Cycle de l'eau et cycles biogéochimiques - Examen 1 Flashcards
quels sont les trois éléments contrôlés par les boucles de rétroactions négatives?
- la disponibilité des nutriments
- la disponibilité de l’énergie
- la capacité du système à générer les nuriments
l’homéostasie d’un système est assurée par l’équilibre entre deux forces opposées, quelles sont-elles?
- la tendance des organismes à stocker les ressources sous forme des biomasse (structure biotique de l’écosystème)
- une force dissipative, soit la dégradation de la matière organique en composés inorganiques
Que signifie le temps de résidence en écologie?
temps moyen qu’une quantité donnée de matière demeure dans un écosystème
quel est cycle le plus important?
le cycle de l’eau, sans lequel les autres cycles ne pourraient exister
qu’englobe le réservoir planétaire?
toute l’eau contenue sur les masses continentales, les océans et l’atmosphère
nommez deux raisons rendant l’eau si importante en écologie?
- l’eau sert au transport des nutriments circulant dans un écosystème
- est la constituante inorganique la plus abondante dans la matière vivante
quel contrôle a l’énergie solaire sur le cycle de l’eau?
elle régule:
- les courants marins et atmosphériques
- les budgets énergétiques des écosystèmes
- l’équilibre hydrologique entre continents et océans
quel phénomène est responsable de la chaleur plus importante en Europe qu’en Amérique pour des mêmes latitudes?
le courant chaud du Gulf stream
quelle est la voie de circulation la plus importante malgré la petite quantité d’eau qu’elle contient?
l’atmosphère
quels sont les principaux processus (6) caractérisant le cycle de l’eau à l’échelle locale?
- Précipitation
- Interception
- Ruissellement
- Infiltration
- Rétention
- Évapotranspiration
quel est l’équivalent de 1cm de neige tombée en pluie?
1mm
définissez précipitation
qt. totale d’eau provenant de l’atmosphère (eau, neige, grêle)
définissez interception
partie des précipitation qui est retenue par la végétation avant d’atteindre le sol –> évaporation au-dessus du sol
définissez ruissellelement
partie des précipitations ou de l’eau de fusion nivale qui s’écoule à la surface du sol et des versants
définissez infiltration
processus par lequel l’eau pénètre dans un sol
de quels éléments dépend le niveau d’infiltration?
il est fonction du tapis végétal, de la pente et de la texture du sol
définissez rétention
maintien sur place d’une partie de l’eau des précipitations avant qu’elle ne rejoigne les cours d’eau
où survient principalement l’évaporation?
au-dessus des océans
à quel endroit est-ce que l’évaporation est la plus élevée ou pourquoi?
au niveau de l’Équateur en raison de la chaleur
définissez l’évapotranspiration
phénomène naturel réunissant à la fois l’évaporation et la transpiration des végétaux
où survient l’évapotranspiration?
au-dessus des continent
quel pourcentage de l’eau évaporée annuellement se fait par évapotranspiration?
16%
Y-a-t’il plus d’évaporation ou de précipitation au niveau des océans?
plus d’évaporation
y-a-t’il plus d’évaporation ou de précipitation au niveau des continents?
plus de précipitation
définissez eau gravitationnelle?
eau qui s’infiltre dans le sol et y circule librement sous l’action de la gravité
définissez eau capillaire
eau contenue dans les pores les plus fins du sol, retenue par les forces capillaires et disponible pour les plantes
définissez eau hygroscopique
eau fortement liée aux particules de sol et non disponible pour les plantes
o;u se situe le point de flétrissement d’un sol?
à la limite entre eau capillaire et eau hygroscopique puisque cette dernière n,est pas dispo pour les plantes
quels sont les deux eaux ayant une capacité de rétention?
eau capillaire et hygroscopique ( eau gravitationnelle ne retient pas du tout l’eau)
qu’est-ce que la capacité au champs?
la quantité maximale d’eau que le sol peut retenir lorsque l’eau gravitationnelle a été drainée
comment est la capacité au champ d’un sol sablonneux?
faible
comment est la capacité au champs d’un sol à texte fine(ex:argile)?
élevée
quel élément joue un rôle dans la capacité de rétention de l’eau d’un sol?
la quantité de matière organique
de quoi dépendent les producteurs primaires?
des nutriments disponibles dans le sol
dequoi depend la quantité de nutriments disponibles dans le sol? (4)
(1) du taux auquel les détritus sont décomposés
(2) des intrants au réservoir de détritus
(3) des qt de détritus et de nutriments qui
sont stockées dans le sol
(4) du taux de remise en circulation des nutriments
dans ces réserves
quelles composantes du modèle de cycle biogéochimique varient en fonction des écosystèmes?
- la taille du réservoir de nutriments
- la proportion des nutriments stockés soit en biomasse, en détritus, dans le sol ou dans les sédiments
la quantité de nutriments dans le sol est-elle plus grande dans les forêts feuillues ou tropicales?
feuillues, car en forêt tropicale la productivité est tellement élevée que les nutriments sont aussitôt puisés par les p. primaires, donc le sol est plutôt pauvre puisque tout les nutriments sont stockés dans la biomasse
il existe deux stratégies principales en regard de la disponibilité des nutriments, quelle est la première? (typique des habitats aquatiques)?
circulation de l’énergie et des nutriments dans des populations de faible biomasse, montrant une réponse rapide aux changements environnementaux
quelle est l’avantage de la première stratégies de disponibilité des nutriments?
si les conditions deviennent défavorables pour une population, elle sera remplacée facilement par une population mieux adaptée aux nouvelles conditions, qui elle, assimilera rapidement les nutriments remis en circulation (résilient)
il existe deux stratégies principales en regard de la disponibilité des nutriments, quelle est la seconde? (typique des habitats terrestres)?
stockage de l’énergie et des nutriments dans des populations de forte biomasse, ayant un taux de reproduction faible, mais plus résistants
quels sont les deux éléments ou mécanismes assurant la conservation des nutriments?
1) l’existence d’un important réservoir de matière organique, immobilisé dans le sol et remis en circu. par décomposition
2) division du réservoir d’éléments nutritifs ( réservoir au recyclage rapide et réservoir au recyclage lent)
quel cycle biogéochimique particulier a lieu dans les ruisseaux et rivières (et pas dans les lacs)?
le spiralling
qu’est-ce que le spiralling?
Il y a:
- un apport continu de nutriments et matière organique par le courant
- utilisation des éléments dans réseau trophique
- relâchement des éléments pour être utilisés en aval par d’autres organismes (export continu)
quels sont les deux types des cycles biogéochimiques?
gazeux et sédimentaire
quel sont les deux réservoirs principaux des cycles gazeux?
l’atmosphère et les océans (cycles planétaire)
quels sont les deux réservoirs principaux des cycles sédimentaires?
sol et divers types de roches de la croûte terrestre (cycles locaux)
quels points communs ont les cycles sédimentaires et gazeux? (3)
- impliquent des agents biotiques et abiotiques
- menés par flux d’énergie
- étroitement liés au cycle de l’eau
qu’est-ce que l’oxygène et dans quoi est-il impliqué?
c’est un sous-produit de la photosynthèse et est impliqué dans l’oxydation des hydrates de carbone, produisant ainsi de l’énergie, du CO2 et de l’eau
où est contenue la plus grande partie de l’O2?
dans l’atmosphère
d’où provient la plus grande partie de l’O2?
de la photosynthèse (et un brin de la photodissociation de l’eau dans la haute atmosphère)
Dessinez le cycle de l’oxygène
voir schéma de la diapo 32
qu’arrive-t-il lorsque la concentration d’O2 est trop élevée?
la molécule devient très réactive et toxique
est-ce que tout l’O2 produit au cours des temps est rendu accessible dans la biosphère?
nope, seulement 10% est accessible, le restant est immobilisé dans la lithosphère (carbonates, sulfates, etc.)
qu’est-ce qui maintient l’ozone (O3) présent dans la stratosphère?
un équilibre naturel entre différentes réactions photolytiques:
O2–>O+O
O2+O+M–>O3+M
quels phénomènes permettent l’absorption d’une grande partie des UV atteignant l’atmosphère?
la formation et dissociation de l’O3 en haute atmosphère qui sont a l’équilibre (couche d’ozone)
Pourquoi la couche d’ozone est-elle importante?
elle protège contre les UV, ce qui a permis l’évolution de la vie terrestre
en quoi les gaz relâchés massivement dans l’atmosphère menacent-ils l’équilibre de la couche d’ozone?
ils catalysent les réactions de dissociation de l’ozone (diminution de l’O3 = trou dans couche d’ozone)
quel élément majeur, base de toute matière organique, est associé à la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique?
le carbone
par quoi le carbone est-il fortement relié au flux énergétique?
par les processus de photosynthèse et de décomposition
quelle est la source ultime de tout le carbone présent dans les
organismes vivants et fossiles?
le CO2
qu’est-ce qui régularise la circulation du CO2 dans la biosphère?
les interactions entre ses deux grands réservoirs, l’atmosphère et les océans
Dessinez le cycle du carbone
voir diapo 40
quels sont les trois réservoirs entre lesquels circulent le carbone?
1) carbone dans l’atmosphère
2) carbone entreposé dans organismes aquatiques, l’eau et les sédiments
3) carbone entreposé dans organismes terrestres, roches, col et combustibles fossibles
la circulation planétaire du carbone est contrôlée par les interactions entre quels 2 principaux réservoirs?
atmosphère (CO2) et océans (ions carbonates et bicarbonates)
la vitesse avec laquelle le carbone est recyclé dépend de quels facteurs?
photosynthèse
respiration
décomposition
le recyclage du C est-il plus rapide dans les tropiques ou la toundra?
dans les tropiques qui sont chaudes et humides, car plus de photosynthèse et plus de décomposition
quel réservoir, océanique, terrestre ou atmosphérique, contient la majeure partie du carbone planétaire?
océanique (93%)
où se situe la majorité du carbone du réservoir terrestre?
dans les producteurs primaires
quelle est l’impact du réchauffement climatique sur les sols de la toundra?
Il a y libération de beaucoup de carbone qui était emprisonné dans les sol gelés qui maintenant commencent à fondre
expliquez brièvement le cycle du carbone en milieu aquatique
utilisation du CO2 dissout dans l’eau par les autotrophes pour synthèse d’hydrates de carbone qui passent ensuite le long de la chaîne trophique. Avec la respiration, une partie de ce CO2 est relâché et peut rapidement être utilisé. Une autre partie du carbone est incorporée sous les sédiments ce qui le soustrait pendant un certain temps au cycle.
sous quelle forme peu être retenu le carbone en milieu terrestre?
en humus
quelles sont les deux principales propriétés de l’humus?
décomposition très lente
et rôle primordial dans maintien de la structure et capacité de rétention de l’eau du sol et nutriments
quels sont les deux types de fluctuations que connait la concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère?
journalière et annuelles
comment est la concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère la nuit?
elle est élevée suite à la respiration
comment est la concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère le jour?
faible suite à la photosynthèse
de quelle façon la concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère varie-t-elle annuellement?
elle diminue au printemps suite à reprise de la photosynthèse
de quelle façon le CO2 atmosphérique contribue-t-il au réchauffement climatique?
le CO2 atmosphérique empêche les rayons infra-rouges (thermiques) de se dissiper dans l’espace ( mais n’interfère pas avec les radiations pénétrant l’atmosphère)
est-il possible d’affirmer que le réchauffement climatique est seulement dû à des raisons naturelles?
non, puisqu’il fut prouvé que des causes naturelles ne peuvent expliquées à elles seules une augmentation aussi importante de température, laissant croire que les activités humaines combinées à certains phénomènes naturels en seraient responsables
quel est le gaz le plus abondant dans notre atmosphère?
l’azote
le cycle de l’azote fait intervenir quels organismes particulièrement?
les bactéries
l’azote peut-il être assimilé par la plupart des organisme sous sa forme gazeuse?
nope
quels sont les 4 processus du cycle de l’azote?
- fixation
- ammonification
- nitrification
- dénitrification
que signifie la fixation de l’azote?
c’est la conversion du N2 atmosphérique en NH3 et en NO3
comment se fait la conversion en ammoniac (NH3)?
c’est une conversion biologique (principalement par les bactéries)
N2–>2N
2N+3H2–>2NH3
quel pourcentage de l’azote fixée chaque année se fait biologiquement?
90%
comment se fait le conversion en nitrate (NO3)?
par les éclairs
quelles est la contribution respective de chaque groupe d’organismes fixateurs d’azote annuellement?
- azote abiotique = 10kg
- azote fixé par bactéries libres = 25kg
- azote fixé par bactéries symbiotiques (nodules sur les racines des plantes) = 200kg
à quel genre appartiennent les bactéries aérobies formant des symbioses avec les légumineuses?
Rhizobium
quel est le rôle du molybdène dans la fixation de l’azote par les bactéries libres, telles Azotobacter et Clostridium?
le molybdène agit comme activateur puisque ces bactéries sont souvent inhibées dans les sols avec des concentration en ammoniac ou nitrate trop élevés
quels autres organismes ont la capacité de fixer l’azote?
les lichens en symbiotes avec une cyanobactérie, les algues et les bactéries épiphytes
qu’est-ce que l’ammonification?
le processus par lequel les composés organiques comportant de l’azote sont décomposés par donner de l’ammoniac (NH3)
l’ammonification se fait par l’entremise de quels organismes?
des micro-organismes spécialisés comme des bactéries hétérotrophes ou bien des actinomycètes
à quoi sert l’ammoniac pour les autotrophes?
ils l’utilise dans la synthèse de produits organiques aminés
qu’est-ce que la nitrification?
processus biologique par lequel l’ammoniac est oxydé en nitrite (NO2) et en nitrate (NO3)
NH3–>NO2
NO2–>NO3
quelle bactérie est impliquée dans ce processus de
nitrification et produit des nitrites à partir de l’ammoniac?
Nitrosomonas
quelle bactérie oxyde les nitrites pour donner les nitrates?
Nitrobacter
Où est-ce que les bactéries puisent leur énergie pour leur besoins métaboliques?
de l’énergie qui est libérée lors de la nitrification
quel est le problème avec la nitrification?
la nitrification transforme l’azote
ammoniacal en une forme facilement soluble et
donc plus facilement lessivée du sol
qu’est-ce que la dénitrification?
processus par lequel les nitrates sont réduits en azote gazeux (NO3–>N2)
lorsque l’oxygène est limité, que font les bactéries anaérobies facultatives ?
elles utilisent les nitrates comme
accepteur d’ions hydrogènes dans leur métabolisme
quels sont les produits d’une respiration anaérobie?
de l’azote, de l’eau et du CO2
comment les activités de l’homme modifient-elles le cycle de l’azote?
- par l’ajout de fertilisant dans les sols pour l’agriculture qui augmente la quantité d’azote
- par le rejet d’oxydes d’azote dans l’atmosphère
quelles sont les deux phases des cycles sédimentaires?
1) sous forme de sels minéraux
(assimilables par autotrophes et hétéro)
2) sous forme de roches
(croûte terrestre)
expliquez brièvement un cycle sédimentaire
- désagrégation des roches de la croûte terrestre
- transport par l’eau (très soluble) vers la mer
- sédimentation et retour à la croûte terrestre
de quel type est le cycle du phosphore?
cycle sédimentaire
existe-t-il un réservoir atmosphérique de phosphore?
nope, il ne va que de la terre vers les océans
y-a-t’il naturellement beaucoup de phosphore dans le sol?
non, c’est souvent un élément limitant pour la productivité des écosystèmes
Pourquoi le phosphore est-il en disponibilité insuffisante?
- il est facilement immobilisé dans le sol et non disponible pour les organisme
- il est soluble dans les solutions légèrement acides (pH 5,5 - 6,5)
quels sont les deux réservoirs naturels de phosphore?
le roc et les dépôts de phosphates ( ex. guano, engrais naturel fait de chiasses d’oiseaux…)
par quels facteurs physiques se fait la remise en circulation de phosphore?
- désagrégation des roches
- lessivage
- érosion
par quels facteurs biologiques se fait la remise en circulation de phosphore?
- organismes de la décomposition
- via l’excrétion en milieu aquatique
expliquez brièvement le cycle du phosphore en milieu aquatique
le phosphore inorganique est premièrement assimilé par le phytoplancton, ensuite transféré au zooplancton sous forme de phosphore organique. Plus de 50% du phosphore excrété par le zooplancton est sous forme inorganique et peut donc être immédiatement assimilé par le phytoplancton
schématisez le cycle du phosphore aquatique
voir diapo 73
pour quel raison est-ce que les eaux de surfaces s’appauvrissent en phosphore?
Une grande partie du phosphore est déposée dans les sédiments et donc retirée du cycle, pour une période +/- longue.
quels processus favorisent un apport en phosphore aquatique dans les lacs et dans les océans?
lacs: mélange des eaux
océans: upwelling et apports des zones continentales voisines
pour quelle raison est-ce que l’ajout de grande quantité de phosphore dans le sol est nécessaire en agriculture?
À cause de l’abondance de calcium et de fer dans les sols, la majeure partie du phosphore ajoutée est immobilisée et donc non disponible pour assimilation par les autotrophes
en plus de l’utilisation des fertilisants chimiques, qu’est-ce qui cause le problème d’eutrophisation des cours d’eau?
Le problème provient également du rejet des égouts (très riches en phosphates solubles) dans les cours d’eau
quel autre nom donne-t-on au cycle des métaux lourds (plomb, mercure, DDT, BPC)?
cycle des organochlorés
de quoi résulte directement l’augmentation de la concentration en métaux lourds dans la biosphère?
de l’activité humaine
quel peut être l’envergure des pollutions causées par métaux lourds?
il s’agit d’un cycle planétaire, donc les sources de pollution, mêmes très locales, engendrent des problèmes à l’échelle du globe
en augmentant dans le niveau trophique, le concentration en métaux lourds ingérés augmentent-elle ou diminuent-elle?
elle augmente (de l’ordre de 10 millions de fois plus élevée au bout de la chaîne trophique), car le stockage des métaux se fait dans les tissus gras et ceux-ci ont un faible taux de décomposition
quel est l’effet des l’activité industrielle sur le cycle du plomb?
en raison des fortes quantités de plomb émises dans l’atmosphère, dans certains pays, la quantité de plomb dans les corps humains est jusqu’à 100 fois supérieure à la normale.
quel est l.effet d’une trop grande concentration en plomb dans le corps?
le plomb peut engendrer des
troubles mentaux, des paralysies partielles, la surdité et même la mort !
