Cours 4 - Les écosystèmes Flashcards
Que doit comprendre un écosystème (5)?
- Un environnement inorganique (biotope)
- Un compartiment de production primaire (autotrophes)
- Une espèce décomposant les déchets et résidus (décomposeurs)
- Un fluide (eau, air ou les deux)
- Un flux d’énergie et une circulation de matière (cycles d’éléments chimiques)
Vrai ou faux
Le maintien de la permanence de la vie est une caractéristique des écosystèmes et non des individus ou des populations?
Vrai
L’écosystème fonctionne parce qu’il est vivant, parce que les organismes qui le composent sont vivants. Si tous les organismes meurent, l’écosystème ne fonctionne plus.
Par quel processus les décomposeurs transforment la matière organique en éléments minéraux et émettent du CO2?
Par la respiration
Vrai ou faux
Dans la pyramide qui organise l’écosystème, chaque compartiment produit plus d’énergie que le précédent?
Faux
Chaque compartiment produit moins d’énergie que le précédent (il y a perte lorsque l’on passe des producteurs primaires aux consommateurs primaires, et ainsi de suite)
MÊME DANS LES ÉCOSYSTÈMES AQUATIQUES
Quelle est la différence entre le cycle de l’énergie dans l’écosystème et le cycle de la matière organique?
L’énergie circule dans les écosystèmes et nécessite un apport constant de source externe (Soleil). L’énergie ne peut pas être recyclée.
La matière organique est recyclée dans un écosystème.
Quels individus (producteurs 1, consomm 1, consomm 2, consomm 3) sont les plus sujets à une extinction?
Les niveaux trophiques supérieurs (consommateurs secondaires ou consommateurs tertiaires) parce que les niveaux élevés contiennent relativement peu d’individus (lien avec la pyramide d’abondance).
Pourquoi la pyramide de la biomasse est-elle inversée dans un écosystème aquatique?
Est-ce que la pyramide de l’énergie est inversée aussi?
La pyramide de la biomasse est inversée car le phytoplancton est consommé très rapidement (biomasse plus faible, mais temps de renouvellement assez rapide pour subsister). Puisque le phytoplancton se renouvelle assez rapidement, il peut servir de nourriture à une biomasse de zooplankton plus grosse que la sienne.
Non, la pyramide de l’énergie n’est pas inversée, puisque la productivité du phytoplancton est plus grande que celle du zooplancton.
Pourquoi dit-on que la productivité primaire est la porte d’entrée de l’énergie dans l’écosystème?
Parce que les producteurs captent l’énergie solaire et la transforme en énergie chimique, emmagasinée sous forme de matière organique.
Comment définit-on la productivité d’un écosystème?
Le gain en matière organique par unité de surface (écosystème terrestre) ou unité de volume (écosystème aquatique), par unité de temps.
Qu’est-ce que la productivité primaire brute? (Gross primary productivity, GPP)
Le taux total d’énergie assimilée par les autotrophes (plantes, photosynthèse), par unité de surface, par unité de temps.
«Tout ce qui est produit»
Qu’est-ce que la product primaire nette (net primary productivity, NPP)? Comment la calcule-t-on?
NPP = Le taux de stockage de l’énergie sous forme de matière organique (après la respiration faite par les autotrophes, R)
NPP= GPP-R
Comment appelle-t-on la respiration faite par les autotrophes? Quel est le principe, par rapport à l’énergie totale produite?
Le catabolisme = une partie de la matière synthétisée par les autotrophes sera dégradée par ces mêmes autotrophes lors de la respiration.
Ils dégradent une partie de la matière qu’ils ont synthétisé pour récupérer l’énergie (sous forme d’ATP) qu’elles ont besoin.
NPP = GPP - R
Que signifie chaque terme?
NPP = productivité primaire nette, soit le taux de stockage de l’énergie sous forme de matière organique. (C’est la quantité d’énergie chimique emmagasinée que les consommateurs de l’écosystème pourront utiliser)
GPP = Productivité primaire brute, soit la quantité d’énergie provenant de la lumière qui est convertie en énergie chimique sous forme de molécules, par unité de temps.
R= respiration des autotrophes (catabolisme). La respiration des autres organismes non-autotrophes de l’écosystème ne doit PAS être prise en compte.
Qu’est-ce que qui fait varier la productivité primaire dans les écosystèmes terrestres? Pourquoi dit-on qu’ils ont des effets concomitants / reliés?
Dans les écosystèmes aquatiques?
- Température
- Précipitations
Effets concomitants parce quand il fait plus chaud -> plus d’évapotranspiration -> plus de vapeur -> plus de décharges d’eau -> plus de précipitations - Apport en lumière
- Température
- Teneur de l’eau en sels minéraux nutritifs
Ou se trouvent les écosystèmes terrestres les plus productifs?
Les régions les plus productives sont les zones tropicales et équatoriales
Dans un écosystème aquatique, quand la productivité est-elle plus élevée (3) ?
- Quand les eaux sont plus chaudes
- Quand on se trouve plus près de la surface (plus de lumière et de chaleur)
- Quand les eaux sont plus riches en nutriments
Est-ce qu’une espèce avec une biomasse faible peut avoir une productivité plus élevée ou égale à une espèce de grande biomasse?
Oui, car les deux (biomasse et productivité) ne sont pas nécessairement liés.
Condition : ils doivent être en bon état physiologique
Est-ce que la polymérisation de deux molécules libère de l’énergie ou l’emmagasine?
La polymérisation de deux + molécules emmagasine de l’énergie dans les liaisons.
La respiration AÉROBIE crée de l’énergie utilisable, stockée dans les liens de l’ATP. Combien d’ATP est créée lors de la respiration aérobie?
36 ATP
Quelles sont les trois différentes voies de fixation du CO2?
Voie en C3
Voie en C4
CAM
Qu’est-ce que la voie en C3?
Quel est le premier composé synthétisé?
Quelles espèces possèdent cette voie?
Comment est leur efficacité photosynthétique de nos jours?
La voie de fixation du carbone la plus ancienne.
Les plantes en C3 sont apparues en premier, car il y avait des grandes quantité de CO2 dans l’atmosphère réductrice.
Le premier composé synthétisé est un acide organique à 3 atomes de carbone : 3-phosphoglycérate
Utilise le RuBiSCO (photosynthèse)
Voie la plus répandue pour tous les algues, arbres, la plupart des espèces de régions tempérées, de nombreuses espèces cultivées
Leur efficacité photosynthétique n’est pas maximale de nos jours (puisque moins de CO2 dans l’air que ce qu’elles pourraient utiliser)
Qu’est-ce que la voie en C4? Quand est-elle apparue?
Comment se comparent-elles aux plantes en voie C3 face à leur productivité?
Comment est leur efficacité photosynthétique aujourd’hui?
Quelles espèces possèdent cette voie?
Voie la plus récente apparue dans l’évolution (il y a 30-40 Ma) quand les quantités de CO2 atmosphériques ont baissé (car photosynthèse est apparue).
Capable d’utiliser efficacement de plus faibles quantités de CO2. Besoin de 2x moins d’eau que les plantes en C3 (et d’énergie) pour produire une quantité équivalente de matière sèche.
Leur efficacité est presque maximale aujourd’hui.
Nombreuses dans les régions arides et tropicales.
L’augmentation de CO2 dans l’atmosphère suite aux changements climatiques favoriserait quel type de plantes (avec quelles voies de fixation du CO2)?
Voie C3, pour laquelle une augmentation de la concentration de CO2 augmente leur capacité de fixation.
Elles profiteraient de l’augmentation de la teneur de l’air en CO2.
Aujourd’hui, les plantes en C3 ne sont pas à leur efficacité photosynthétique maximale.
Qu’est-ce que la voie CAM?
Quel processus est à l’inverse des autres plantes chez les plantes CAM?
Quelles espèces possèdent cette voie?
Ouverture des stomates la nuit au lieu du jour (stomates ouverts le jour chez les autres plantes). Permet de limiter la déshydratation, mais empêche l’entrée de CO2 pendant le jour.
CO2 absorbé la nuit (quand les stomates sont ouverts); permet la fixation nocturne du CO2.
Présent surtout chez les plantes à faible productivité (cactus, broméliacées) de milieux très chauds…
Quelles sont les deux types de chaînes trophiques par lesquelles le flux d’énergie transite d’un niveau trophique à l’autre?
1- Les chaînes basées sur la production primaire et les herbivores
2- Les chaînes de décomposition, basées sur la matière organique morte et les organismes saprophages
L’énergie traverse les écosystèmes en _____ alors que la matière le fait en ______.
La transfert d’énergie d’un niveau trophique au suivant se fait toujours avec des ______ plus ou moins abondantes.
Énergie = flux
Matière = cycle (recyclage)
Pertes (respiration, entretien, production de la biomasse)
Qu’est-ce qu’un cycle biogéochimique?
Processus de transport et de transformation cyclique d’un élément ou d’un composé chimique entre les trois grandes composantes (réservoirs) de la biosphère
Qu’est-ce que
1) L’hydrosphère
2) La troposphère
3) La lithosphère
1) hydrosphère : parties de la terre ou l’eau est présente
2) Troposphère: Zone de la surface du sol jusqu’à 15 km au dessus
3) lithosphère : couche externe de la croûte terrestre constituée de plaques mobiles.
Quels 4 atomes forment l’essentiel de la matière organique?
Carbone
Azote
Oxygène
Hydrogène
CHAO
Quels sont les deux principaux types de cycles biogéochimiques?
Quels sont leurs réservoirs?
Que sont les cycles hybrides? Exemple de cycle hybride?
Cycles gazeux : réservoirs = atmosphère et océans
Cycles sédimentaires : réservoirs = sol, roche, minéraux
Cycles hybrides : leurs réservoirs sont autant dans la lithosphère (sédimentaire) que dans l’atmosphère. Ex: cycle du soufre
Quel % de l’eau totale de l’hydrosphère est douce et disponible?
Quel % de l’eau est salée?
Est-ce que le cycle de l’eau est un cycle biogéochimique?
0,6%
97%
Pas à proprement parler, non, parce que ce n’est pas quelque chose de vivant, mais c’est nécessaire à la vie
Qu’est-ce que la dénitrification?
Faite par les bactéries dénitrifiantes, transformation des nitrates (NO3-) en azote atmosphérique (N2)
Quelles sont les deux formes bio disponibles de l’azote pour les plantes?
NH4+ (ammonium)
NO3- (Nitrate)
Pourquoi les nitrites sont-ils en faible quantité dans le milieu?
Ils sont très volatiles
Quelles sont les voies d’entrées de l’azote dans l’écosystème?
- Dépôts atmosphériques
- Pluies, neiges, brouillard
- Dépôts secs : aérosols, particules
- Formes biodisponibles pour les plantes - Fixation biologique : N2 donne du NH3
- Bactéries en symbiose avec les plantes
- Bactéries libres du sol
- Cyanobactéries
Qu’est-ce que l’ammonification?
Faite par les bactéries ammonifiantes, décomposent le humus du sol (contenant des matières organiques diverses et des déchets azotés) et libèrent le NH3
Humus -> NH3 -> NH4+
Qu’est-ce que la fixation bactérienne de l’azote?
Bactéries fixatrices d’azote (soit libres dans le sol, ou en symbiose avec les racines de plantes) fixent le N2 atmosphérique -> NH3 -> NH4+
Qu’est-ce que la nitrification? Quels sont les deux étapes?
- Bactéries nitrifiantes convertissent le NH4+ -> en NO2- (NITRITE)
- Bactéries nitrifiantes oxydent les nitrites NO2- en nitrates NO3-
Qu’est-ce que la dénitrification? Dans quels types de sols sont-ils en plus grande partie présents?
Bactéries dénitrifiantes transforment les NO3- (nitrates) en N2 atmosphérique
Comment l’azote peut-il se retrouver dans les sols, au niveau du cycle biogéochimique?
- Fixation bactérienne
- Fixation par les orages
Pourquoi l’ion nitrate est-il sujet au lessivage?
Ion nitrate = NO3-
Peu retenu par le sol puisque les particules du sol sont chargées négativement et l’ion nitrate aussi
Quels organismes peuvent faire de la fixation biologique de l’azote de l’atmosphère (2) ?
- Les bactéries fixatrices d’azote
- les cyanobactéries
Ou se trouve le plus grand réservoir de carbone?
Dans les oceans
Quelle proportion d’eau circule entre…
- L’océan et l’atmosphère marine
- La terre et l’atmosphère terrestre
- l’atmosphère marine - l’atmosphère terrestre et terre - oceans
- Plus d’évaporation d’eau depuis l’océan vers l’atmosphère marine que de précipitations.
- La terre reçoit plus de précipitations qu’elle n’envoie d’eau dans l’atmosphère terrestre.
- La même quantité d’eau passe de l’atmosphère MARINE À TERRESTRE (déplacement de nuages pt) que d’eau ne passe de LA TERRE AUX OCÉANS (ruissellement, eaux souterraines…)
Quels sont les réservoirs du cycle du carbone?
- L’hydrosphère (les océans)
- La lithosphère (roches carbonées : charbon, pétrole, gaz) et les roches carbonatées (CaCO3; craie)
- L’atmosphère (CO2)
Quel est le reservoir principal d’azote? Quel %?
L’atmosphère, 78% de l’air = N2
Le cycle du phosphore possède quel réservoir? C’est donc un cycle _______
Réservoir minéral (lithosphère). Pas de réservoir atmosphérique
C’est un cycle sédimentaire
Presque tout le phosphore disponible pour les écosystèmes terrestres provient de ____________
L’altération de minéraux
Vrai ou faux
Si on enrichit excessivement un sol en phosphate, on popularity observer l’eutrophisation
Faux, l’eutrophisation est l’enrichissement excessif d’un écosystème AQUATIQUE d’un élément nutritif
Dans les eaux douces, quel élément est responsable de l’eutrophisation? Et dans les eaux côtières?
Eaux douces = phosphore
Eaux côtières = azote
Le réservoir de phosphate dans les sédiments peut être sous forme de phosphate (FORMULE), soit la forme _____ et ______, ou peut être fixé dans le sol (relié à une autre molécule)
Phosphate : PO4^3- , forme libre et réactive (non liée a une autre molécule )
Pourquoi annonce-t-on une pénurie de Phosphore à l’échelle planétaire?
- Le phosphore ne se trouve pas partout sur la planète
- Utilisation massive du phosphore, épuisement de la ressource
- une grande partie du phosphore gaspillé par des pratiques agricoles inadéquates n’est pas récupérable et est perdue dans les sols et dans l’eau
Le cycle du soufre est un cycle _____ parce que ______
Cycle du soufre est un cycle hybride, parce qu’il a des phases gazeuses et des phases sédimentaires (les réservoirs sont donc autant dans l’atmosphère, dans les oceans que dans le sol, la roche et les minéraux)
Le cycle du soufre a des réservoirs dans la croute terrestre et dans l’atmosphère
COmment le soufre est-il envoyé dans l’atmosphère?
- Combustion fossiles, volcans, échanges gazeux à la surface des oceans, décomposition
Le soufre est d’abord sous forme _____, puis par interaction rapide avec l’oxygène, devient ______ dissout dans les ____________, puis transformé en H2SO4, de l’ _______________
H2S
SO2
Gouttelettes d’eau des nuages
Acide sulfurique (H2SO4)
Comment se forment les pluies acides?
Le SO2 dissous dans les gouttelettes d’eau des nuages se transforme en H2SO4 (acide sulfurique).
Les pluies acides sont donc des pluies avec de l’acide sulfurique
Comment le soufre peut-il partir de la lithosphere pour se rendre jusqu’à l’atmosphère?
- Volcans (peuvent être terrestres ou sous marins)
- Combustion fossile
Comment le soufre peut-il partir du réservoir de la lithosphère et aller vers l’hydrosphère?
Par érosion des roches sédimentaires sous marines.
Quel est le réservoir majeur de l’oxygène libre?
Quels sont les autres réservoirs d’oxygène?
Atmosphère (vapeur d’eau; photosynthèse)
Eau et CO2 (pas sous forme libre, donc pas utilisable directement)
Quelle est la différence entre le cycle de nutriments dans les écosystèmes et les cycles biogéochimiques?
Quels sont les points communs?
Cycle biogéochimiques : plus grande échelle (processus globaux), cycle «fermé», boucle qui tourne. Processus globaux qui régulent la disponibilité des éléments sur la planète
Cycle interne : plus petite échelle géographique, cycle plus ouvert: de la matière y entre (intrants) et en sort (extrants) parce qu’une partie de la matière minérale sera évacuée. La partie perdue (extrants) devra être remplacée. Assurent le recyclage des éléments nutritifs.
Points communs : transformation de la matiere d’un état à l’autre
Comment le carbone et l’azote entrent dans un écosystème?
Le phosphore et le calcium?
C et N : (cycle gazeux) entrent par l’atmosphère
Ca et P : (cycles sédimentaires) entrent par l’altération de la roche et des minéraux
Pourquoi doit-on compenser les pertes (extrants) dans un cycle de nutriment à l’intérieur d’un écosystème?
Pour garder un équilibre, si non ça affecte la biomasse et la productivité
Dans la plupart des écosystèmes, les nutriments présents sous forme de __________ représentent une grande proportion de l’ensemble des nutriments disponibles
Matière organique
Vrai ou faux
Une grande partie de la matière organique est recyclée annuellement.
Faux, ce n’est qu’une petite partie de la matière organique qui est recyclée annuellement. La majorité est stockée plus longtemps dans l’humus et le sol. Le temps de résidence dépend des écosystèmes
Quelle est la différence majeure entre les écosystèmes terrestres et aquatiques au niveau de la zone de decomposition?
Dans les écosystèmes aquatiques, la zone de decomposition de la matière organique est souvent dissociée de la zone de production primaire (alors que dans un écosystème terrestre, au pied des arbres = zone de production primaire et zone de décomposition)
Dans les lacs et les étangs, de quoi dépend la disponibilité des nutriments?
- Dépend du lien entre la surface et la profondeur, puisque le stockage des nutriments en profondeur rend souvent la matière indisponible
Quand sont les brassages saisonniers?
Généralement combien de brassages se font dans les plans d’eau (surtout pour les régions tempérées)
Automne, hiver ou printemps
1 ou 2
À quel moment la température de l’eau d’un lac est-elle la plus homogène?
En hiver. Un coup de vent peut faire brasser facilement la colonne d’eau.
Comment s’appelle la zone de stratification de l’eau dans un lac?
La zone de métalimnion
Quand les nutriments sont-ils le plus abondants dans un lac? Quel est le lien avec la température et la lumière?
Hiver - début printemps.
Si plus chaud et plus éclairé (été, printemps)= plus de consommation des nutriments pour alimenter la photosynthèse => baisse en nutriments.
Automne commence a baisser
La productivité augmente avec l’augmentation de _____ et de ______
Apport en lumière et température
Quand est-ce qu’un lac a la meilleure productivité primaire nette?
fin printemps début été
Que se passe-t-il avec l’eau quand on traverse une zone de métalimnion?
L’eau devient plus froide et plus dense. Un coup de vent fera brasser la surface uniquement.
Pourquoi dans les eaux courantes, on dit que la rétention de nutriments est encore plus difficile? Peut-on parler d’un cycle de nutriment?
Parce que les nutriments ne peuvent pas sédimenter au fond. Ils doivent être retenus par des troncs d’arbres ou des rocs pour que les détritus restent en place.
Pas vraiment de cycle de nutriments
Quand retrouve ton le plus de thermoclines dans un lac? [saison]
En été
Les écosystèmes aquatiques ________ (situés à l’interface entre la terre et la mer) sont parmi les plus productifs
Côtiers
Les nutriments des écosystèmes côtiers proviennent de (3)
- Du sol, par ruissellement
- Des cours d’eau qui se jettent dans la mer
- De la mer elle-même
Les nutriments arrivent d’un peu partout, donc très productifs
