Histoire métabolique de la Terre

Question 1

Composition de l’atmosphère de la Terre aujourd’hui (Caractère distinctif)

Answer 1

• 21% Oxygène (O2)
• 78% Azote (N2)
• Autres (Argon, CO2, H2O etc.)

Question 2

Composition de l’atmosphère de la Terre jadis

Answer 2

• 60-90 % H2O
• 10-20% CO2
• 0.02-2% N2
• 0% O2

Question 3

Pourquoi la Terre possède une atmosphère inhabituelle?

Answer 3

Oxygène hautement réactif et ne devrait pas s’accumuler dans l’atmosphère.
La Terre est la seule planète connu d’avoir de lO2 dans l’atmosphère

Question 4

Éons de la Terre

Answer 4

Éon Hadéen - Vie impossible
Éon Archéen - Conditions chimiques propices à la vie
Éon Protozoïque - Vie primitive
Éon Phanerozoïque - Vie visible

Question 5

L’apparition de la vie

Answer 5

La vie pourrait être plus vieille que 3.5 milliards d’années

Question 6

Soupe prébiotique l’origine de la vie?

Answer 6

Probablement trop simpliste; mais il est plausible que cette combinaison de facteurs ait donné lieu à la synthèse de matériel à la base de la vie moderne.
Puis il semblerait qu’à un moment donné ce matériel se soit assemblé en une structure cohérente

Question 7

Les caractéristiques de vie

Answer 7

• Séparation de l’environnement par une membrane
• Croissance et reproduction (code génétique)
• Métabolisme ─ (entrées et sorties d’énergie pour
  soutenir les besoins des différentes composantes
  d’une structure d’organelles interdépendants)

Question 8

Premier écosystème

Answer 8

Cellule

Question 9

Écosystèmes sont les “unités de base de la nature”

Answer 9

-Ils doivent avoir des frontières afin de faire des budgets
et des bilans de masse
-Ils peuvent être grands ou petits
-Les éléments constituant un écosystème développent
un réseau d’échange d’énergie et de matière
permettant le maintien et le développement de la vie.

Question 10

Caractéristiques de l’éon archéen

Answer 10

• Période à laquelle on croit que la vie est apparue.
• Beaucoup d’eau
• Température: 40 – 85°C (beaucoup de gaz à effet de
  serre; le soleil est environ 30% moins fort
  qu’aujourd’hui)
• Peu ou pas d’oxygène dans l’atmosphère
• Développement d’une vie anaérobie, unicellulaires
  procaryotes (probablement des cyanobactéries)
• Apparition de 27 % des gènes actuels

Question 11

Faits marquant de l’éon protozoïque

Answer 11

-Transition à une atmosphère oxygénée
-Déclin des espèces anaérobie (qui vivent en L’absence
d’oxygène)
-Bond spectaculaires d’organismes aérobie; évolution
rapide d’organismes pluricellulaires, et vers la fin,
d’animaux primitifs.

Question 12

Facteur qui marque le changement d’éon protozoïque à l’éon phanerozoïque

Answer 12

Trilobites

Question 13

Qui a façonné la Terre que l’on connaît aujourd’hui?

Answer 13

Pendant > 70% de l’histoire de la terre la vie a été exclusivement microbienne, menant à des niveaux d’oxygène permettant le développement “récent” d’une vie plus complexe

Question 14

Comment ces niveaux d’oxygène sont-ils apparus, et comment se maintiennent-ils aujourd’hui?

Answer 14

Photosynthèse par les cyanobactéries dans les océans de l’éon Archée

Question 15

Photosynthèse

Answer 15

Fixation de carbone inorganique -abondamment présent dans l’atmosphere- en carbone organique (moyennant un cout en énergie) utilisable pour les besoins métaboliques des organismes (1CO2 -> 1C -> 1O2)

Besoin d’eau et de protons (énergie)

Question 16

Pour que le O2 soit utilisable…

Answer 16

L’énergie stockée sous forme de carbone organique doit être oxydée (ou respirée)

Question 17

Pour maintenir le niveau d’O2 dans l’atmosphère, il faut…

Answer 17

Maintenir une balance entre production et respiration pour maintenir le niveau d’oxygène

Pour une “population” de producteurs à l’équilibre, le total de la production est égal au total de la respiration. Donc pas d’accumulation d’oxygène.

Question 18

Production primaire brute (GPP)

Answer 18

Photosynthèse totale ou la quantité totale de carbone consommé par les producteurs primaires

Question 19

Production primaire nette (NPP)

Answer 19

Accumulation de carbone par les autotrophes en excès de la respiration des autotrophes (Ra). La portion disponible aux consommateurs.
NPP = GPP – Ra

Question 20

Production nette de l’écosystème (NEP)

Answer 20

Balance de la production primaire brute et de la respiration de l’ensemble de l’écosystème (Re).
La respiration totale de l’écosystème est égale à la somme de la respiration des autotrophes (Ra) et des hétérotrophes (Rh)
Re = Ra + Rh
NEP = GPP – Re; aussi NEP = NPP - Rh

Question 21

NEP = 0, signification?

Answer 21

Système à l’équilibre, pas de gain ou perte nette de biomasse

Question 22

Quelles sont les implications de la NEP?

Answer 22

Si la NEP est négative, ça donne une source de carbone

Si la NEP est positive, ça donne des puits de carbone

Question 23

La production nette d’oxygène requiert une production nette de l’écosystème (NEP) positive ou négative?

Answer 23

Positive, car l’Oxygène ne peut pas s’accumuler sans le stockage à long terme d’une quantité équivalente de carbone organique

Question 24

Condition pour que l’oxygène peut s’accumuler à long terme

Answer 24

L’oxygène ne peut pas s’accumuler sans le stockage à long terme d’une quantité équivalente de carbone organique provenant de la fixation de carbone inorganique par les organismes photosynthétiques

Question 25

Hypothèse de Gaïa : principe de base

Answer 25

Terre formerait un vaste Superorganisme réalisant l’autorégulation de ses composants pour favoriser la vie

Exemple: la composition de l’atmosphère, qui aurait été régulée au cours du temps de manière à permettre le développement et le maintien de la vie

Question 26

Pilier fondateur de l’hypothèse de Gaïa

Answer 26

Modèle interdisciplinaire écologique nommé “Earth System Science”

Question 27

“Earth System Science”

Answer 27

Réunit de nombreuses disciplines scientifiques autour d’une volonté commune: Comprendre, modéliser et prévoir les soubresauts de la Terre, dans une approche systémique

Question 28

La Terre contient un système autorégulé, composé de?

Answer 28

D’éléments physiques, chimiques, biologiques et humains

Comme si la Terre et ses “occupants” travaillent ensemble pour garder un équilibre parfait pour la vie

Question 29

Grande oxydation, catastrophe de l’oxygène ou crise de l’oxygène

Answer 29

Chaque réaction de fixation d’un atome de carbone libère une molécule de dioxygène, qui est, pour les organismes vivants primitifs (anaérobie obligatoires), un déchet toxique

Question 30

Qui est responsable de l’une des plus grandes extinctions de l’histoire de la Terre

Answer 30

Cyanobactéries

Question 31

5 étapes de l’évolution de l’atmosphère

Answer 31

1) Pas de production d’O2
2) L’apparition et l’augmentation rapide de la
photosynthèse cause l’accumulation d’O2 dans
l’atmosphère et dans l’eau des lacs et océans
3) Niveaux d’O2 remarquablement stables pendant près
d’un milliard d’années. Apparition et évolution des
eucaryotes, qui ont besoin d’au moins 0.2% d’O2 pour
leurs besoins métaboliques.
4) Augmentation rapide de l’O2 dans l’atmosphère due à
la saturation des puits chimiques d’O2, à l’évolution
d’organismes pluricellulaires, aux taux globaux de
photosynthèse qui s’accélèrent car la biodiversité et
la biomasse globale augmentent rapidement.
5) Apparition des formes de vie modernes au fur et à
mesure que l’O2 s’approche des concentrations
modernes. Les fortes concentrations d’O2 peuvent
favoriser l’efficacité des réactions métaboliques et le
développement de nouvelles niches écologiques