ÉNERRGGIIEE OSSOLLAAIIRREE€¦ · L’angle avec lequel le rayonnement solaire frappe la surface de la Terre varie selon la latitude. On appelle angle d’incidence, l’angle formé

ST-STE Terre et espace/Résumé 1

École secondaire de Saint-Charles David Gourde

LLEE FFLLUUXX DD’’ÉÉNNEERRGGIIEE ÉÉMMIISS PPAARR LLEE SSOOLLEEIILL

La masse du Soleil est composé d’atome d’hydrogène à 74%, d’hélium à 25% et des traces d’autres éléments à 1 %. Au centre du Soleil, les noyaux d’hydrogène entrent en collision pour se fusionner et former des noyaux d’hélium. Cette fusion nucléaire produit BEAUCOUP d’énergie qui est transportée à la surface du Soleil dont elle s’échappe sous forme de rayonnement électromagnétique.

Ce rayonnement qui voyage à 300 000 km/s prend 8 minutes à atteindre la Terre. Celle-ci en absorbe qu’une toute petite partie, à peine un milliardième.

ÉÉNNEERRGGIIEE SSOOLLAAIIRREE

L’énergie solaire est un rayonnement électromagnétique de longueurs variables. Le spectre électromagnétique inclut les ondes radio jusqu’aux ondes gamma. Les longueurs d’ondes les plus courtes sont les plus énergétiques.

Seule une section du spectre est visible par l’œil humain. C’est essentiellement la lumière visible qui parvient jusqu’à la Terre. Une grande partie des autres types d’ondes est absorbée ou réfléchie par l’atmosphère.

IINNSSOOLLAATTIIOONN

C’est la quantité de rayonnement solaire reçue à la surface de la Terre.

Trois facteurs peuvent faire varier l’insolation : la latitude terrestre les saisons les interactions entre les trois composantes de la biosphère (atmosphère, hydrosphère et la lithosphère) A) La latitude :

L’angle avec lequel le rayonnement solaire frappe la surface de la Terre varie selon la latitude. On appelle angle d’incidence, l’angle formé par le rayonnement solaire et la perpendiculaire à la surface. Lorsque l’angle d’incidence est nul, les rayons frappent perpendiculairement la Terre. Lorsqu’on se rapproche des pôles, l’angle augmente, les rayons se répartissent sur une plus grande surface, le rayonnement est diffus et l’insolation est moindre.

Variations de l’insolation selon la latitude

Le spectre électromagnétique

Aux pôles, l’angle d’incidence est grand.

À l’équateur, l’angle d’incidence est nul.

Angle d’incidence



B) Les saisons :

À cause de son angle de rotation, la révolution de la Terre durant l’année entraîne les saisons et du même coup des variations de l’insolation. La zone qui reçoit le maximum d’insolation varie d’un tropique à l’autre. Dans une année, c’est la zone intertropicale qui reçoit un maximum d’énergie solaire. Dans les plus hautes latitudes, près des pôles, le flux d’énergie est variable et de quantité moindre. C) Les interactions entre les trois composantes de la biosphère :

L’insolation est également influencée par des caractéristiques de l’atmosphère, de la lithosphère et de l’hydrosphère (conditions atmosphériques, émissions de poussière volcanique…).

Les rayons frappent directement le

tropique au sud de l’équateur (tropique du

Capricorne). C’est le début de l’été dans

l’hémisphère sud et de l’hiver dans

l’hémisphère nord. Le pôle sud est incliné

vers le soleil et le pôle nord est plongé dans

l’obscurité de la nuit. Dans l’hémisphère

nord, c’est la nuit la plus longue.

Le solstice de décembre Le solstice de juin

L’équinoxe de mars

L’équinoxe de septembre

Les rayons frappent directement

l’équateur. L’insolation est la même

dans les deux hémisphères. La nuit est

alors aussi longue que le jour.

Les rayons frappent directement le

tropique au nord de l’équateur (tropique du

Cancer). C’est le début de l’été dans

l’hémisphère nord et de l’hiver dans

l’hémisphère sud. Le pôle nord est incliné

vers le soleil et le pôle sud est plongé dans

l’obscurité de la nuit.

Les rayons frappent directement

l’équateur. L’insolation est la même

dans les deux hémisphères. La nuit est

alors aussi longue que le jour.



LLEE SSYYSSTTÈÈMMEE TTEERRRREE--LLUUNNEE

La Lune est un satellite de la Terre qui effectue sa rotation à une distance d’environ 385 000 km. Sa taille est comparable à Mercure ce qui en fait un des plus gros satellites du système solaire. Elle est dépourvue d’atmosphère et sa composition chimique est semblable à celle du manteau et de la croûte terrestres.

Plusieurs théories expliquent la formation de la Lune. La plus répandue est que la Lune se serait constituée des débris provenant de l’impact d’un corps céleste avec la Terre. La force gravitationnelle de la Terre a permis aux débris de former un anneau autour de celle-ci et qui se seraient agglomérés par la suite pour former la Lune.

LLEESS IINNTTEERRAACCTTIIOONNSS GGRRAAVVIITTAATTIIOONNNNEELLLLEESS EENNTTRREE LLAA TTEERRRREE EETT LLAA LLUUNNEE

Selon la loi de la gravitation universelle, tous les corps dotés d’une masse s’attirent mutuellement et possèdent une force gravitationnelle. L’importance de la masse de la Lune par rapport à celle de la terre rend ces interactions importantes.

LLEESS MMAARRÉÉEESS

Les marées sont les mouvements périodiques du niveau de la mer. Ceux-ci résultent de l’attraction du Soleil et de la Lune. Puisque la Lune est plus près de la Terre, son influence sera plus importante. La lune exerce sa force gravitationnelle en déformant les eaux.

Lune Il y a marées hautes simultanément de chaque coté de la Terre. Au cours de la rotation de la Terre, le renflement d’eau se déplace en provoquant des marées hautes et basses en alternance.

Terre

Pôle nord

Les eaux qui font face à la lune sont plus attirées que l’ensemble de la planète et forment un renflement orienté vers la Lune. C’est alors une marée haute.

Les eaux situées de l’autre coté de la Terre sont moins attirées que l’ensemble de la planète. C’est la deuxième marée haute. On dit que ces eaux « restent en arrière ».

H H

B

H

B

Terre vue du pôle Nord

H : marée haute B : marée basse

Rotation de la Terre



L’amplitude des marées dépend du découpage des côtes, de la profondeur des eaux et la position de la Terre par rapport à la lune et au Soleil.

A) Quand le Soleil et la Lune sont alignés sur la Terre, leurs forces gravitationnelles s’additionnent et provoquent des marées de plus grande . On appelle ces marées des « marées de vive-eau » ou « grandes marées ». B) Lorsque la Lune et le Soleil forment un avec la Terre, leurs forces gravitationnelles s’opposent partiellement et l’amplitude des marées est . On appelle ces marées des « marées de morte-eau ».

Terre

Terre

Terre

ST-STE Univers Terre & Espace /Résumé 3


LL’’EEFFFFEETT DDEE SSEERRRREE

L’effet de serre naturel

L’effet de serre naturel est un processus grâce auquel l’énergie absorbée par la surface de la Terre et son atmosphère demeure emprisonnée temporairement près du sol. Ce sont certains gaz contenus dans l’atmosphère qui sont responsables de l’effet de serre :

Gaz à effet de serre (GES) :

Sans ces gaz, la température moyenne à la surface de la Terre serait d’environ .

Voici un schéma illustrant l’effet de serre :

La Terre reçoit de l’énergie solaire.

Une partie du rayonnement solaire est réfléchie par l’atmosphère vers l’espace.

Une partie du rayonnement solaire est absorbée par l’atmosphère et atteint la surface terrestre.

L’énergie du rayonnement solaire réchauffe le sol.

Celui-ci émet des rayons infrarouges (chaleur) vers

l’atmosphère.

Une partie des rayons infrarouges traverse l’atmosphère et atteint l’espace.

Des rayons infrarouges sont emprisonnés dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre.

.Figure 1. L’effet de serre naturel.

L’effet de serre renforcé

Au cours des deux derniers siècles, l’utilisation des énergies fossiles a entraîné une augmentation importante de la concentration de certains gaz à effet de serre comme le CO2, le CH4 et le N2O (ce dernier a un potentiel de réchauffement environ _____ fois supérieur à celui du CO2). Ce surplus de gaz à effet de serre entraîne une augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre.

6

2

4

6

Rapide, dangereux… et polluant !

1

3

5



LLEESS MMAASSSSEESS DD’’AAIIRR Une masse d’air est une partie de l’atmosphère qui est de température et d’humidité relativement constante.

LLEESS TTYYPPEESS DDEE MMAASSSSEE DD’’AAIIRR

DDEESSCCRRIIPPTTIIOONN NNOOMM

Humidité Air sec Continentale

Air humide Maritime

Température

Air chaud qui provient du sud Tropical

Air très froid qui provient du pôle en hiver Arctique

Air froid qui vient du nord en été Polaire

En combinant ces différents qualificatifs, on obtient les masses d’air les plus commune en Amérique du Nord. Exemples :

MMAASSSSEESS DD’’AAIIRR LLEESS PPLLUUSS CCOOMMMMUUNNEESS EENN

AAMMÉÉRRIIQQUUEE DDUU NNOORRDD HHUUMMIIDDIITTÉÉ TTEEMMPPÉÉRRAATTUURREE

Masse d’air continental arctique (cA)

Masse d’air maritime arctique (mA)

Masse d’air maritime polaire (mP)

Masse d’air maritime tropical (mT)

LL’’HHUUMMIIDDIITTÉÉ RREELLAATTIIVVEE

L’air est formé de molécules qui sont éloignées les unes des autres. Plus la température est élevée, plus la distance entre les molécules est . Ainsi, plus sa température est élevée, plus l’air peut contenir de la vapeur d’eau jusqu’à atteindre la quantité de vapeur d’eau maximale. On dit alors que l’air est saturé ou que l’humidité relative est de 100%. L’humidité relative est le pourcentage de vapeur d’eau que l’air peut contenir à une température donnée. Si l’air contient la moitié de la vapeur d’eau qu’elle peut contenir, on dit que l’humidité relative est de 50 %. De plus, de l’air à 20oC à 70 % d’humidité relative contient de vapeur d’eau que de l’air à 10oC toujours à 70 % d’humidité relative. Le point de rosée est la température à laquelle l’air devient saturé d’eau. Lorsque l’air chaud et humide refroidit, sa capacité à retenir la vapeur d’eau diminue. La vapeur d’eau se condense alors et l’air expulse son surplus sur forme de microgouttelettes qui se déposent sur les objets près du sol. Le brouillard ou les nuages en altitude se forment de la même façon.



Air chaud

Air froid

LLAA CCIIRRCCUULLAATTIIOONN AATTMMOOSSPPHHÉÉRRIIQQUUEE

Plusieurs phénomènes permettent une circulation continuelle de l’air de l’atmosphère autour de la Terre. Cette circulation permet la répartition de la chaleur issue de l’énergie solaire.

LLAA CCOONNVVEECCTTIIOONN Le transfert de chaleur peut provoquer le mouvement d’un fluide.

Exemple : Près d’une chandelle

1) Près de la flamme, l’air se et se dilate. Son volume augmente et sa masse volumique diminue. L’air chaud .

2) En s’éloignant de la flamme, c’est le phénomène inverse qui se produit. L’air se , sa masse volumique augmente et l’air .

3) En passant de nouveau près de la flamme, l’air se réchauffe et on retourne à l’étape 1) et ainsi de suite.

On observe le même phénomène au niveau de la Terre mais, bien sûr, à une échelle beaucoup plus grande. À cause de l’insolation, les régions de l’équateur se réchauffent davantage que les autres régions. Encore une fois, l’air qui se réchauffe se dilate et monte dans l’atmosphère et de l’air plus froid provenant du nord ou du sud vient le remplacer. L’air qui converge ne se rend pas directement dans les régions polaires. Autour de la Terre, il y a 6 courants de convection. Les principaux courants de convection sont ceux de la zone intertropicale et ceux des régions polaires. Les courants des régions tempérées sont des jonctions entre les courants principaux.

Vents d’est

Vents Alizés

Vents d’ouest



Ce sont ces six courants de convection qui permettent le mouvement de l’air de l’atmosphère et qui permettent des échanges de chaleur vers les pôles. Par contre, un autre facteur influence le mouvement de l’air : la rotation de la terre sur elle-même.

LLAA FFOORRCCEE DDEE CCOORRIIOOLLIISS

La rotation de la Terre fait dévier tout objet en mouvement à la surface de la Terre. On appelle cette force la force de Coriolis. L’air subit aussi cette force mais son effet n’est pas le même dans les deux hémisphères. Bref, la circulation atmosphérique est à la fois le résultat des courants de convection et de la force de Coriolis.

LLEESS VVEENNTTSS DDOOMMIINNAANNTTSS

Les vents dominants qui sont de grands corridors de vents sont orientés à la fois par les courants de convection et la force de Coriolis. Dépendant de la région, les deux effets se combinent les vents soufflent dans différentes directions.

Au Canada et aux États-Unis, les vents dominants soufflent en .

C’est ce qui explique pourquoi il fait tempête à Montréal avant Québec. (Dessine les vents dominants

sur le dessin précédent)

LLEESS CCOOUURRAANNTTSS--JJEETTSS

Les courants-jets sont très hauts (altitude de 8 à 14 km), très grands (largeur de plus de 100 km et longueur de plus de 1000 km) et très rapides (100 à 360 km/h). On les retrouve à la limite de la zone tempérée et la zone polaire ainsi qu’à la limite de la zone tempérée et de la zone tropicale car ils se forment au contact de masse d’air de température différente. Ces courants suivent une trajectoire circulaire plus ou moins sinueuse selon les saisons. Durant l’hiver au Québec, le courant-jet est descend plus au sud ce qui explique que les masses d’air froid envahissent le sud du territoire. Durant l’été, le courant-jet remonte et ce sont des masses d’air chaud qui recouvrent le territoire du Québec. Ce sont ces courants qui sont responsables des températures régionales. Un changement de parcours peut expliquer certains changements météorologiques. Par contre, les courant-jets ne sont pas les seuls responsables des conditions météorologiques, il y a aussi les cyclones et les anticyclones qui sont justement le sujet du prochain résumé.



LLEESS CCYYCCLLOONNEESS EETT LLEESS AANNTTIICCYYCCLLOONNEESS

Le mouvement des masses d’air forme des systèmes météorologiques tels que les cyclones, aussi

appelés ou zone de basse pression, et les , aussi

appelés zone de haute pression. C’est l’étude de ces systèmes qui a permis de concevoir les modèles

de prévisions météorologiques.

LLAA PPRREESSSSIIOONN AATTMMOOSSPPHHÉÉRRIIQQUUEE

C’est le poids de l’atmosphère sur la Terre. La pression atmosphérique diminue au fur et à mesure

qu’on monte dans l’atmosphère puisqu’il y a moins de molécules pour exercer de la pression. On

mesure la pression atmosphérique avec un . La pression atmosphérique

normale, c’est-à-dire de , est une estimation de la pression moyenne des masses

d’air, mesurée au niveau de la mer des régions tempérées. Une pression inférieure à la normale est

une basse pression et une pression atmosphérique supérieure à la normale est une haute pression.

LLAA FFOORRMMAATTIIOONN DDEESS AANNTTIICCYYCCLLOONNEESS 1- Une masse d’air qui se déplace au-dessus d’un sol froid se refroidit. 2- Cette masse d’air devient plus dense et descend vers le sol et de plus en plus d’air froid est aspiré des altitudes supérieures.

3- L’air froid étant plus dense et en mouvement vers le sol, la pression et il se

forme une zone de ou . 4- L’air s’écoulant toujours d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression, il sera chassé du centre de l’anticyclone vers l’extérieur. Son mouvement sera aussi dévié par la force de Coriolis qui est due au mouvement de rotation de la Terre. Il se met à tourbillonner dans le sens horaire dans l’hémisphère nord et antihoraire dans l’hémisphère sud. Les anticyclones sont très grands et constituent souvent à eux seuls une masse d’air.

Conséquences d’un anticyclone :

Comme l’air froid provient des hautes altitudes, il est généralement sec et n’entraîne pas la formation de nuages.

Il apporte un ciel dégagé et un air plutôt sec. Un anticyclone constitue souvent une masse d’air à lui seul et les conditions météorologiques qu’il apporte peuvent durer plusieurs jours. Il peut dans certaines régions causer des périodes de sécheresse ou de froid intense.

Le sol froid refroidit l’air.

L’air froid descend sur le sol. Il y a formation d’une zone

de haute pression.



LLAA FFOORRMMAATTIIOONN DDEESS CCYYCCLLOONNEESS 1- L’air circule au-dessus d’un sol relativement chaud ou d’un océan et se réchauffe. 2- Puisque la température de l’air augmente, sa masse volumique diminue. L’air chaud monte sous l’effet des courants de convections (voir la page 249 du volume). 3- L’air chaud qui remonte amène la formation d’une zone de basse pression. 4- L’air chaud s’élevant dans en altitude, il se crée un vide au niveau du sol qui sera comblé par de l’air froid. Encore une fois, la trajectoire sera déviée par la force de Coriolis.

Les cyclones se forment au point de rencontre de deux masses d’air et sont beaucoup plus petits que les anticyclones.

Conséquences d’un cyclone : Il apporte des conditions atmosphériques instables. Il laisse sur son passage des précipitations et des vents. La vitesse de ces vents est variable et s’ils sont forts, ils peuvent provoquer de fortes tempêtes.

L’ouragan est le plus puissant de tous les cyclones. Selon la région, ils sont nommés différemment :

, ou . (p.258)

Trois conditions générales régissent la formation des ouragans :

Conditions atmosphériques propices à la formation d’un orage Température de l’eau à au moins 26oC à une hauteur de 60 m. Forte dépression tropicale

La vitesse des vents détermine s’il s’agit d’une dépression tropicale, d’une tempête tropicale ou d’un ouragan. « L’œil de l’ouragan » est la partie du centre où il y a la dépression. La pression est parfois assez faible pour soulever l’eau. Cette montée est appelée « onde de tempête ».

LLEESS FFRROONNTTSS EETT LLAA FFOORRMMAATTIIOONN DDEESS NNUUAAGGEESS

Lorsque deux masses d’air se rencontrent, elles ne se mélangent pas facilement. La ligne de transition entre les masses d’air est appelée . Il peut mesurer des kilomètres et se déplacer à vitesse variable. Le déplacement des fronts marque les changements des conditions météorologiques et la formation des nuages. Front froid Front chaud

Océan

Il y a formation d’une zone de basse pression.

Le front froid soulève la masse d’air chaud et il y a formation de nuages.

Le front chaud pousse la masse d’air froid et il y a formation de nuages.

STE Univers Terre & Espace /Résumé 07


LL’’OOZZOONNEE

L’ozone est un gaz formé par 3 atomes d’oxygène liés. Sa formule chimique est donc ____.

L’ozone stratosphérique

90 % de tout l’ozone présent dans l’atmosphère se retrouve à cet endroit qui porte le nom de . Cette couche bien connue a un rôle essentiel dans la vie sur Terre : elle bloque une partie des rayons ultraviolets (UV) qui proviennent du Soleil. Lorsqu’elle absorbe ces rayons, la molécule subit une transformation illustrée ici dans ce qui est appelé le cycle de l’ozone :

Le trou dans la couche d’ozone

Nous savons depuis plusieurs années que l’activité humaine contribue à l’amincissement de la couche d’ozone. Les gaz principalement responsables de cet amincissement sont les chlorofluorocarbones (CFC). Ces derniers sont utilisés pour leur stabilité chimique ainsi qu’un bon nombre d’autres propriétés avantageuses (dont leur bas prix). Le plus connu est le fréon qui est utilisé dans les systèmes de réfrigération. Les molécules de CFC, une fois dans la stratosphère, libèrent un atome de chlore sous l’action des rayons UV tel qu’illustré dans la figure ci-dessous. Cet atome de chlore décompose alors tour à tour plusieurs molécules d’ozone. Un seul atome de chlore peut détruire plus de molécules d’ozone. Ce processus ne s’arrête que lorsque l’atome de chlore rencontre un autre atome avec lequel il formera une molécule plus stable.

L’ozone troposphérique

Lorsqu’il se retrouve dans la troposphère, l’ozone participe à la formation du smog et contribue à l’effet de serre. La combustion d’énergies fossiles libère généralement des polluants tels que le NO et le NO2 qui, suite à une réaction avec le rayonnement solaire, formeront des molécules d’ozone.

UV

UV

STE Terre et espace /Résumé 8


LLAA CCOONNTTAAMMIINNAATTIIOONN DDEE LL’’AATTMMOOSSPPHHÈÈRREE

Qu’ils proviennent de sources naturelles ou qu’ils soient issus de l’activité humaine, les contaminants atmosphériques modifient la composition de l’atmosphère.

Le tableau qui suit résume les propriétés des principaux polluants présents dans l’atmosphère.

Il est à remarquer que les centrales thermiques (charbon, gaz naturel…) et le transport routier sont les principales causes de la contamination atmosphérique.

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V)

STE Univers vivant/Résumé 9


Parents

1ère

génération

2e génération

LLEESS CCRROOIISSEEMMEENNTTSS

Un croisement est le résultat de l’échange des gamètes (spermatozoïde et ovule) entre deux individus dans la reproduction sexuée.

Rappel :

La méiose est la division cellulaire qui permet d’obtenir des cellules sexuelles. Les étapes de la méiose chez l’humain:

1) Dans le noyau, on retrouve des paires de chromosomes. (2n) 2) Il y a duplication des chromosomes dans le noyau. 3) La cellule se divise en deux.(2n) 4) Les deux cellules obtenues se divisent encore en deux.(n)

11ÈÈRREE

LLOOII DDEE MMEENNDDEELL OOUU LLOOII DDEE LLAA SSÉÉGGRRÉÉGGAATTIIOONN ((RRÉÉPPAARRTTIITTIIOONN)) IINNDDÉÉPPEENNDDAANNTTEE DDEESS AALLLLÈÈLLEESS

Les allèles d’une paire de chromosomes homologues se répartissent en proportion égale lors de la méiose. Les cellules sexuelles ou ne comportent qu’un seul des deux allèles d’un même gène. Pour des individus homozygotes, c’est-à-dire les lignées pures, elles produisent toujours le même allèle tandis que pour les individus hétérozygotes, c’est-à-dire des individus hybrides, les allèles dominants et récessifs sont distribués de façon égale.

On utilise des échiquiers de croisement ou de Punnett pour représenter les croisements de Mendel. Ils permettent aussi de prévoir les résultats des croisements et les probabilités d’apparition des différents phénotypes. On place les allèles de gamètes sur les cotés de la grille. On les réunit ensuite dans la grille pour former toutes les combinaisons possibles de génotypes et les phénotypes qui y sont associés.

Exemple de Mendel avec la couleur des fleurs des plants de pois :

V : couleur violette v : couleur blanche Lignée parentale pure : VV et vv

1ère génération : Génotype(s) :

Phénotype(s) :

Mendel a alors décidé de croiser ensemble les fleurs de cette première génération de descendants. Comme elles avaient toutes le même génotype (______), voici de quoi aura l’air la 2e génération : 2e génération :

Génotype(s) :

Phénotype(s) :

V V

v

v

V v

V

v

2e division

1re division

STE Univers vivant/Résumé 9


22EE LLOOII DDEE MMEENNDDEELL OOUU LLOOII DD’’AASSSSOORRTTIIMMEENNTT IINNDDÉÉPPEENNDDAANNTT DDEESS AALLLLÈÈLLEESS

Cette deuxième loi explique la répartition indépendante de différents allèles qui déterminent un phénotype. Exemple de Mendel avec la couleur et la texture de pois.

J : couleur jaune j : couleur verte L : texture lisse l : texture ridée Lignée parentale pure : JJLL et jjll 1ergénération :

Gamètes possibles :

Génotype :

Phénotype : 2e génération :

Phénotypes :

Ces résultats démontrent que les allèles de deux caractères ne sont pas transmis ensembles aux descendants. Ils se combinent de manière indépendante. Les 4 combinaisons possibles sont produites en proportion égale lors de la méiose. Exercice :

Soit les deux adultes suivants : Père : Cheveux roux et gaucher (Rrdd) Mère : Cheveux blonds et droitière (rrDD)

Les allèles roux et droitier sont dominants Complète l’échiquier de croisement suivant : Phénotypes possibles et proportions :

Génotypes



LLEESS RREESSSSOOUURRCCEESS ÉÉNNEERRGGÉÉTTIIQQUUEESS DDEE LL’’AATTMMOOSSPPHHÈÈRREE

LL’’ÉÉNNEERRGGIIEE ÉÉOOLLIIEENNNNEE

L’énergie éolienne provient de l’énergie cinétique des vents. Depuis longtemps, on utilise cette énergie dans différentes situations :

pour se déplacer ( )

pour irriguer les champs

pour moudre le grain

pour produire de l’électricité ( )

La quantité d’énergie produite par une éolienne dépend de la vitesse des vents. Habituellement, ils doivent être supérieurs à 20 km/h. Lors de l’installation d’un parc éolien, plusieurs décisions sont prises pour optimiser la production d’électricité :

Les hélices sont placées au sommet d’un mât gigantesque.

Les éoliennes sont placées en hauteur dans un relief accidenté afin de capter les vents les plus forts.

Certains pays utilisent les côtes maritimes pour installer leurs parcs éoliens et ainsi profiter des forts vents du large. Au Québec, on retrouve des parcs éoliens en Gaspésie plus précisément à Cap-Chat et aux Iles-de-la-Madeleine.

Parc éolien Le Nordais à Cap Chat

LL’’ÉÉNNEERRGGIIEE TTHHEERRMMIIQQUUEE DDEE LL’’AAIIRR

L’air est une source importante d’énergie thermique et en plus, c’est une énergie renouvelable. On peut récupérer cette énergie avec une thermopompe. On peut alors chauffer ou climatiser une habitation. Au Québec, il est impossible de chauffer une maison toute l’année avec une thermopompe car durant l’hiver, l’air ne contient pas toujours suffisamment d’énergie thermique. Par contre, il est possible d’utiliser un système bi-énergie. Lorsque la température le permet, c’est la thermopompe qui chauffe la maison et lorsqu’il fait trop froid, c’est un autre système à l’huile ou à l’électricité qui prend la relève.

( )



LLEESS BBAASSSSIINNSS VVEERRSSAANNTTSS Lorsqu’il y a des précipitations, l’eau ruisselle sur le sol jusqu’aux cours d’eau. L’eau se déplace grâce à la gravité qui permet l’écoulement du point le plus haut vers le point le plus bas. L’eau suit la pente naturelle du sol, d’ en . Un bassin versant est une portion de territoire qui draine toute l’eau reçue au même endroit.

Sur cette photo, on peut observer que le relief force l’eau qui s’écoule des montagnes à rejoindre la rivière observable au bas des monts. La pluie qui tombe derrière les montagnes situées à l’arrière de la photo rejoindra certainement un autre bassin versant. On étudie habituellement les bassins versants sur une carte où des lignes pointillées indiquent les frontières entre les différents bassins.



Un affluent est un cours d’eau qui se . dans un autre cours d’eau. Par exemple, la rivière Etchemin est un affluent du fleuve St-Laurent.

Il y a plusieurs échelles possibles de bassins versants. On parlera de bassin planétaire si l’on considère tous les fleuves qui se jettent dans un même océan, de bassin continental pour le réseau hydrographique des fleuves, de bassin régional pour tous les affluents d’une rivière … Tous ces bassins versants « s’imbriquent » l’un dans l’autre.

LLEESS BBAASSSSIINNSS VVEERRSSAANNTTSS OOCCÉÉAANNIIQQUUEESS DDUU CCAANNAADDAA Il y a cinq principaux bassins versants océaniques au Canada. Une ligne de crête divise le Québec en deux. Si une goutte tombe au nord de cette ligne, elle atteindra la Baie d’Hudson et si elle tombe au sud, elle atteindra l’Océan Atlantique.

LLEESS DDEELLTTAASS EETT EESSTTUUAAIIRREESS

Les cours d’eau contiennent matériaux et des sédiments de diverses tailles (sable, limon, gravier, galet, …) qu’ils charrient déposent en aval. Si les dépôts sont suffisamment importants à l’embouchure d’un fleuve, ils se divisent le cours d’eau en plusieurs branches et forment un delta. Lorsqu’un fleuve rejoint l’océan sans former de delta, on parle alors d’estuaire.

Les bassins versants océaniques du Canada

Un delta Un estuaire

Océan

ST-STE Terre & espace/Résumé 11


LLAA SSAALLIINNIITTÉÉ

Que ce soit dans l’eau douce ou dans l’eau salée, de nombreux sels minéraux sont présents en concentrations variées. Ces sels proviennent principalement de l’érosion de la lithosphère par les eaux de ruissellement et les eaux souterraines. Ces sels s’accumulent dans les bassins versants.

EEAAUU DDOOUUCCEE

L’eau douce continentale est faiblement salée. Sa concentration est généralement inférieure à 1g/L.

EEAAUU DDEE MMEERR

Elle est beaucoup plus salée, sa concentration en sels minéraux est en moyenne de 35g/L. Elle varie selon les régions du globe et la profondeur des océans. Deux sources sont responsables de cette salinité : Les sels minéraux versés continuellement par les différents bassins fluviaux. L’activité volcanique et les sources thermales sous-marines (ces sources sont des remontées d’eau chaude contenant des gaz dissous et des métaux). Bien que les océans reçoivent constamment des sels dissous, la salinité des océans reste relativement constante. L’évaporation importante de l’eau de surface dans certaines régions côtières entraîne le dépôt d’une première partie des sels minéraux dans les fonds océaniques. La formation d’embruns est aussi responsable de la constance de la salinité des océans. Un embrun est une pluie fine produite au sommet des vagues par le vent.

EEAAUU SSAAUUMMÂÂTTRREE

C’est un mélange d’eau douce et d’eau salée qui aune concentration en sels minéraux de 1g/L à 10 g/L. On retrouve ces eaux à l’embouchure des fleuves, dans les estuaires et les deltas. Au Québec, l’eau devient de plus en plus salée à partir de l’île d’Orléans jusqu’au golfe du Saint-Laurent.



LLAA CCIIRRCCUULLAATTIIOONN OOCCÉÉAANNIIQQUUEE L’eau se réchauffe et se refroidit plus lentement que l’air. Ceci permet aux océans d’emmagasiner beaucoup d’énergie thermique provenant du Soleil. Cette énergie est distribuée par les courants marins des régions équatoriales vers les pôles. Avec la circulation atmosphérique, la circulation océanique répartit la chaleur et régule les climats à la grandeur de la planète.

L’énergie thermique des océans est distribuée par deux types de courants :

et .

LLEESS CCOOUURRAANNTTSS DDEE SSUURRFFAACCEE

Les courants de surface sont de grands mouvements d’eau générés par les vents qui soufflent à la

surface des océans. On retrouve ces courants jusqu’à 100 m de profondeur. Tout comme les courants

atmosphériques, ils sont influencés par la force de Coriolis et tournent dans le sens

dans l’hémisphère nord et dans le sens

dans l’hémisphère sud. Ces courants ont donc une trajectoire semblable à celle des vents dominants.

Les continents font dévier les courants de surface et avec la circulation atmosphérique et la force de Coriolis, ils forment des tourbillons océaniques. Ceux-ci sont chauds ou froids dépendant de l’insolation.

Un des plus grands courants océaniques est formé par le tourbillon de l’Atlantique Nord, le

. Il transporte l’eau chaude de Caraïbes et du Golfe du Mexique, puis il monte le

long de la côte américaine avant de tourner vers l’est et de se diriger vers l’Europe. C’est ce qui

explique que pour une même latitude, les régions d’Europe sont plus chaudes que celles de l’Amérique

du Nord.



LLEESS CCOOUURRAANNTTSS DDEE DDEENNSSIITTÉÉ ((OOUU CCOOUURRAANNTT PPRROOFFOONNDD))

Ces courants dépendent de la salinité et de la température des océans. On nomme

la circulation océanique des courants de densité.

Comme l’air dans le phénomène de convection, l’eau froide dans la région de l’Antarctique ou au Nord de l’océan Atlantique est plonge dans en profondeur et circule le long du plancher océanique jusqu’à l’océan Indien ou Pacifique où elle se réchauffe et remonte à la surface sous forme de courant chaud. En plus de la température, la salinité influence ce mouvement de convection. En effet, les eaux froides des pôles sont plus salées que les eaux chaudes à l’Équateur. L’eau qui gèle pour former les banquises libère des sels ce qui augmente la salinité de l’eau de même que sa masse volumique. La circulation thermohaline est la circulation permanente à grande échelle de l'eau des océans, engendrée par des écarts de et de des masses d'eau. On estime qu'une molécule d'eau fait le circuit entier en environ 1 000 ans. Les courants de densités sont importants pour le maintien de la vie. L’eau froide et salée lorsqu’elle circule au fond de l’océan s’enrichit en nutriments tel que l’azote et le phosphore. Lorsque l’eau remonte à la surface, les nutriments sont disponibles pour le phytoplancton et les algues qui sont à la base de la chaîne alimentaire des océans. Les vents de surface permettent aussi aux nutriments de remonter à la surface le long des régions côtières.

Eau profonde, froide et salée

Eau plus chaude et moins dense

Courant de surface

Courant de densité

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oc%C3%A9an

ST-STE Terre & Espace /Résumé 13


Figure 1 : Évolution de la banquise Arctique de 1979 à 2003. Source : ecologium

LLEESS GGLLAACCIIEERRSS EETT LLAA BBAANNQQUUIISSEE

La partie de l’hydrosphère qui se retrouve sous forme de neige ou de glace porte le nom de

. Ce sont les glaciers et la banquise qui la constituent.

Les glaciers

Les glaciers sont des masses de glace formées par l’accumulation et le tassement de couches de neige sur la terre ferme. On en retrouve au sommet de hautes montagnes, mais les plus imposants se trouvent au Groenland et en Antartique. Ces deux glaciers, d’une épaisseur d’environ 2 km, sont appelés inlandsis et contiennent près de 80% des réserves d’eau douce du monde.

Sous l’effet de la pression, les glaciers glissent lentement vers les extrémités du sol. Lorsqu’un morceau de glace se retrouve dans l’eau, il se brise en énormes morceaux de glace appelés icebergs.

Le réchauffement planétaire entraîne la fonte graduelle des calottes glacières, ce qui fait monter le niveau des mers.

La banquise

La banquise est constituée de plaques de glace qui flottent à la surface des eaux situées près des pôles. Une partie de la banquise demeure solide tout au long de l’année et porte le nom de banquise permanente. Dans l’Arctique, sa superficie est d’environ 8 millions de km2 et son épaisseur peut atteindre de 4 à 5 m.

Au cours de l’hiver, l’étendue de cette banquise augmente et peut aller jusqu’à doubler sa superficie. Lors de la formation de cette banquise temporaire, l’eau qui gèle libère une quantité importante de sel dans la mer. Au printemps, la banquise recommence à fondre et à se fissurer.

La fonte de la banquise Arctique est hautement surveillée par les pays nordiques qui revendiquent la possession de ces territoires. En effet, une voie maritime pourrait bientôt voir le jour et faciliter les transports commerciaux dans cette région.

LLEE PPEERRGGÉÉLLIISSOOLL

On appelle pergélisol une partie du sol qui est gelée en permanence pendant au moins deux ans. On retrouve le pergélisol dans les régions froides, soit près des pôles et au sommet de certaines montagnes. Le pergélisol est parfois surmonté d’une couche superficielle qui dégèle en été, celle-ci porte le nom de mollisol.

ST-STE Univers Terre et espace/Résumé 14


LL’’EEUUTTRROOPPHHIISSAATTIIOONN

L’eutrophisation est un processus naturel qui transforme progressivement un lac en marais, puis en tourbière ou en prairie. Ce processus prend habituellement des dizaines de milliers d’années, mais il peut être accéléré s’il y a de grandes quantités d’azote ou de phosphore qui sont continuellement versées dans les milieux aquatiques. Ce sont des activités humaines qui perturbent ces milieux aquatiques.

Il y a des signes précurseurs de l’eutrophisation : la prolifération des plantes, des algues et des bactéries; l’accumulation de matière organique morte.

Bien que ce phénomène soit surtout observé dans les lacs, il se manifeste également dans les rivières, les baies, les estuaires et les golfes.

LLEESS ÉÉTTAAPPEESS DDEE LL’’EEUUTTRROOPPHHIISSAATTIIOONN

Normalement dans un lac, il y a un équilibre. Il y a suffisamment de nourriture, d’oxygène et d’espace pour toutes les espèces qui y vivent. Il peut arriver que les eaux de ruissellement provenant des terres agricoles ou des zones habitées enrichissent l’eau en phosphate et en nitrate. C’est le début de l’eutrophisation.

1re étape : Il y a une prolifération des algues, des plantes aquatiques et des cyanobactéries. Elles sont si nombreuses que les poissons et les animaux aquatiques n’arrivent plus à toutes les consommer. Il se forme une pellicule verdâtre à la surface de l’eau.

2e étape : Les végétaux qui vivent dans les couches profondes du lac ne peuvent plus faire de photosynthèse puisque la lumière est bloquée par la pellicule à la surface de l’eau. Sans photosynthèse, les végétaux ne peuvent plus se nourrir et meurent. Leur décomposition par les bactéries commence alors. 3e étape : C’est à ce moment qu’il y a une multiplication des bactéries. Ces bactéries consomment davantage d’oxygène car elles décomposent davantage de végétaux. L’oxygène devient de plus en plus rare pour certaines espèces de poissons, d’insectes ou de crustacés. Ils meurent à leur tour.

4e étape : Si la quantité de phosphore et d’azote continue d’augmenter, les bactéries manqueront elles aussi de nourriture et mourront. Les organismes morts s’accumulent au fond du lac et formeront une épaisse couche de vase.

5e étape : Les sédiments s’accumulent au fond de l’eau et entraînent la dégradation progressive du lac. Il sera ainsi transformé en marais, puis en tourbière ou en prairie.

LLEESS FFAACCTTEEUURRSS QQUUII FFAAVVOORRIISSEENNTT LL’’EEUUTTRROOPPHHIISSAATTIIOONN l’apport excessif en nutriments (phosphates et nitrates); l’augmentation de la température de l’eau; un ralentissement local des courants qui diminue l’apport en oxygène.

LLEESS AACCTTIIVVIITTÉÉSS HHUUMMAAIINNEESS RREESSPPOONNSSAABBLLEESS DDEE LL’’EEUUTTRROOPPHHIISSAATTIIOONN l’utilisation de savons contenant des phosphates; l’utilisation d’engrais; le rejet d’eau chaude par les égouts.

STE Terre et espace/Résumé 15


LLAA CCOONNTTAAMMIINNAATTIIOONN DDEE LL’’HHYYDDRROOSSPPHHÈÈRREE Il y a différentes façons de contaminer les eaux de surface et souterraines :

directement par les déchets qu’on y jette ou les eaux usées qu’on y déverse indirectement par les précipitations atmosphériques (ex. : les pluies acides)

Bien que certains organismes aquatiques puissent éliminer certains de ces polluants, ils sont insuffisants pour contrer toutes les sources de pollution comme l’agriculture, les industries et les habitations. On distingue trois types de polluants de l’hydrosphère.

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LLEESS RREESSSSOOUURRCCEESS ÉÉNNEERRGGÉÉTTIIQQUUEESS DDEE LL’’HHYYDDRROOSSPPHHÈÈRREE

Les ressources énergétiques de l’hydrosphère proviennent toutes, à l’exception de l’énergie marémotrice, de la circulation de l’eau et de la chaleur qu’elle emmagasine.

LL’’ÉÉNNEERRGGIIEE HHYYDDRROOÉÉLLEECCTTRRIIQQUUEE

Elle est produite par l’énergie mécanique de l’eau qui tombe (centrale à réservoir) ou de l’eau qui coule (centrale au fil de l’eau).

Les centrales à réservoir nécessitent la construction d’un barrage qui retient l’eau et qui augmente la hauteur de la chute et ainsi l’énergie mécanique de l’eau. Les centrales au fil de l’eau utilisent directement la force du courant du cours d’eau sans avoir à construire un barrage. La puissance dépend du débit du cours d’eau. Dans les deux cas, l’écoulement de l’eau actionne les turbines qui sont reliées à l’alternateur qui lui produit l’électricité par .

Les centrales hydroélectriques sont les principales sources d’électricité au Québec.

LL’’ÉÉNNEERRGGIIEE MMAARRÉÉMMOOTTRRIICCEE

Les centrales marémotrices utilisent autant les variations du niveau de la mer que les courants marins. Moins de 10 centrales marémotrices sont construites dans le monde mais la recherche de sites et de nouvelles technologies continuent.

AAUUTTRREESS RREESSSSOOUURRCCEESS DDEE LL’’HHYYDDRROOSSPPHHÈÈRREE

L’hydrosphère permet l’exploitation d’autres types d’énergie mais celles-ci sont à l’étude ou en cours de réalisation.

Type d’énergie

Fonctionnement

Maréthermique

Ces centrales sont munies de systèmes d’échangeurs thermiques et de turbines permettant d’utiliser la différence de température. On pourrait retrouver ce type de centrales dans les

mers tropicales car la température de l’eau à la surface peut atteindre des températures intéressantes, mais le problème est que le pompage des eaux profondes est coûteux.

Des vagues

Ces centrales utilisent les mouvements de haut en bas des vagues. Ces mouvements font

tourner les turbines et du même coup l’alternateur. Le mouvement des vagues étant soumis aux variations des conditions atmosphériques, le rendement de ces centrales est variable.

Des courants

marins

Ces centrales aussi appelées « hydroliennes » utilisent les courants marins pour faire

tourner les turbines. Elles fonctionnent sur le même principe que les éoliennes et pour une même taille, l’hydrolienne produit plus d’énergie qu’une éolienne.

STE Terre et espace /Résumé 17


LLAA CCOONNTTAAMMIINNAATTIIOONN DDEE LLAA LLIITTHHOOSSPPHHÈÈRREE Tout comme l’hydrosphère, la contamination de la lithosphère peut se produire de deux façons :

directement par les déversements de produits toxiques indirectement par la pollution atmosphérique (smog, poussière industrielle, pluies acides, …)

Selon leur nature, les différents polluants peuvent être dégradés par des microorganismes, s’entasser dans le sol ou être dirigés vers d’autres systèmes de la biosphère (atmosphère ou hydrosphère). On distingue trois types de polluants de la lithosphère.

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LLEESS RREESSSSOOUURRCCEESS ÉÉNNEERRGGÉÉTTIIQQUUEESS DDEE LLAA LLIITTHHOOSSPPHHÈÈRREE

LLEESS ÉÉNNEERRGGIIEESS FFOOSSSSIILLEESS

Les combustibles fossiles sont des composés organiques fossilisés dont la teneur en carbone est importante. Le pétrole et le gaz naturel proviennent de la fossilisation des différents organismes tels que les animaux, les plantes et les algues. Ils sont enfouis dans les sous-sols des continents et des planchers océaniques. Le forage et la transformation des sables bitumineux sont les deux moyens d’extraire ces combustibles. Le charbon est différent. Il provient uniquement de la fossilisation des végétaux et on l’extrait des mines souterraines ou à ciel ouvert. Peu importe d’où ils proviennent, les combustibles fossiles sont tous des énergies non renouvelables.

Dans une centrale thermique, l’objectif est le même, c’est-à-dire faire tourner la turbine qui entraînera l’alternateur. Cette fois, c’est la vapeur d’eau qui actionnera la turbine. Avec le combustible, on chauffe l’eau dans une grosse chaudière. La pression de la vapeur d’eau obtenue fera tourner la turbine.

L’exploitation, le transport et la consommation des combustibles est une source importante de pollution et de production de .

LL’’ÉÉNNEERRGGIIEE NNUUCCLLÉÉAAIIRREE

Le principal combustible radioactif est qu’on extrait d’un minéral appelé « pechblende ». Le principe de fonctionnement des centrales nucléaires est le même que celui des centrales thermiques. Pour chauffer l’eau dans la chaudière, on utilise l’énergie produite par une réaction nucléaire, la fission. Un des avantages des centrales nucléaires est qu’il n’y a pas de production de gaz à effet de serre mais par contre, il faut gérer les déchets radioactifs.

Le Canada, grâce aux roches du Bouclier canadien, est l’un des principaux producteurs d’uranium. Les États-Unis, le Japon, la Corée, le Canada et certains pays d’Europe utilisent ce type d’énergie pour produire de l’électricité.

LLAA GGÉÉOOTTHHEERRMMIIEE

C’est l’énergie issue de la chaleur interne de la Terre qui provient de la chaleur du et de la . naturelle des roches. La température augmente en moyenne de 3oC à chaque 100 m. La géothermie de haute énergie permet d’utiliser directement les vapeurs d’eau chaude pressurisées pour produire de l’électricité. On retrouve ce type d’énergie dans les régions volcaniques et dans les régions à la frontière des plaques tectoniques telles que la Californie et l’Islande.

La géothermie de basse énergie permet d’exploiter la différence de température entre l’air et le sol réchauffé par le rayonnement solaire. La température du sol est relativement stable tout au long de l’année à quelques mètres de la surface. En effet, la température du sol varie de 5oC à 10oC. L’hiver, le sol est plus chaud que l’air extérieur, une thermopompe peut alors utiliser cette chaleur pour chauffer un immeuble. En été, le sol est plus frais, la thermopompe pourra climatiser l’immeuble.



La distribution des biomes terrestres en altitudes et en latitude

LLEESS FFAACCTTEEUURRSS IINNFFLLUUEENNÇÇAANNTT

LLAA DDIISSTTRRIIBBUUTTIIOONN DDEESS BBIIOOMMEESS

La distribution planétaire des biomes terrestres et aquatiques ne se fait pas par hasard. Certains facteurs influencent davantage les biomes terrestres comme les facteurs climatiques, géographiques et géologiques et d’autres influencent les biomes aquatiques tels que les facteurs physicochimiques.

LLEESS FFAACCTTEEUURRSS CCLLIIMMAATTIIQQUUEESS

L’ensoleillement, la température, les précipitations et le vent favorisent ou limitent la présence de certaines espèces végétales ce qui influence la composition des biomes. Si on observe le graphique de la température annuelle moyenne et des précipitations annuelles moyennes, les climats tropicaux, chauds et humides, présentent une forêt luxuriante alors que les climats froids et secs abritent une végétation plutôt basse et clairsemée.

LLEESS FFAACCTTEEUURRSS GGÉÉOOGGRRAAPPHHIIQQUUEESS EETT GGÉÉOOLLOOGGIIQQUUEESS

La présence de grandes étendues d’eau (lacs, océans et mers) ou de montagnes peut influencer la circulation atmosphérique et du même coup, la distribution des biomes. Par exemple, au Canada, le climat à l’Ouest des Rocheuses est différent de celui à l’est. À l’Ouest, les vents dominants proviennent de l’océan Pacifique ce qui explique le climat plus humide, les précipitations plus abondantes et la présence de conifères. À l’Est des Rocheuses, le climat est plus sec et la végétation se résume à une vaste prairie d’herbes. L’altitude a aussi une influence sur la végétation. Plus on s’élève, plus le climat devient froid, humide et venteux. On observe une succession de végétation semblable à celle qu’on observe aux différentes latitudes. Au somment de certaines montagnes en Gaspésie, on retrouve un type de végétation semblable à celui de la toundra. La nature des roches et du sol notamment par la teneur en minéraux et en humus peut aussi influencer la croissance des végétaux et la distribution des biomes.



LLEESS FFAACCTTEEUURRSS PPHHYYSSIICCOOCCHHIIMMIIQQUUEESS

La salinité, la température de l’eau, la luminosité et la teneur en nutriments et en dioxygène déterminent la distribution des biomes aquatiques. Ces paramètres dépendent à la fois de la profondeur de l’eau, la proximité des biomes terrestres et dans une certaine mesure du climat. Dans les océans, la luminosité diminue avec la profondeur. Pour les organismes qui ont besoin de lumière pour faire la photosynthèse, ils ne doivent pas dépasser 200m de profondeur. Au-delà de cette profondeur, la température est froide ( 3oC) et peu d’espèces sont adaptées à la vie dans les

fonds marins. Les organismes les plus sensibles à la teneur de l’eau en nutriment sont les phytoplanctons. La proximité des biomes terrestres influence la concentration en minéraux puisque ceux-ci proviennent de l’érosion du sol et du ruissellement du sol. Dans les régions tempérées et froides, c’est le brassage des eaux des lacs et des mers qui influence la teneur en nutriments et dioxygène. La température de l’eau varie à la grandeur de la planète, en particulier les eaux de surface qui sont chauffées par les rayons du Soleil. Les espèces marines peuvent se déplacer dans les différentes eaux (tropicales, tempérées et froides).



LLEESS BBIIOOMMEESS TTEERRRREESSTTRREESS

Biome : Vaste groupement d’organismes vivants qui occupent une même région climatique et qui sont adaptés aux conditions qui y règnent.

On distingue 7 types de biomes terrestres :

La toundra La savane tropicale

La taïga ou forêt boréale La forêt tropicale La forêt tempérée Le désert La prairie tempérée

LLAA TTOOUUNNDDRRAA

On retrouve ce biome autour du cercle polaire arctique. Comme le sol y est couvert de neige près de 11 mois par année, la végétation qui pousse sur ce pergélisol est peu développée. Elle est principalement constituée de mousses, de lichens, d’herbes et d’arbustes rabougris. De rares animaux y vivent à l’année comme :

Bœufs musqués, lemmings, renards arctiques

De nombreux animaux migrateurs viennent s’y reproduire, par exemple : Caribou, oie des neiges, harfang des neiges

Certains insectes y pullulent aussi (pulluler : se reproduire en très grand nombre).

LLAA TTAAÏÏGGAA

Aussi appelée forêt boréale, elle est un des principaux biomes de l’hémisphère Nord (on ne la retrouve pas dans l’hémisphère Sud). Elle est caractérisée par des étés chauds et courts ainsi que des hivers longs et froids. La végétation qui y pousse est en grande partie constituée de conifères comme les sapins et les épinettes, mais on y retrouve aussi quelques rares feuillus comme le bouleau et le peuplier.

On retrouve plusieurs espèces de mammifères dans la taïga. Voici quelques exemples :

Écureuil, suisse, orignal, caribou, renard, loup, lynx, ours

LLAA FFOORRÊÊTT TTEEMMPPÉÉRRÉÉEE

Surtout présent dans l’hémisphère Nord, ce biome se caractérise par des saisons contrastées où les précipitations (pluie ou neige) sont plutôt abondantes. Les étés y sont chauds et les hivers doux. Des

feuillus comme les bouleaux, les chênes et les érables sont les principaux constituants de la végétation qu’on y trouve. Plus près du sol, on retrouve nombre de plantes herbacées, de fougères, d’arbres et d’arbustes. Le sol de la forêt tempérée est formé d’une litière formée par des feuilles mortes que de nombreux champignons et bactéries décomposent. L’abondance de cette végétation entraîne la présence d’une grande variété de mammifères herbivores, d’insectes et d’oiseaux. Malheureusement, la plupart des forêts tempérées de la planète ont été défrichées ou aménagées pour l’étalement urbain.



LLAA PPRRAAIIRRIIEE TTEEMMPPÉÉRRÉÉEE

Ces vastes étendues d’herbes se retrouvent aux latitudes moyennes aussi bien dans l’hémisphère Nord que dans le Sud. Son climat hivers longs et froids, étés ponctués de périodes de sécheresse. Le manque de précipitations, les feux fréquents et le broutage des grands herbivores comme les bisons, les antilopes et les cerfs expliquent la prédominance des plantes à fleurs et le manque d’arbres. La plupart des prairies d’Amérique et d’Eurasie ont été converties en terres agricoles en raison de leur fertilité et de leur capacité à se régénérer après une sécheresse ou un feu.

LLAA SSAAVVAANNEE TTRROOPPIICCAALLEE

Situé dans la zone intertropicale (surtout en Afrique), ce biome se démarque par une variation importante de la quantité de précipitations selon les saisons : il y a une saison des

pluies et une période de sécheresse pendant laquelle plusieurs espèces animales migrent pour survivre. Quelques arbres et arbustes se dispersent sur le territoire, par exemple : acacias, baobabs, eucalyptus.

On retrouve aussi de nombreuses espèces animales pendant la saison des pluies :autruches, antilopes, girafes, lions, hyènes.

LLEE DDÉÉSSEERRTT

Milieu hostile caractérisé par son manque de précipitations et la grande différence de température entre le jour et la nuit, le désert abrite peu d’espèces animales et végétales. Celles-ci sont d’ailleurs bien adaptées à la sécheresse.

Chez les végétaux : racines profondes, tiges charnues, feuillage réduit ou transformé en épines. Exemples : yuccas et cactus.

Chez les animaux : pigmentation claires de la peau ou du pelage, mode de vie nocturne et souterrain. Exemples : scorpions, serpents, lézards, chameaux, coyotes…

LLAA FFOORRÊÊTT TTRROOPPIICCAALLEE

Située dans la zone intertropicale, caractérisée par une température constamment chaude et de nombreuses précipitations, ces forêts abritent la plus grande diversité d’espèces animales et végétales de la planète (plus de la moitié des espèces connues). La compétition pour la lumière est forte chez les végétaux, si bien que le sol est pauvre pendant de nombreuses plantes se développent sur les tiges des autres. Au sommet de cette végétation se trouve la canopée, couche de la végétation en contact avec la lumière et l’air libre, caractérisée par une grande diversité animale.

De nombreux insectes, reptiles, amphibiens mammifères et oiseaux vivent dans ce biome.



LLEESS BBIIOOMMEESS AAQQUUAATTIIQQUUEESS

On sépare les biomes aquatiques en 2 grandes catégories qui dépendent de leur salinité : Les biomes dulcicoles ou d’eau douce (salinité inférieure à 1 g/L)

Les lacs Les terres humides Les cours d’eau Les deltas et les estuaires

Les biomes marins ou d’eau de mer (salinité d’environ 35 g/L)

La zone littorale La zone néritique Les récifs coraliens La zone pélagique océanique La zone benthique océanique

LLEESS BBIIOOMMEESS DDUULLCCIICCOOLLEESS OOUU DD’’EEAAUU DDOOUUCCEE

Bien qu’ils ne représentent que moins de 1% de la surface de la planète, ils abritent une grande diversité d’espèces.

LES LACS

On peut séparer cette étendue d’eau entourée de terre en trois parties en fonction de leur profondeur : les zones littorale, superficielle et profonde. Comme son nom l’indique, la zone littorale est la partie peu profonde située près des rives. Quelques plantes et algues y vivent. Située en surface, mais loin de la rive, la zone superficielle abrite du plancton et de nombreux poissons. La zone profonde étant peu éclairée par la lumière du jour, elle est froide et peu oxygénée. De nombreux décomposeurs vivent au fond du lac. L’oxygénation du fond des lacs et la remontée des nutriments est assurée par les brassages saisonniers qui ont lieu dans les régions tempérées.

LES TERRES HUMIDES

À mi-chemin entre le biome terrestre et le biome aquatique, la terre humide est une étendue temporaire ou permanente d’eau stagnante telle qu’un marais ou une tourbière. De nombreux végétaux et animaux y habitent (oiseaux, amphibiens et insectes).

LES COURS D’EAU

Ceux-ci se caractérisent par le courant de l’eau qu’ils contiennent. La vie dans ce biome se situe surtout en aval puisque la végétation y est entraînée par le courant.

LES DELTAS ET LES ESTUAIRES

Situés à l’embouchure des fleuves, ils constituent la zone tampon entre les biomes dulcicole et marin. Leur eau saumâtre (mélange d’eau douce et d’eau salée) est très riche en nutriments, ce pourquoi de nombreuses espèces s’y nourrissent et s’y reproduisent.

Figure 1 Un marais

Figure 2 Un delta



LLEESS BBIIOOMMEESS MMAARRIINNSS OOUU DD’’EEAAUU SSAALLÉÉEE

Ces biomes représentent environ 71 % de la surface terrestre.

LA ZONE LITTORALE (PLAGE)

Située entre terre et mer, cette zone abrite des animaux fixés comme les moules ou fouisseurs (vers, palourdes) et par des algues fixes ou des plantes semi-aquatiques.

LA ZONE NÉRITIQUE (EAUX CÔTIÈRES)

Cette zone est constituée des eaux peu profondes et éclairées le long des côtes. 90 % de toutes les espèces marines s’y trouvent. Elle est riche en plancton, en invertébrés (crabes, homards, calmars) et en poissons (harengs, sardines, morues).

LES RÉCIFS CORALLIENS

On les retrouve dans les zones néritiques chaudes et peu profondes. Ces récifs sont des structures calcaires (squelette externe fait de CaCO3) construites par des colonies de coraux vivants en symbiose avec une algue aquatique. Nombre d’algues, de poissons et d’invertébrés s’y abritent, ce qui procure aux récifs coralliens une biodiversité exceptionnelle.

LA ZONE PÉLAGIQUE OCÉANIQUE

Il s’agit ici des eaux situées au large de la zone néritique. 90 % du volume d’eau contenu dans les biomes marins se trouve dans la zone pélagique alors que seulement 10 % des espèces marines y vivent. Le phytoplancton qui se trouve dans cette zone assure à lui seul 40 % de la photosynthèse de la biosphère.

LA ZONE BENTHIQUE OCÉANIQUE

Caractérisés par des eaux froides, des pressions élevées et une obscurité totale, les fonds marins ou « abyses » sont habités par des microorganismes et certains invertébrés qui se nourrissent des détritus organiques qui descendent de la zone pélagique.

A : B : C : Plateau continental D : E : F : Fonds abyssaux

Figure 5 les biomes marins (sauf les récifs coralliens)

Figure 3 Un récif corallien

Figure 4 Du phytoplancton



Phytoplancton

Lithosphère

Hydrosphère

Atmosphère

CO2

CO2 + CH4

Volcanisme

Échanges gazeux (CO2) entre l’atmosphère et

l’hydrosphère

Roches carbonatées Sédimentation

Combustibles fossiles Microorganismes

LLEE CCYYCCLLEE DDUU CCAARRBBOONNEE

Définition :

Circulation et échanges de carbone (C) entre les différentes composantes de la biosphère. Ce cycle est assuré par deux types de processus : Les processus biochimiques et les processus géochimiques.

Les processus biochimiques (échanges entre vivants) :

Lors de la photosynthèse, les plantes, les algues et le phytoplancton absorbent le CO2 atmosphérique ou dissous dans l’eau. En consommant ces végétaux, les animaux se procurent leur carbone. La respiration de ces êtres vivants retourne le CO2 dans l’atmosphère ou dans l’hydrosphère. La décomposition de la matière organique morte par certains microorganismes libère aussi du CO2. La fermentation de la matière organique morte dégage du carbone sous forme de CH4 et de CO2. Les incendies de forêts constituent une source importante de libération de carbone dans l’atmosphère.

Les processus géochimiques (échanges entre l’atmosphère, la lithosphère et l’hydrosphère) :

À chaque seconde, une quantité importante de CO2 atmosphérique se dissout dans l’eau des océans alors qu’une partie du CO2 dissous dans cette même eau retourne au ciel. Les cours d’eau acheminent du carbone vers les océans sous forme de carbonates (CO3

2-) provenant de l’érosion des roches continentales et transportés par le ruissellement des eaux. Le phytoplancton et d’autres organismes aquatiques utiliseront une partie de ces carbonates pour former leur coquille ou leur squelette externe. Les fonds océaniques sont recouverts de sédiments faits des cadavres de ces microorganismes. Ces sédiments se compactent au fil des années et entrent dans la formation de la roche sédimentaire. Ces roches retourneront à la surface grâce au mouvement des plaques tectoniques ou continueront de s’enfouir pour se transformer en roches métamorphiques. Sous l’effet de la chaleur et de la pression, elles libéreront du CO2 qui sera lui-même évacué du sol lors d’une éruption volcanique. La matière organique morte peut aussi s’accumuler et se transformer progressivement en combustibles fossiles (charbon, pétrole ou gaz naturel).

Co

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N2(g)

NO3- NO4

+

N2O N2

NH3, NH4+

NO2-, NO3

-

Atmosphère

Hydrosphère

Lithosphère

LLEE CCYYCCLLEE DDEE LL’’AAZZOOTTEE

L’azote est un élément essentiel des protéines et des acides nucléiques comme l’ADN et il est aussi essentiel aux végétaux. La source principale d’azote est l’air puisqu’il contient 78 % de diazote gazeux (N2). Par contre, il est impossible pour plusieurs organismes vivants de l’utiliser sous sa forme gazeuse. Il doit être converti en ammonium (NH4

+), en nitrites (NO2-) et en nitrates (NO3

-) par les décomposeurs pour pouvoir être utilisé par les plantes, les algues et les microorganismes, puis les animaux et les êtres humains.

Plusieurs processus biochimiques constituent le cycle de l’azote et différents types de microorganismes en sont responsables.

Processus biochimique

Changement de forme de l’azote Organismes ou phénomènes

responsables

Fixation de l’azote

N2(g) _____ Certains types de bactéries ou les

cyanobactéries

N2(g) _____ Les décharges électriques des

orages

N2(g) _____ L’industrie de l’engrais

Ammonification ou décomposition

NH4+

(eau)

NH3 (sol)

Les bactéries et les champignons Les déjections des animaux

Nitrification

NH4+

_____ _____

NH3 Bactéries nitrifiantes

Dénitrification

_____ NO3

-

_____

Bactéries dénitrifiantes (dans un milieu anaérobique)



LLEE CCYYCCLLEE DDUU PPHHOOSSPPHHOORREE

DDÉÉFFIINNIITTIIOONN :: Correspond à la circulation et aux échanges de phosphore entre les êtres vivants,

l’hydrosphère et la lithosphère.

Le cycle du phosphore se distingue des autres cycles biogéochimiques parce qu’il ne possède

pratiquement pas de composante gazeuse. L’essentiel du phosphore provient de l’érosion des

roches sédimentaires qui le libèrent sous forme de (PO4-3) dissout dans l’eau.

LLEE PPAARRCCOOUURRSS DDUU PPHHOOSSPPHHOORREE ::

ÉÉTTAAPPEE 11 :: La pluie et les vents provoquent _________________ des roches sédimentaires qui libèrent

de petites quantités de phosphore sous forme de phosphates.

ÉÉTTAAPPEE 22 :: Les et le absorbent le phosphate.

ÉÉTTAAPPEE 33 :: Les consomment le phosphate à travers les chaînes

alimentaires en mangeant des organismes qui en contiennent.

ÉÉTTAAPPEE 44 :: Une partie des phosphates se déposent dans les fonds marins, se mélangent aux

sédiments, s’accumulent et se transforment en roches sédimentaires au cours de lents

processus géologiques.

L’utilisation d’ et l’ sont des activités humaines qui perturbent le cycle du phosphore.

Phytoplancton

Phosphate

PO43-

PO43-

Le phosphore

s’incorpore dans les

roches et sédimente

Documents

ÉNERRGGIIEE OSSOLLAAIIRREE€¦ · L’angle avec lequel le rayonnement solaire frappe la surface de la Terre varie selon la latitude. On appelle angle d’incidence, l’angle formé