Les cycles biogéochimiques

La 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 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 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 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 CO2 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. http://membres.lycos.fr/boucherstmaur/ pas bon 2012

La photosynthèse Trouver video http://www.labetterave.com/admin/upload/photosynthese/photosynthese.html http://www.labetterave.com/admin/upload/photosynthese/photosynthese.html

Le 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 Observer chloroplaste: préparation humide

Observation 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 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 carbone Voir diagramme dans le livre page : 15

Le 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) 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 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 serre Vidéo

Le 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’azote

Introduction (NPC) Trouvons une explication… 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… Félix utilise de l’engrais!

Introduction Engrais: Azote - importance pour humain: 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’azote (NPC) 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.

Le cycle de l’azote Le cycle se complète en trois phases: Fixation de l’azote Nitrification Dénitrification

N2 Meurent en présence d’O2 NO3- NH3 H2O NH3 (H+ + NH3) NH4+ NO2-

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

Importance de ces plantes pour le sol? Possèdent bactéries dans nodules capables de fixer azote!

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) Voir feuille reproductible 2-10

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

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. Effet positif. Faire travail sur la rotation des champs.

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) 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 douce (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 douce (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

Clip 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’atmosphère (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. Film: La pollution venue du ciel (ONF)

Pluies acides Pluies acides pH inférieur à 5,3                                                                      Pluies acides pH inférieur à 5,3 Préparer labo acidité du sol voir Carrefour 9 p.40

Les pluies acides (voir tableau) Effets dévastateurs des pluies acides Plusieurs effets dévastateurs sur les forêts! Acidité dans le sol = arbres morts!

Les pluies acides (voir tableau) Les forêts d’érables aussi ont été affectés! Impact sur les érablières! (NPC) radio canada archives: http://archives.radio- canada.ca/environnement/poll ution/clips/3504/ Anhydre sulfureux provenant des industries entraîne pluies acides et attaque pigments des arbres dont la chlorophylle Photosynthèse est affectée Démonstration avec la plante….

Les pluies acides

Les effets sur la biodiversité (voir tableau) 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 biodiversité (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? Les animaux qui mangent ces plantes manquent de nourriture et leur population diminue !

Pluies acides et biodiversité (voir tableau) Menaces pour l’anguille d’Amérique http://publications.gc.ca/collections/collection_2011/mpo-dfo/Fs114-24-2011-fra.pdf http://www.youtube.com/watch?v=qgz60HE6Lfg

Pluies acides et biodiversité NPC 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) 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 biodiversité (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) Journée où l’air est pur à Québec Journée de smog hivernal où on observe que les polluants sont piégés près du sol

Le Smog (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) RÉSULTATS: SMOG entraîne nombreux problèmes respiratoires (surtout chez asthmatiques) et taux supérieur de mortalité attribuable à ces troubles.