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Le soleil ne chauffe pas directement l'air mais bien les objets solides (le terre) ou liquides (la mer) qui a leur tours réchauffe l'air. Dans une Serre,

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1 Le soleil ne chauffe pas directement l'air mais bien les objets solides (le terre) ou liquides (la mer) qui a leur tours réchauffe l'air. Dans une Serre, les rayons du soleil passent à travers les vitres. Ils chauffent les plantes et les autres objets solides, et donc, ils réchauffent l'air. Comme nous sommes dans un espace clos, l'ait chaud ne peut pas s'échapper. L'atmosphère terrestre est le théâtre d'un processus similaire. Les rayons du soleil traversent l'atmosphère transparente et réchauffent les continents et les mers. La couche inférieure de l'atmosphère est ensuite réchauffée en entrant en contact avec la terre et les océans réchauffés. L'air en tant que tel n'est pas chauffé par le Soleil. Une partie de la chaleur émise par la terre repart dans l'espace. S'il en était ainsi, la température moyenne de la terre serait de -18°C, soit 33°C de moins que la température moyenne actuelle de la terre. Il ferait ainsi bien plus froid quau cours des périodes glaciaires. Cette chaleur est en partie absorbée par les molécules de ces gaz à effet de serre. Puis elle est restituée en direction de latmosphère, assurant ainsi un climat confortable. Leffet de serre ne constitue pas en soi un problème. Bien au contraire, comme tout le monde le sait, il est indispensable à la vie sur terre. Mais depuis la fin du dix-neuvième siècle, on assiste à une augmentation massive des niveaux de CO2. Sources https://www.planetseed.com/fr/node/15512 Schlumberger Excellence in Educational Development Document 1 : Leffet de serre (pour information)

2 Le plancton et d'autres organismes marin utilisent le CO 2 dissout dans l'eau (sous forme de carbonate (HCO 3 - )) ou prélevé dans leur nourriture pour constituer leurs squelettes et coquilles à base de calcaire minéral CaCO 3. (Ca (HCO 3 ) - CaCO 3 +CO 2 +H 2 O). Les squelettes et coquilles calcaires tombent finalement en une « pluie » continue (dite « neige marine ») dans les fonds marins où ils sédimentent lentement pour former les roches sédimentaires. La sédimentation des coquilles est à l'origine de la plupart des roches contenant du calcaire (craies, calcaire, marne etc.). Ce calcaire ou carbonate de calcium (CaCO 3 ) reste stocké pendant des centaines de millions d'années (délai de renouvellement moyen : 330 millions d'années) Source : wikipédia, mai Document 2 : océans, puits de carbone

3 En sachant que : 1) Le réchauffement climatique augmente la température des eaux 2) Le CO 2 dissout dans leau implique une acidification de locéan Depuis le début de lère industrielle, la concentration de gaz carbonique dans latmosphère a fortement augmenté. Une des préoccupations actuelles des océanographes est de comprendre le devenir de ce gaz dans le milieu marin. Dans leau de mer, le gaz carbonique se dissout et ce dautant plus que leau est froide. Le carbone est ensuite soit entraîné par les courants marins, soit assimilé par le « vivant ». Les algues (phytoplancton) le fixent, puis ces algues sont broutées par des animaux (zooplancton). Cette chaîne de vie produit des déchets : excrétions, cadavres… Une grande partie de ces déchets sera à nouveau dissoute, libérant carbone et sels minéraux. Le suivi du carbone dans locéan requiert donc la mesure des propriétés de leau et également de la vie qui sy développe. Certaines de ces mesures se font de façon répétitive, afin dobserver la réponse de locéan au changement climatique. En plus des échanges mécaniques liés à la formation des eaux de fond, les eaux froides de l'océan Austral jouent un rôle très important dans le cycle du carbone car, à travers le phytoplancton et l'ensemble de la chaîne trophique, un volume significatif de carbone est progressivement stocké dans la masse de locéan mondial. Les scientifiques parlent de « puits de CO 2 » qui participent à la régulation de la teneur en gaz à effet de serre de l'atmosphère terrestre, en emprisonnant le CO 2 pour des siècles au fond des océans. Chaque année, locéan mondial échange naturellement avec latmosphère 90 milliards de tonnes de carbone. En plus du cycle naturel, il engloutit chaque année environ la moitié du CO2 émis dans latmosphère par les activités humaines, soit deux milliards de tonnes de carbone supplémentaires. Des études récentes semblent montrer que le puits de carbone dans l'océan Austral a cessé d'augmenter. Source : Climat, une enquète aux pôles, site du cnrs Document 3 : océans, puits de carbone (2) A laide des informations ci-dessus et de tes connaissances, réponds aux questions suivantes Si le CO 2 augmente de trop, 1) Que va-t-il se passer un niveau de la température globale de la terre? Des océans ? 2) Explique quels effets une augmentation de la température des océans pourrait avoir sur le cycle du carbone 3) Si malgré tout une grande quantité de CO 2 était absorbé par les océans, que pourrait-il se passer de néfaste concernant ce cycle du carbone ?

4 Le cycle du carbone est un exemple idéal pour comprendre la relation entre les différentes enveloppes terrestres. En effet, il est présent sous différentes formes dans chacune de celles-ci : On trouve du carbone essentiellement dans la lithosphère, réserve de carbone minéral, sous forme de CaCO 3 ( Gigatonnes). On y trouve également Gt de carbone dans la matière organique fossile : charbon, pétrole, gaz. La formation de ces roches non minéralisées est due à lenfouissement rapide de grosses quantités de matière organique. Exploités par lHomme pour des raisons énergétiques, ces gisements ne sont pas renouvelables. C'est pourquoi les sociétés humaines se tournent aujourd'hui vers de nouvelles solutions énergétiques. Le carbone est également présent en grande quantité dans lhydrosphère avec Gt de CO2 dissous ; principalement sous forme de HCO 3 -, mais également sous forme de CO Latmosphère a une teneur très faible en CO 2. Les 770 Gt qui sy trouvent ne représentent que 0.035% de la masse totale. Comparativement, Mars et Vénus ont une atmosphère composée de plus de 90% de CO 2. Les être vivants de la biosphère sont constitués de carbone (principal composant des protides, lipides et glucides). Ce réservoir est estimé à 600 Gt. De plus, les sols et les détritus issus de l'activité des êtres vivants représentent quant à eux un réservoir 4 fois plus important avec Gt de carbone. Source : cnrs : le cycle du carbone Document 4 : Les réservoirs de carbone (pour information)

5 Latmosphère terrestre se compose de près de 80 % dazote moléculaire (N 2 ). L'azote atmosphérique ne peut-être directement utilisé par les plantes pour fabriquer les molécules organiques azotées dont elles auront besoin. En effet, les plantes ne peuvent fixer que l'azote sous forme de nitrate (NO 3 - ) ou en ammonium (NH 4 + ). On parle dassimilation des nitrates. Contrairement aux autres minéraux, NO 3 - et NH 4 + ne proviennent pas de la désagrégation de la roche mère mais bien du recyclage de la matière organique. La décomposition de lhumus constitue en effet, à court terme, la source principale de minéraux azotés. Une autre manière demmagasiner lazote dans le sol est le processus de fixation de lazote. Ce processus consiste à transformer de lazote atmosphérique en ammoniac (NH 3 ). Seuls quelques procaryotes ont la capacité de fixer le diazote atmosphérique. Il sagit : 1) De certaines bactéries du sol 2) Des bactéries des nodules des légumineuses Les légumineuses abritent à leurs racines une flore bactérienne bien particulière. Ces bactéries (Rhizobuim) vivent dans les nodosités des racines et sont en symbiose avec les plantes. La plante fournit aux bactéries des sucres et des protections, tandis que les bactéries fournissent à la plante des nitrates qu'elles fabriquent directement à partir de l'azote atmosphérique grâce à une enzyme la nitrogénase. 3) Quelques cyanobactéries fixent le diazote dans les écosystèmes aquatiques. Les organismes fixateurs dazote libèrent lammoniac (NH 3 ) qui na pas servit à leurs besoins métaboliques, les mettant ainsi à la disposition des autres organismes. Il faut noter que la transformation de l'azote atmosphérique en nitrate peut aussi s'effectuer sous laction des décharges électriques (ou orages). En effet, les hautes pressions et hautes températures engendrées au voisinage d'un éclair induisent la formation d'oxyde d'azote dans l'atmosphère. Dautre part, la production industrielle dengrais fixe une quantité non négligeable de diazote; les engrais forment en effet une part importante de la matière azotée et dans leau des régions agricoles (et causent des problèmes écologiques). Bien que les végétaux puissent utiliser lammoniac directement, la majeure partie de lammoniac du sol sert de source dénergie à des bactéries aérobies; ces bactéries oxydent lammoniac en nitrite (NO 2 - ), puis en nitrate (NO 3 - ) dans un processus appelé nitrification. Les végétaux incorporent le nitrate et lincorpore à des composés organiques comme les acides aminés. Les animaux ne peuvent assimiler que lazote organique en mangeant les végétaux ou dautres animaux. Certaines bactéries tirent loxygène nécessaire à leur métabolisme du nitrate plutôt que de loxygène moléculaire. A la suite de ce processus de dénitrification, une certaine quantité de nitrate est reconvertie en diazote et renvoyé dans latmosphère. Beaucoup de bactéries et deucaryotes décomposent lazote organique en ammoniac, un processus appelé ammonification. Les détritivores en particulier renvoie ainsi une grande quantité dazote dans le sol. NB : les processus de fixation dazote et de dénitrification sont moins important, en terme de recyclage de lazote, que le processus dammonification.En effet, bien que la fixation dazote ait fortement contribué au réservoir dazote disponible, elle ne fournit quune petite partie de lazote assimilé chaque année par les plantes.. Cependant de nombreuses espèces végétales doivent sassocier à des bactéries fixatrices dazote pour obtenir ce nutriment essentiel sous une forme assimilable. Sources : Biologie, Campbell, p Document 5 : Le cycle de lazote

6 Bactéries …………………. Bactéries …………………. Bactéries …………………. Bactéries …………………. Bactéries …………………. Document 6 : Le cycle de lazote Source : inspiré Campbell, figure Processus ……………….. Processus ……………….. Processus ……………….. Processus ……………….. décomposeurs Processus ………………..


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