EX. 2 Écologie et empreinte humaine Flashcards

Question

bioaccumulation et biomagnification

Answer 1

``` En général, les polluants sont: - facilement absorbés - difficiles à excréter - lipophiles ( bioaccumulation) - concentrés dans la chaîne alimentaire (biomagnification) ```

Answer 2

1. Helium & Hydrogène (dissipés par la chaleur et les vents solaires) 2. CO2, CH4 (méthane), NH3 (ammoniaque) et vapeur: activité volcanique  Conversion du NH3 en N2 par photolyse (rayons UV)  Apparition des cyanobactéries fixatrices de N2  Azote fixé présent dans l’air, le sol et l’eau (NH4, NO2, NO3, N2O)  Oxygénation de l’atmosphère  Majeure partie du CO2 primordial est dans l’océan (bicarbonate) 3. Aujourd’hui : ``` N2 78.08 % O2 20.95 % Argon 0.93 % Co2 0.04 % Vapeur d'eau ~1 % Autre 0.002 % ```

Answer 3

L'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse et est impliqué chez les organismes dans l'oxydation des hydrates de carbone, produisant de l'énergie, du CO2 et de l'eau La plus grande partie de l'O2 actif est contenue dans l'atmosphère et provient principalement de la photosynthèse Une partie moins importante vient de la photodissociation de l'eau dans la haute atmosphère De tout l’oxygène élaboré au cours des temps : - 10 % circule dans la biosphère - 90 % est immobilisé dans la lithosphère sous forme de carbonates, sulfates, etc. Cycles biogéochimiques Le cycle de l’oxygène L’ozone présent dans la stratosphère est maintenue par un équilibre naturel entre différentes réactions photolytiques - Production de l’ozone : - O2 O + O - O2 + O O3 La formation et la dissociation de l’O3 en haute atmosphère (10-50 km d’altitude), deux processus à l’équilibre, contribuent à absorber une grande partie des UV atteignant l’atmosphère De par sa protection contre les UV, l’ozone a permis l’évolution des formes biologiques terrestres

Answer 4

diapo 41 Son cycle correspond au passage de l'énergie le long des niveaux trophiques, de la photosynthèse par les autotrophes à la respiration par les autotrophes et les hétérotrophes La rapidité avec laquelle il est recyclé dépend des facteurs abiotiques affectant: - La photosynthèse - La respiration - La décomposition Rapide dans les régions chaudes et humides des tropiques / Plus lent dans les régions froides de la toundra Le carbone se retrouve à 93% dans les océans, 5% écosystèmes terrestres et 2% atmosphère Près du quart du carbone de la composante terrestre se retrouve dans les producteurs primaires  En milieu aquatique :  Utilisation du CO2 sous forme dissoute par les autotrophes pour la synthèse d’hydrates de carbone qui sont ensuite passés le long de la chaîne trophiq  Avec le processus de la respiration, une partie de ce CO2 est immédiatement relâchée et peut être ainsi rapidement réutilisé  Incorporation d’une partie du carbone dissous dans les sédiments, ce qui le soustrait temporairement du cycle biogéochimique  En milieu terrestre :  Une partie du carbone peut être temporairement retenue sous forme d’humus Propriété de l’humus - très lentement décomposable - joue un rôle primordial dans le maintien de la structure et de la capacité de rétention de l’eau du sol et des nutriments • Dans un cycle non perturbé, la quantité de carbone dans l’atmosphère est en équilibre avec la photosynthèse et la respiration de tous les organismes vivants • L’essentiel du carbone se trouve dans l’océan, surtout dans les couches profondes (sous forme de bicarbonate) • Un faible changement de la température océanique (change la solubilité du CO2) combinée aux variations de la circulation thermohaline (pompe à solubilité) et de la pompe biologique (chute de matière organique) peuvent avoir un effet très fort sur les concentrations de CO2 atmosphérique

Answer 5

 5 étapes: Fixation de N2, Nitrification, Assimilation, Ammonification, Dénitrification Diapo 47  Les 5 principaux processus impliqués dans ce cycle Fixation - Conversion du N2 atmosphérique en NH3 ou NO3 - La fixation biologique représente environ 90% de l'azote fixé chaque année - Elle implique particulièrement des bactéries associées aux plantes supérieures, des bactéries libres et des cyanobactéries Ammonification - Production d’ammoniac (NH3) à partir de la décomposition de la matière organique - Processus impliquant des micro-organismes spécialisés (bactéries hétérotrophes) Assimilation = Les autotrophes utilisent l'ammoniac dans la synthèse de produits organiques aminés ``` Nitrification (Chimiosynthèse) - Nitrosomonas: NH3 NO2 (nitrite) - Nitrobater: NO2 NO3 (nitrate) ``` Dénitrification - NO3 N2 (azote gazeux) - Processus impliquant des bactéries anaérobies facultatives (Pseudomonas) qui, lorsque l'oxygène est limité, peuvent utiliser les nitrates comme accepteur d'ions hydrogènes dans leur métabolisme  Formes gazeuses: N2 et N2O Résumé diapo 49 • Augmentation de l'azote « fixé »  Durant le 20e siècle les activités humaines ont presque décuplé la quantité d'azote fixé  Production d'engrais synthétiques  lessivés dans les sols  puis se rendent aux lacs & océans  Résultats: - Eutrophisation globale & Contamination des nappes d'eau souterraines (nitrates) - La dénitrification relâche de l'oxyde nitreux (et il y a d'autres sources anthropiques) Création d'émissions d'oxyde nitreux On estime que plus de la moitié des émissions de N2O sont d'origine anthropique

Answer 6

 Les échelles de temps et d'espace défient l'entendement humain et l'intuition  Nul ne peut percevoir ou appréhender le climat global  Seuls les outils scientifiques et mathématiques fournissent des informations vérifiables dont l'incertitude peut être évaluée  L'opinion d'une personne, si convaincante ou influente soit-elle, quant à l'existence, la cause et l'impact des changements globaux n'a aucune valeur intrinsèque  Les efforts scientifiques de synthèse et de modélisation, malgré leurs imperfections, sont notre unique prise sur la situation globale, que cela nous plaise ou non • Comment s'informer?  Être critique envers les sources d'information  Éviter la paranoïa primaire envers les organismes officiels  Être attentif aux faits mais prendre le message avec du recul

Answer 7

 Le doute et les avis contraires sont des moteurs du progrès de la science et de la connaissance  Les avis contraires sont « sains » pour autant qu'ils soient formulés de manière factuelle et sans motif « négationniste »  L'approche malsaine consiste à : - confondre les échelles de temps et d'espace - discréditer l'approche scientifique en tablant uniquement sur les incertitudes - intimider les scientifiques personnellement ou les empêcher d’agir - noyer le débat dans des considérations religieuses ou politiques de ce qui est bien ou mal  Libre à tout individu de douter (et c'est très bien), mais il n'est pas légitime de mettre l'opinion d'un groupe d'individus sceptiques sur un pied d'égalité avec le consensus scientifique global  Les positions des « négationnistes » pourront être considérées sérieusement quand ils prouveront scientifiquement que le changement climatique n'existe pas

Answer 8

 Quantifier & Comparer (mesurer quoi, ou et comment ?)  Établir des liens de cause à effet (= comprendre)  Modéliser (interrelations & interactions entre processus)  Formuler un pronostic Groupe 1 : principes physiques et quantification Groupe 2 : impacts, vulnérabilité et adaptation Groupe 3 : atténuation (mitigation) Le GIEC ne produit pas de nouvelles données, il évalue la crédibilité des études scientifiques indépendantes et en fait la synthèse Diapo 54

Answer 9

 Pour mesurer un changement il faut une référence dans le passé obtenue indirectement en utilisant des paramètres qu'on peut mesurer aujourd'hui et relier au climat ancien (= proxy)  On utilise pour ceci des mesures quantitatives qu'on peut réaliser aujourd'hui  On relie ces mesures à des paramètres actuels ou récents du climat (température, précipitations, CO2) pour créer des fonctions de transfert  On utilise les fonctions de transfert pour reconstruire le climat du passé à partir d'arbres très vieux et de ce qu'on trouve dans les couches du sol, des glaciers ou des sédiments marins  Ces reconstructions comportent toujours une certaine part d'incertitude,qui diminue avec les progrès de la science

Answer 10

• Glace  Contient du pollen, des poussières (volcans, érosion, vents) et des bulles d'air - Le pollen fournit une indication de la productivité terrestre ainsi que des plantes dominantes (fonction du climat) - Les bulles d'air nous renseignent sur la composition de l'atmosphère (+ ou – de CO2). Échelle: 1.000 – 650.000ans • Sédiments terrestres et marins Contiennent des fossiles (ex: phytoplancton ou plante terrestre) qu'on peut utiliser pour reconstruire la productivité, la température des océans et l'étendue des glaces de mer ``` • Arbres La distance entre les anneaux est une fonction du taux de croissance (qui réagit en fonction des précipitations et de la température). Échelle: 1 – 5.000 ans ``` Diapo 57-58-59-60

Answer 11

 La tendance à long-terme montre un réchauffement clair, parsemé d'épisodes plus stables et d'inversions temporaires  Nous sommes dans une période relativement stable pour l'atmosphère, tandis que l'océan continue de se réchauffer  La quantité de chaleur absorbée par les océans est équivalente à une élévation de 36°C des 10 premiers kilomètres de l'atmosphère Diapo 62 L’effet de serre • Phénomène compris depuis plus d’un siècle (Arrhénius 1896) • Les gaz à effet de serre (H20 = 97%, CO2, CH4, N2O, CFC et autres) permettent au rayonnement solaire de traverser l’atmosphère mais ils absorbent le rayonnement infrarouge réfléchi et le renvoient vers la Terre • Résultat: la surface terrestre a une température moyenne (15oC) supérieure d’environ 33oC à ce qu’elle serait sans cet effet  Le CO2 a un faible potentiel de réchauffement (forçage radiatif), mais il est : - 200 fois plus concentré que le CH4 -1200 fois plus concentré que le N2O Émissions majeures de méthane (CH4): L’activité humaine est la cause principale de l’accumulation de méthane

Answer 12

 Les hydrates de méthane représentent une forte source potentielle de CH4 pour l'atmosphère - entreposés dans le pergélisol et (surtout) les sédiments marins peu profonds de l'Arctique et des zones côtières - le méthane peut ainsi être libéré par le réchauffement de l'eau, la fonte du pergélisol et la décomposition de la matière organique qu'il contient  Toutefois il existe des bactéries métanotrophes qui utilisent le CH4 comme source de carbone

Answer 13

``` • Les causes mineures  L'effet de chaleur urbain (6-7%)  Les fluctuations de l'activité solaire (7%)  Autres fluctuations naturelles  L'aviation  Les flatulences de vache ``` • Connaissances encore insuffisantes  Le forçage radiatif par les différents types de nuages en fonction de leur hauteur et l'effet des aérosols anthropiques sur les propriétés radiatives des nuages  Impact des boucles de rétroaction sur le bilan radiatif actuel et futur  on peut mesurer le résultat net, mais les processus sous-jacents sont encore mal compris

Answer 14

 Rétroactions positives: liées à l'augmentation de température elles amplifient le réchauffement * Ralentissement des pompes océaniques à CO2 * Augmentation de l'évaporation * Fonte de la neige et de la glace * Augmentation de la décomposition (+ CO2 + méthane) * Fonte du pergélisol et des hydrates gazeux (+ méthane)  Rétroactions négatives: ralentissent le réchauffement • Évaporation = formation de nuages (effet parasol) • Augmentation de la PPN des plantes en C3  Les boucles de rétroaction sont fortement reliées aux cycles biogéochimiques du carbone et de l'azote

Answer 15

* Les résultats des études de processus océaniques, atmosphériques et biologiques ainsi que la reconstruction des climats anciens permettent de modéliser la réponse du climat aux perturbations anthropiques et naturelles * Les modèles nous permettent de «tester» la sensibilité du climat à différents agents de forçage * Un modèle n’est pas une boule de cristal il permet simplement d’encadrer les futurs probables selon l’état actuel des connaissances  Croissance démographique (modèle social, interactions entre les états)  Économie, train de vie et consommation  Profil énergétique (demande, sources, efficacité)  Pollution (pas juste les gaz à effet de serre)