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(c) McGraw Hill Ryerson 2007 2.2 Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes Les nutriments sont les substances chimiques nécessaires à la croissance.

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1 (c) McGraw Hill Ryerson Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes Les nutriments sont les substances chimiques nécessaires à la croissance et aux autres processus vitaux. Les nutriments voyagent dans la biosphère dans les cycles de nutriments ou échanges. Les nutriments accumulent souvent dans les régions appelés réservoirs. Sans intervention humaine, le montant de nutriments entrant dans un réservoir est égal au montant qui en sorte. Les activités humaines peuvent perturber léquilibre naturelle des cycles de nutriments. Le défrichage (land clearing), lagriculture, lexpansion urbaine, lexploitation minière, lindustrie et le transport motorisé peuvent augmenter les niveaux de nutriments plus vite quils soient absorber par les réservoirs par les processus biotiques et abiotiques naturels. Des quantités accrues de nutriments dans le biosphère peuvent avoir des effets considérables sur lenvironnement. Il y 5 éléments (nutriments chimiques) nécessaire à la vie: Le carbone, lhydrogène, loxygène, et lazote sont recyclés entre les organismes vivants et latmosphère. Les atomes de phosphore entrent dans lenvironnement par la roche sédimentaire. Voir pages

2 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle du Carbone Les atomes de carbone sont des unités fondamentaux dans les cellules de tout être vivant. Le carbone est aussi une composante essentielle des réactions chimiques qui soutiennent la vie (ex: respiration cellulaire; photosynthèse). Le carbone peut être réservé dans plusieurs endroits différents. Les réservoirs à court terme se trouvent dans la végétation terrestre et marins, les animaux terrestres et marins, dans le CO 2 dans latmosphère et dissoute dans les couches supérieurs de locéan. Les réservoirs à long terme se trouvent dans les eaux intermédiaires et profondes de locéan sous forme de CO 2 dissous; sur la terre, cest trouvé dans les gisements de charbon (coal), le pétrole, le gaz naturel et les sédiments marins et terrestres. La sédimentation retient plusieurs réservoirs à long terme de carbone. Les couches de sol et matière organique décomposant sont enterrées sur la terre et sous les océans. Lentement, sous énorme pression et pendant plusieurs années, le charbon, le pétrole et le gaz forment. Les couches de coquilles sont déposées en sédiments au fond de locéan, ce qui forme des roches en carbonates tel que le carbonate pendant plusieurs années. Les réservoirs de carbone sont aussi connus comme des dolines de carbone. Voir pages

3 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle du Carbone(continué) Le carbone est recyclé de plusieurs manières: La Photosynthèse: énergie du soleil permet le CO 2 et H 2 O de réagir 6CO 2 + 6H 2 O + lumière solaire C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Le carbone dans latmosphère est transformée par les plantes en glucides. La Photosynthèse a lieu aussi dans la cyanobactérie et lalgue dans les océans. La Respiration Cellulaire: les glucides libèrent lénergie dans les consommateurs C 6 H 12 O 6 + O 2 6CO 2 + 6H 2 O + énergie Lénergie libérée est utilisée pour la croissance, la réparation, et autres processus vitaux. La Décomposition: les décomposeurs dégradent de grandes quantités de cellulose Le Cellulose est une glucide que la plupart dorganismes ne peuvent pas décomposer. Les processus océaniques: le CO 2 dissout dans les eaux froides du Nord et les profondeurs Les courants océaniques coulent vers les tropiques où leau monte et libère le CO 2. Ce processus sappelle le mélange des eaux océaniques. Les éruptions et les feux – les éruptions volcaniques peuvent libérer le CO 2. Les feux de forêts libèrent aussi le CO 2. See pages

4 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle du Carbone(continué) Voir page 76 Le Cycle de Carbone

5 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle du Carbone(continué) Plusieurs activités humaines influencent le cycle de carbone. Depuis le début de la Révolution Industrielle (il y a 160 ans), les niveaux de CO 2 ont augmenté par 30 % due à laugmentation de la combustion des combustibles fossiles. Laccroit des niveaux de CO 2 dans les ans précédents était 1-3%. Le carbone est ramené des réservoirs à long terme plus vite que ça le ferrait naturellement lorsquon mine pour le charbon et fore pour le pétrole et le gaz.. Le CO 2 est un gaz qui cause leffet de serre, qui absorbe la chaleur dans latmosphère. La défrichage pour lagriculture et le développement urbaine réduit les plantes qui peuvent absorber et convertir le CO 2. La terre cultivée nenlève pas autant de CO 2 que la végétation naturelle le fait. page 77 La Défrichage pour lAgriculture Expansion Urbaine

6 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de lAzote Lazote est très important dans la structure de lADN et protéines. Dans les animaux, les protéines sont essentielles pour la fonction musculaire. Dans les plantes, lazote est important pour la croissance. Le réservoir dans latmosphère le plus large est en forme de N 2. A peu près 78 pourcent de latmosphère de la Terre est le gaz N 2. Lazote est aussi emmagasiné dans les océans, et comme la matière organique dans le sol. Les réservoirs plus petits dazote sont trouvés dans les écosystèmes terrestres et les lacs et les marais. Lazote est recyclé en utilisant les processus qui nécessitent les plantes: 1.La fixation de lazote 2.La Nitrification de lazote 3.Lassimilation See page 78

7 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de lAzote (continué) La fixation de lazote est la conversion du gaz N 2 dans les composé qui contiennent le nitrate (NO 3 – ) et lammonium (NH 4 + ). Les composés de nitrate et ammonium sont utilisés par les plantes. La fixation de lazote a lieu dans un de trois façons: 1.Dans latmosphère – les éclairs donnent lénergie nécessaire pour que le gaz N 2 réagit avec le gaz O 2 pour former des ions de nitrate ammonium. Les composé formés par ces ions entrent dans le sol via précipitation. Cela permet de fixer quune petite quantité de composé dazote. 2.Dans le sol – les bactéries fixatrices dazote tel que le Rhizobium convertissent le gaz N 2 aux ions dammonium Ces bactéries vivent dans les nodules de racines de légumes des pois etc. Les plantes fournissent les sucres, tandis que les bactéries fournissent les ions dazote. 3.Dans les étendues de leau – certains cyanobactéries convertissent N 2 en ammonium pendant le processus de la photosynthèse. See pages

8 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de lAzote(continué) La Nitrification a lieu lorsque certaines bactéries du sol convertissent ammonium. Ammonium est convertit aux nitrates (NO 3 – ) par les bactéries nitrifiantes. Ammonium est convertit à nitrite (NO 2 – ), ce qui est ensuite convertit à nitrate. Les Nitrates entrent les racines de plantes par le processus de lassimilation. Ces composés dazote sont incorporés dans les protéines de plantes. Les Herbivores mangent ensuite les plantes et utilisent lazote pour la production de protéines et lADN. Lazote est remit à latmosphère via la dénitrification. Les nitrates sont reconvertis au N 2 par les bactéries dénitrifiantes. Le N 2 est aussi remit à latmosphère à travers les éruptions volcaniques. Voir page 80 La Nitrification

9 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de lAzote(continué) See page 81 Lazote en excès dissout dans leau, et entre les cours deau pour être lessivé dans les lacs et océans. Les composés dazote devien- nent éventu- ellement piégés dans les roches sédimentaires et ne seront pas libérés avant que la roche subissent lérosion pour les centaines dannées.

10 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de lAzote(continué) Les activités humaines peuvent aussi affecter le cycle dazote. A cause des activités humains, le montant dazote dans lécosystème a doublé ces derniers 50 ans. La combustion des combustibles de fossiles et le traitement des eaux usées libèrent loxyde dazote (NO) et le dioxyde dazote (NO 2 ). La combustion libère aussi les composé dazote qui augmente la précipitation acide en forme dacide nitrique (HNO 3 ). Les pratiques agriculturales utilisent souvent les montants énormes dengrais contenant lazote. Lazote en excès est lessivé dabs les cours deau. Ca cause leutrophisation des algues aquatiques. La croissance excessive dalgues utilisent tout le CO 2 et O 2 et bloquent la lumière du soleil, ce qui tue beaucoup dorganismes aquatiques. Leutrophisation des algues peut aussi produire les neurotoxines qui peuvent empoisonner les animaux. Voir pages La pluie acide a endommagé ces arbres.

11 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de Phosphore Le phosphore est essential aux processus vitaux dans les plantes et animaux. Le phosphore fait partie dune molécule qui transportent de lénergie aux cellules. Le phosphore contribue au développement des racines, au renforcement de la tige, et la production de graines. Dans les animaux, le phosphore et le calcium sont importants pour les os forts. Le phosphore nest PAS emmagasiné dans latmosphère. Il est plutôt piégé dans les phosphates (PO 4 3–, HPO 4 2–, H 2 PO 4 – ) trouvées dans les roches et sédiments des fonds marins. La météorisation libère ces phosphates des roches. La météorisation chimique, via la précipitation acide ou les lichens, libère les phosphates. La météorisation physique, les processus tel que le vent, leau et le gel libèrent les phosphates. Les phosphates sont ensuite absorbées par les plantes, qui sont mangées par les animaux. La météorisation a seulement lieu lorsquil ya le soulèvement géologique, ce qui expose la roche à la météorisation. See pages

12 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Les Cycles de Nutriments: Cycle de Phosphore(continué) Les êtres humains ajoutent du phosphore en excès à l environ- nement via le forage pour les composants dengrais. Le phosphore en excès, ainsi que le potassium, entre ensuite dans les écosystèmes plus vite que les méthodes peuvent remplir de nouveaux les réservoirs naturels. Voir page 85 Les humains peuvent aussi réduire les réserves de phosphore. Le défrichage par brûlage libère le phosphore des arbres sous forme de cendres ce qui est déposé dans les cours deaux. Le Cycle de Phosphore

13 (c) McGraw Hill Ryerson 2007 Comment les changements dans les cycles de nutriments affectent la Biodiversité See pages Aucun changement important à nimporte quel de ces nutriments (C, H, O, N, or P) peut avoir un énorme effet sur la biodiversité. Les changements dans le cycle de carbone contribuent aux changements climatiques global warming. Les fluctuations petites dans la température et les variations dans les niveaux deau peuvent beaucoup affecter les écosystèmes. Ces changements influencent les autres organismes dans les réseaux alimentaires. Les concentrations élevées dazote permettent certaines espèces de plantes de supplanter dautres espèces, ce qui diminue les ressources pour toute espèce dans le réseau alimentaire. Les concentrations réduites de phosphore peut ralentir la production dalgues qui sont les producteurs importants dans les chaînes alimentaires. Le saumon est très sensible aux fluctuations de température.


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