LA BIOSPHERE SOMMAIRE I) DEFINITIONS p.2 II) FLUX D ...

LA BIOSPHERE




SOMMAIRE


I) DEFINITIONS
p.2


II) FLUX D'ENERGIE
p.4


III) CHAINES ET RESEAUX TROPHIQUES p.8


BIBLIOGRAPHIE
p.11


CORRECTION DES EXERCICES
p.12






I ) DEFINITIONS.

L'écologie est la science des relations des êtres vivants avec leur milieu.
Elle vise à établir les lois qui règlent leurs rapports à la fois avec leur
environnement physico-chimique et avec les autres plantes et animaux avec
lesquels ils vivent.
Tout être vivant sait assurer sa pérennité en tant qu'individu ou
population. Cette pérennité dépend des facteurs du milieu.

Biocénose : ensemble des êtres vivants en équilibre biologique (les
effectifs de chaque espèce restent constants dans le temps).

Biotope : aire géographique ou les facteurs écologiques ont des valeurs à
peu près constantes qui permettent le développement de telle ou telle
espèce.

Biomasse : masse de l'ensemble des organismes vivant dans un biotope
délimité.

Ecosystème : c'est l'ensemble constitue par le biotope, la biocénose et les
interactions entre les deux systèmes. C'est un ensemble écologique
constitué par un milieu (sol, eau...) et des êtres vivants entre lesquels
il existe des relations.
La dimension d'un écosystème doit être définie : soit elle est limitée
géographiquement (forêt, mare), soit de plus grande dimension (océan), soit
plus petite ( aquarium ).



Biosphère: partie du globe terrestre ou l'on trouve les êtres vivants.

L'environnement est un ensemble à un moment donné des aspects physiques,
chimiques, biologiques et des facteurs sociaux susceptibles d'avoir un
effet direct ou indirect, immédiat ou à terme sur les êtres vivants et les
activités humaines.

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|EXERCICES |

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|EXERCICES I |

Exercice I.1 :

Rechercher dans un dictionnaire ou une encyclopédie les définitions de :
biosphère, écosystème, bioc?nose, biotope, biomasse, biome.
Comparer avec celles présentes dans le cours.

Exercice I.2 :
Reformuler les définitions de mots nouveaux présents dans ce cours et
établir un lexique.

Exercice I.3 :
Schématiser les relations existant entre la biosphère, le biotope, la
biocénose.
II ) FLUX D'ENERGIE DANS LA BIOSPHERE.

1°) La Photosynthèse.

La photosynthèse est un processus qui permet la conversion de l'énergie
solaire en énergie biochimique.
Cette énergie permet aux végétaux photosynthétiques de produire leur
matière organique à partir d'éléments inorganiques (sels minéraux ).

La réaction globale de la photosynthèse est la suivante :

Chlorophylle
6 CO2 + 12 H2O + 673 kcal C6H1206
+ 6 O2 + 6 H2O
énergie
glucose

Ce processus se déroule en deux étapes:
* La première étape se déroule à la lumière (phase "lumineuse»):
- Les chloroplastes des cellules végétales absorbent la lumière.
- L'énergie ainsi fixée est transférée à d'autres molécules.
-Une partie de cette énergie permet de réaliser la réaction suivante, la
photophosphorylation :

ADP + Pi + e- ATP
Où :
ATP = adénine triphosphate
ADP = adénine diphosphate
Pi = phosphore inorganique

- Il y a photolyse de l'eau produisant du dioxygène et des électrons selon:

H20 2H+ + ½ 02 + 2e-

* La deuxième étape (phase " obscure»):

Elle utilise énergie piégée pendant la première étape. Elle permet la
fixation et la conversion du CO2 en molécules organiques complexes, les
glucides.
Cette voie de synthèse est décrite par le cycle de Calvin. Elle correspond
à la plupart des plantes qui sont appelées "plantes en C3".

Cycle de Calvin :

ATP + 2NADPH2


CO2 + RuDP 2 PGA 2
triose phosphate
( C5) (C3)
(C3)





ATP
GLUCIDES


avec :
RuDP = Ribulose Diphosphate
PGA = Acide Phosphoglycérique

Remarque : six tours de cycles sont nécessaires pour produire une molécule
de glucose.

Dans le cas de certaines plantes tropicales (maïs, sorgho, canne à sucre),
cette voie est en C4, on parle aussi de cycle de Hatch et Slack.

L'énergie solaire est accumulée par les plantes chlorophylliennes, appelées
producteur primaire.
Cette énergie est utilisable par les animaux phytophages (consommateurs
primaires).
Une partie de l'énergie assimilée par les consommateurs primaires devient
disponible pour les consommateurs secondaires.
Énergie est ainsi transférée entre les différents niveaux trophiques. Le
flux énergie est indissociable de la chaîne alimentaire.

2°) La respiration.

Les végétaux photosynthétiques consomment aussi de l'énergie pour réaliser
les réactions chimiques nécessaires à leur croissance et leur entretien.
Cette production d'énergie cellulaire correspond à la respiration.
L'énergie libérée par une chaîne de réaction chimique permet la synthèse
d'ATP.
D'une façon générale la respiration consomme l'oxygène et dégage du dioxyde
de carbone dans des proportions équimoléculaires. Ce processus est
indépendant de l'énergie lumineuse.


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|EXERCICES |

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|EXERCICES II |

Exercice II.1 :

Décrire les principales étapes de la photosynthèse.
Exercice II.2 :

Sur un schéma, représenter les échanges gazeux des végétaux verts, qui se
produisent :
a) à la lumière
b) dans l'obscurité





Exercice II.3 :

Une faible partie de l'énergie solaire est utilisée pour la photosynthèse.
La fixation du carbone sur toute la surface de la planète par la
photosynthèse est de 0,35g de carbone par m2 par jour. On sait que la
fixation d'une mole de carbone nécessite 469,41 kJ. On sait que 1mole de
carbone = 12g.

Calculer l'énergie moyenne absorbée par la photosynthèse à la surface de la
planète (exprimée en kJ.m-2.jour-1).


III ) CHAINES ET RESEAUX TROPHIQUES.

1°) Chaînes trophiques.

Une chaîne trophique correspond à une chaîne alimentaire. Elle assure le
flux de la matière entre les différents organismes de l'écosystème.

On peut distinguer plusieurs catégories d'êtres vivants :

- Producteurs primaires : végétaux utilisant l'énergie solaire. Ce sont les
végétaux chlorophylliens comme les végétaux supérieurs ou les algues.

- Les consommateurs de premier rang : organismes animaux qui consomment
directement les végétaux.

- Les consommateurs de deuxième rang : consomment les phytophages, ce sont
les carnivores.

Les producteurs sont dits autotrophes, puisqu'ils n'utilisent que le
dioxyde de carbone atmosphérique, alors que les consommateurs sont appelés
hétérotrophes car ils ne peuvent se nourrir que de matière organique
complexe.

- Les décomposeurs ou bioréducteurs :
après la mort des organismes végétaux ou animaux, il y a des animaux qui
lacèrent en petits fragments ces organismes. Puis il y a attaque par les
bactéries et les champignons. Ceux-ci régénèrent les éléments utilisés par
les végétaux supérieurs.
2°) Les réseaux trophiques.

La notion de chaîne trophique est théorique car dans la nature la
monophagie stricte est rare.
Ainsi le réseau trophique, caractéristique de la biocénose réuni dans un
schéma théorique les trois grandes catégories de réseaux trophiques
spécialisés:
- consommateurs
- saprophages détritivores
- prédateurs parasites






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|EXERCICES |

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|EXERCICES III |

Exercice III.1 :

Expliquer :
a) autotrophe
b) hétérotrophe consommateurs
c) hétérotrophe décomposeur




Exercice III.2 :

Schématiser les relations existant entre les trois types trophiques, cités
ci-dessus, constituant un écosystème.


Exercice III.3 :
Distinguer chaîne trophique et réseau trophique.


|BIBLIOGRAPHIE |


- ELEMENTS D'ECOLOGIE : ECOLOGIE GENERALE ***
F.Ramade
Ed : Masson ( 1994 )

- ECOLOGIE GENERALE **
R.Barbault
Ed : Masson ( 1995 )

- BIOENERGETIQUE: L'ATP DANS LA CELLULE **
E.Boitard, B.Faure, Y.Faure, A.Venant
Ed: Hachette Education ( 1991 )

- L'ENVIRONNEMENT *
J.Vernier
Ed : PUF, Que sais-je? ( 1993 )

- QU'EST-CE QUE L'ECOLOGIE ? *
D.Simonet
Ed : Hatier ( 1979 )

* tous niveaux
** niveau DEC
*** niveau supérieur
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|CORRECTION DES EXERCICES |

EXERCICES I :

Exercice I.1 :
Effectuer les recherches et comparer avec les définitions du cours.
Les définitions appartiennent à un vocabulaire scientifique.