Énergie Cycle de l’Eau professeur patrice FRANCOUR francour@unice. fr – 04 92 07 68 32 Ecosystème : un système traversé en permanence par un flux d’énergie Raymond Lindeman donna en 1 942 au concept d’écosystème proposé par Tansley (1937) l’extension qu’ – un écosystème est biotiques ou vivants des éléments abiotiq os or 23 Snipe to View nextÇEge rd’hui : des éléments • cet ensemble est soumis des t ux energ tiques et à des relations trophiques.
On parle alors d’approche trophique-dynamique ou tropho- dynamique Autrement dit, chaque niveau n de l’écosystème est traité par Lindeman comme un ystème thermodynamique échangeant de l’énergie avec son environnement biotique et abiotique Il est en outre considéré pour la première fois comme un système indépendant et peut-être même autosuffisant. Cette nouvelle information conceptuelle apportée par Lindeman est encore aujourd’hui un élément important de la définition de molécules organiques.
Altération de la couche (pas de « trou mais concentration < 220 Dobson; normale = 300; unités Dobson expriment la totalité de l'ozone dans une colonne qul part du sol et traverse toute l'atmosphère) implique donc une moindre filtration. Situation au 13 septembre 2008 Malgré le Protocole de Montréal (16 septembre 1987; suppression à terme des rejets de CFC), pas de diminution car restent longtemps dans fatmosphère : 60 à 120 années (voir cours sur Effet de Serre) http://ozonewatch. sfc. nasagov/ Attention : • Ozone de la stratosphère (haute altitude) et de la troposphère niveau du sol) = la même molécule mais pas les mêmes effets • Ozone de la stratosphère Protection contre les ultra violets • Ozone au niveau du sol = indicateur de pollution de l'atmosphère; impact sur la santé (atteintes pulmonaires, augmentation de la sensibilité aux allergènes).
Se forme sous l’action du rayonnement solaire (UV) à partir de précurseurs (N02 — échappement de voitures, fumées usines, incinérateurs, feus de forêt) Rayonnement solaire presque toute l’énergie nécessaire pour la production biomasse et le maintien de l’intégrité du système provient du rayonnement solaire. 42% de l’énergie solaire dans le visible. La moitié (21%) utilisable pour la PAGF 3 d’altérer les molécules, en particulier les molécules organiques.
Altération de la couche (pas de « trou », mais concentration < 220 Dobson; expriment la totalité de l'ozone dans une colonne qui part du sol Ultraviolet absorbé également par faible couche d'eau. Raison pour laquelle la vie est apparue dans l'eau en attendant la formation de la couche d'ozone. Mais ultraviolets également nécessaires car contribuent à la synthèse d'un précurseur de la vitamine D.
Rappel : la vitamine D Vitamine D = calcitriol UV transforment le 7-déhydrocholestérol en provitamine D puis en cholécalciférol vitamine DB calciol) au niveau de l’épiderme Produits transportés dans le sang, liés à une protéine de transport de la vitamine D (a-globuline) Dans le foie, le cholécalclférol est transformé en 25-OH- holécalciférol (z calidiol), une forme de stockage (demi-vie = IS jours) Formation finale du 1,25-(0H)2-cholécalciférol (z vitamine D) est faite dans le rein Déficit en vitamine D (en réalité en DB) provoque un rachitisme ( ostéomalacie) Présence de peux claires au nord et de peaux sombres au sud – adaptation Seule exception connue : les lapons.
Apport essentiel de vitamine D : poissons Rayonnement solaire et Pyramide des énergies Consommateur 3 3 1 / 10ème proposée par Lindeman : environ 1/10 de l’énergie d’un niveau est transmise au suivant sauf entre soleil et autotrophe : 1/100ème Rayonnement solaire et Absorptions Ces Absorptions diverses induisent conséquences écologiques nombreuses : des échauffements aux – élévation de la température du milieu ambiant évaporation de liquide mise en mouvement de fluides par inégales répartitions des ces échauffements en fonction latitude, altitude et saison. Les bilans énergétiques classiques ne concernent habituellement que les quantités d’énergie qui entrent dans la biomasse par photosynthèse ou chimiosynthèse, transitent dans les chaînes alimentaires et sont finalement dégradées en chaleur lors respiration et fermentation.
P, ce qui passe ? l’échelon supérieur – + ce qui entre (l) – les fèces (F) – les pertes de chaleur (R) Peut être complexifié avec la reproduction ou 3 des écosystèmes; c’est Pénergie auxiliaire de l’écosystème (terme dû à Margalef). Énergie Auxlliaire et Mouvements une partie fondamentale de cette énergie est consacrée à la mise mouvement des fluides (« gigantesque circulation sanguine ») : mouvement de l’air et de l’eau à la suite des échauffements différentiels. • la plante dépense 36 fois plus d’énergie pour transpirer (afin de pouvoir absorber des nutriments par ces racines) que pour hotosynthétiser • mouvement et circulation des masses d’eau dans les océans ou les lacs – remise en circulation des nutriments qui s’accumulent dans la zone aphotique (pas de photosynthèse).
Turbulence en milieu aquatique: influence sur le renouvellement des nutriments (d’après Frontier et Pichod-Viale, 1995) Énergie Auxiliaire et Mouvements Une partie fondamentale de cette énergie est consacrée à la mise de pouvoir absorber des nutriments ar ces racines) que pour PAGF s 3 américain), en observant la répartition des sargasses en surface lors d’une croisière en Atlantique (1938). Les différentes Énergies Auxiliaires Cette énergie auxiliaire est purement physique : on parle d’énergie auxiliaire primaire. On parle d’énergie auxiliaire secondaire quand les êtres vivants eux-mêmes sont impliqués. •la croissance d’une plante en hauteur permet de l’amener plus prêt de la lumière afin d’optimiser la photosynthèse.
Une partie de l’énergie issue de la photosynthèse est donc investie dans cette croissance (Cliché PF) La croissance dune plante en hauteur permet de l’amener plus prêt de la lumière afin d’optimiser la photosynthèse. une partie de fénergie issue de la hotosynthèse est donc investie dans cette croissance Pour les organismes filtreurs (milieu aquatique), Pédification d’une structure perpendiculaire au courant permet d’optimiser la capture de particules en pleine eau (ex. de la Gorgone Lophogorgia ceratophyta). Les différentes Énergies PAGF 6 3 rubrum, et un Madréporaire, Madracis pharensis) Les différentes Énergies Auxlliaires eux-mêmes sont impliqués ‘la croissance d’une plante en hauteur permet de l’amener plus prêt de la lumière afin d ‘optimiser la photosynthèse. ne partie cette crossance •les structures édifiées permettent de protéger l’individu récifs coralliens) •les déplacements des animaux (ex: migrations) peuvent permettre d’optimiser la recherche de nourriture Les déplacements des animaux (ex: migration des Mégaptères) peuvent Zone de reproduction Zone d’alimentation On parle d’énergie auxilialre secondaire quand les êtres vlvants prêt de la lumière afin d ‘optimiser la hotosynthèse. une partie de l’énereie issue de la ph st donc investie dans PAGF 7 3 herbier de Cymodocea nodosa) Ingestlon de sédiment et Turn-over par les Holothuries d’un herbier à Posidonia oceanica (Parc national de Port-Cros) Station Herbier superficiel, calme Herbier superficiel agité Herbier Profond (>10m) Ingestion (kg PS/m2/an) 19 à 21 8à10 10 Turn-Over 6 mois 12 mois (d’après Francour, 1990) Individu 8 3 Une molécule d’eau est semi-polarisée car les 3 atomes forment un angle de 104. 0 : la charge négative de l’atome Oxygène n’est donc pas compensée par les charges positives des atomes d’hydrogène A cause de cette semi-polarité, les molécules s’amassent en « supermolécules mal jointes, comportant 2 ? 3 molécules unitaires. A cause de la nature semipolaire des liaisons O-H, les molécules d’eau adjacentes forment des liaisons non-covalentes ponts hydrogènes : tirets noirs). Bien que la durée de vie d’une liaison soit très faible (10-10à 10-11 s), statistiquement une partie des molecules se trouvent liées en permanence. (d’après Eckert, 1999, page 42) Ces liaisons assurent également une cohésion de l’eau. Cette propriété est par exemple utile quand l’eau se déplace dans les faisceaux de xylème (bols, arbre) pour lutter contre la gravlté.
Eau : Propriétés physiques •Trois phases (états) : solide lace nei e), liquide (eau libre, brouillard), gazeuse (vape salée à -20C En refroidissant l’eau se contracte. En dessous de +40C, la proportion de upermalécules augmente. Comme elles prennent plus de place, le « volume » augmente et la densité diminue. A la température de congélation, le volume est de 10% supérieur. Très peu de corps (cuivre, bismuth) ont cette propriété. Conséquence : l’eau d’un lac se refroidit entièrement à 40C avant de geler et la glace reste en surface, sans que toute la masse d’eau gèle. Refroidissement à 40C et descente Si le refroidissement continue, une couche de glace se forme en surface : la vie continue dessous ! Progressivement, toute la colonne d’eau, en commençant par le fond est à 40C
