs se retrouve dans les cours d’eau?

• Augmentation de la population des producteurs!

Comment cette augmentation de producteurs peut-elle affecter les écosystèmes aquatiques?

Les effets sur les écosystèmes d’eau Les effets sur les écosystèmes d’eau douce douce (voir tableau)(voir tableau)

➢ Ruissellement transporte les nitrates jusqu’aux cours d’eau.(eutrophisation)

Croissance des végétaux à la surface de l’eau. (Prolifération)

Diminution du passage de lumière au fond du cours d’eau.

Végétaux à la surface = photosynthèse. Végétaux au fond = meurent et arrêtent

de produire de l’O2.

Végétaux morts = augmentation de la population des décomposeurs.

Décomposeurs baissent davantage la concentration de l’O2

Conditions amènent la mort des poissons et autres animaux qui requièrent beaucoup d’O2

PROLIFÉRATION

ClipClip

• Radio canada:– Quand l'agriculture pollue nos rivières!– http://archives.radio-canada.ca/

environnement/pollution/clips/7254/ – http://www.youtube.com/watch?v=p9kvD0m-

Nco

http://tvanouvelles.ca/video/recherche/BATEAU%20NOUVELLE%20ZÉLANDE%20PÉTROLE/nouvelle-zelande-le-petrole-atteint-les-plages/1210307266001

Les effets sur l’atmosphèreLes effets sur l’atmosphère (voir tableau) (voir tableau)

Quels sont les effets possibles sur l’atmosphère?

• combustion des combustibles fossiles forme gaz azotés qui se dissolvent dans l’humidité de l’air et forment acide nitrique.

• acide est un composant des précipitations acides! (pluie, neige)

• Les précipitations acides ont :– Détérioré les lacs en tuant des poissons, des oiseaux, et

d’autres organismes.– Causé perte d’érables à sucre en détruisant couche

cireuse superficielle qui protège les arbres contre les maladies

Actuellement, la seule solution consiste à ajouter à l’eau de grandes quantités de chaux afin de neutraliser l’acide qu’elle contient.

Pluies acidesPluies acides

Pluies acides pH inférieur à 5,3

Les pluies acidesLes pluies acides (voir tableau) (voir tableau)

• Plusieurs effets dévastateurs sur les forêts!

• Acidité dans le sol = arbres morts!

Effets dévastateurs des pluies acides

Les pluies acidesLes pluies acides (voir tableau) (voir tableau)

o Les forêts d’érables aussi ont été affectés!

o Impact sur les érablières! (NPC) radio canada archives:

o http://archives.radio-canada.ca/environnement/pollution/clips/3504/

o Anhydre sulfureux provenant des industries entraîne pluies acides et attaque pigments des arbres dont la chlorophylleo Photosynthèse est affectée

Les pluies acidesLes pluies acides

Les effets sur la biodiversitéLes effets sur la biodiversité (voir tableau) (voir tableau)

La biodiversité: • mesure de la variété des espèces

sur Terre. • sert plus souvent à désigner la

variété des espèces dans un écosystème.

• Dans écosystèmes…

• Conditions extrêmes diminuent biodiversité (ex.: toundra)

• Donc…moins d’espèces dans milieux très chauds, froids, arides ou très ACIDES!

• Donc …variété d’éléments nutritifs = augmentation biodiversité

Les effets sur la biodiversitéLes effets sur la biodiversité (voir tableau) (voir tableau)

Quels seraient les effets de l’engrais sur la biodiversité?

• Seulement quelques espèces de plantes profitent AU MAXIMUM de l’engrais.

• Elles absorbent tous les nutriments et n’en laissent pas aux autres

Donc…IMPACT….• obtient des plantes dominantes!• entraîne disparition de certaines autres espèces

Quel est l’effet sur les animaux?

Pluies acides et biodiversitéPluies acides et biodiversité (voir tableau)(voir tableau)

• Menaces pour l’anguille d’Amérique

ohttp://www.youtube.com/watch?v=qgz60HE6Lfg

Pluies acides et biodiversité Pluies acides et biodiversité NPCNPC

• scientifiques soupçonnent la qualité de l’habitat, la pêche et les obstacles à la migration comme étant les plus grandes menaces pour l’anguille d’Amérique

• facteurs comprennent tous les changements apportés par l’homme à leur habitat, les barrages, la surpêche, les changements survenus dans les conditions océaniques, ainsi que les pluies acides et les contaminants.

Pluies acides et biodiversité (NPC)Pluies acides et biodiversité (NPC)• Il est possible que l'environnement influe sur la

détermination du sexe chez l’anguille d’Amérique • Dans eaux acides et peu productives de la rivière

East, (petit cours d’eau en Nouvelle-Écosse) environ 60 % des anguilles sont des mâles.

• Quel est l’effet sur la biodiversité de l’écosystème?

• La baisse de la population d’anguille d’Amérique peut avoir une incidence sur une variété d’oiseaux, de poissons et de mammifères, car elle joue un rôle important dans la biodiversité aquatique du Canada.

Pluies acides et biodiversitéPluies acides et biodiversité(NPC)(NPC)

• Carnivore vorace, l'anguille consomme une variété de poissons et d'invertébrés, et les insectes, écrevisses, escargots et vers figurent à son menu.

• Son odorat développé l'aide à localiser sa nourriture et elle préfère les aliments frais à ceux qui sont décomposés.

• Elle mangera cependant un poisson qui vient de mourir après s'être pris dans un filet.

La qualité de l’air (NPC)La qualité de l’air (NPC)

Journée où l’air est pur à Québec

Journée de smog hivernal où on observe que les polluants sont piégés près du sol

Le SmogLe Smog (voir tableau) (voir tableau)

• La combustion des combustibles fossiles est également à l'origine du smog en milieu urbain.

• Réaction:-les températures élevées produites par les moteurs à essence ou diesel entraînent la réaction entre l’azote gazeux (N2) et l’O2 pour former du monoxyde d’azote gazeux (NO)

- cette réaction est suivie d’une seconde réaction produisant NO2 ou gaz brun appelé SMOG

Smog (voir tableau)Smog (voir tableau)

• RÉSULTATS:• SMOG entraîne

nombreux problèmes respiratoires (surtout chez asthmatiques) et taux supérieur de mortalité attribuable à ces troubles.