L'homéostasie au niveau d'un écosystème, d'un organisme et d'une cellule - PP16

Question 1

Qu’est-ce qu’une chaîne alimentaire et comment est-elle organisée?

Answer 1

• représentation simplifiée de qui mange qui à l’intérieur d’un écosystème
• les organismes sont organisés selon différents échelons, des niveaux trophiques,
• des flèches désignent le mouvement des atomes et de l’énergie

Question 2

Nomme les différents niveaux trophiques et définit hétérotrophe et autotrophe.

Answer 2

• (du bas vers le haut) Producteurs : seul niveau autotrophe/Consommateurs primaires (ex. herbivores)/Cons. secondaires (ex. carnivores)/Cons. tertiaires/Cons. quaternaires
• Autotrophe : les organismes de ce niveau subviennent à leurs besoins en atomes et en énergie en les prenant de sources inorganiques.
• Hétérotrophe : obtiennent leur besoins en atomes et en énergie de sources organiques, c’est-à-dire qu’ils doivent consommer des êtres vivants (ou morts récemment pour les charognards et décomposeurs)

Question 3

Qu’est-ce qu’un réseau trophique et pourquoi est-il plus précis qu’une chaîne alimentaire?

Answer 3

• Système qui représente la réalité complexe de qui mange qui d’un écosystème où on voit le mouvement des atomes et de l’énergie (calories qui passent d’un organisme à l’autre)
• Plus précis parce qu’il y a très peu d’organismes qui mangent qu’un seul type de nourriture, ils sont omnivores. Ils peuvent occuper plusieurs niveaux trophiques à la fois, donc ils n’ont pas qu’un seul niveau trophique.

Question 4

Décrit et explique les différentes équations de la dynamique de l’énergie

Answer 4

• Biomasse : masse sèche d’un organisme, d’un niveau trophique ou d’un écosystème (estimation de la quantité d’énergie présente en enlevant l’eau, on enlève une molécule sans énergie et on pèse juste les molécules avec énergie)
• Bioénergétique d’un individu : Croissance = consommation - dépenses (métabolisme basal, activités, reproduction)
• Productivité nette (PN) d’un niveau trophique ou d’un écosystème (plus de productivité = plus de photosynthèse et d’énergie) = changement de biomasse kg/ surface ou volume/ temps
• Efficacité trophique % (quel pourcentage d’énergie le niveau supérieur a récolté du niveau inférieur?) PN niveau supérieur/ PN du niveau inférieur X100 (on compare toujours deux niveaux trophiques consécutifs)

Question 5

Pourquoi la productivité nette diminue-t-elle plus on monte dans les niveaux trophiques?

Answer 5

• Chaque niveau trophique perd une importante partie de son énergie sous forme de chaleur
• Donc, plus on monte, moins il y a d’énergie disponible, donc moins de productivité nette, moins d’efficacité trophique, moins de grande masse par niveau trophique (ex. il n’y a pas beaucoup de super prédateur dans le monde)

Question 6

Qu’est-ce que la bioamplification?

Answer 6

• Bioamplification : La bioamplification est l’absorption d’un contaminant et son accumulation dans les tissus des organismes vivants à la suite de l’ingestion d’espèces du niveau trophique précédent. Phénomène à l’origine : Efficacité trophique (inversement proportionnel). Donc, plus le niveau trophique est supérieur, plus la concentration de polluant l’est aussi.

Question 7

Qu’est-ce que la bioaccumulation?

Answer 7

• Bioaccumulation : l’accumulation d’un contaminant dans les tissus d’un organisme vivant à la suite de son absorption à partir de son milieu de vie ou de sa consommation de proies contaminées. Il y a bioaccumulation quand un organisme absorbe un contaminant plus vite qu’il ne l’élimine. Donc, la concentration de ces polluants augmente avec l’âge.

Question 8

Qu’est-ce qu’un perturbateur endocrinien?

Answer 8

• Une molécule qui, par sa ressemblance à une hormone, affecte la régulation hormonale des organismes qui y sont exposés.

Question 9

Que permettent les cycles biogéochimiques?

Answer 9

• Ils permettent aux atomes de passer d’un réservoir à un autre par l’entremise de divers processus qui eux permettent d’effectuer un cycle afin qu’aucun réservoir ne s’épuise.

Question 10

Que permet un rythme des processus stable/précis?

Answer 10

• Le maintien d’un équilibre naturel entre les réservoirs des cycles biogéochimiques (sans l’intervention humaine, cet équilibre est généralement maintenu)

Question 11

Définit l’homéostasie pour un écosystème et pour un organisme/une cellule.

Answer 11

• Caractéristique d’un écosystème qui résiste aux changements et conserve un état d’équilibre (nécessaire à la vie!)
• Processus de régulation par lequel l’organisme maintient les différentes constantes du milieu intérieur (ensemble des liquides de l’organisme ou la cellule entre les limites des valeurs normales)

Question 12

Quel est le réservoir principal du cycle du phosphore et quel processus le libère de ce dernier?

Answer 12

• La roche et l’érosion

Question 13

Pourquoi y a-t-il un débalancement dans le cycle du phosphore?

Answer 13

• Surtout les engrais utilisés et les égouts

Question 14

Quelle est l’Importance des milieux humides et des bandes riveraines (végétation sur le bord des cours d’eau) pour le cycle du phosphore? Quelle est la conséquence s’il y en a pas et qu’il y a un débalancement du phosphore en eau douce?

Answer 14

• Absorbe le phosphore et l’azote avec les racines avant son arrivée dans les cours d’eau (important parce que le phosphate est soluble dans l’eau)
• Conséquence : enrichissement des cours d’eau qui peut mener à l’eutrophisation, l’hypoxie, le développement de cyanobactéries.

Question 15

Qu’est-ce qu’un élément limitant? Quel est celui en eau douce et en eau salée/dans le sol?

Answer 15

• Élément limitant : le facteur qui va conditionner la vitesse ou l’amplitude d’un phénomène plurifactoriel à un moment précis. Plus il est présent, plus il y a de productivité nette (croissance)
• Eau douce : phosphore
• Eau salée/sol : Azote

Question 16

Qu’est-ce que l’eutrophisation et quels problèmes (2) ainsi que quelles conséquences amène elle?

Answer 16

• L’eutrophisation est le phénomène de vieillissement des lacs, qui se caractérise par une augmentation de la productivité et qui engendre des changements importants dans l’écosystème aquatique.
• Problème 1 : Hypoxie des cours d’eau
• Problème 2 : Explosion démographiques des cyanobactéries (algues bleues, toxiques, photosynthétiques) quand l’eau est trop chaude. Si leur proportion explose, ils libèrent une toxine qui rend l’eau impropre à la consommation et la baignade; qui est dommageable/mortelle pour les organismes qui y vivent.
  = catastrophes humaines + perte d’habitats + perte de biodiversité

Question 17

Quels facteurs empirent le débalancement du phosphore en eau douce? (3)

Answer 17

• Utilisations d’engrais fortement solubles (riches en phosphate). Celui-ci se déverse dans les cours d’eau par les fermes, les golfs et les résidences
• Rejets d’égouts et de fumier qui sont riches en phosphate se dirigent vers les cours d’eau
• Le déboisement excessif empêche la diminution des phosphates par les forêts et les milieux humides

Question 18

Cycle de l’azote : quel rôle joue l’atmosphère? Quels rôles jouent les bactéries? (2) Qu’est-ce qui mène au déséquilibre de ce cycle?

Answer 18

• Atmosphère = réservoir principal
• Bactéries = 1) font la fixation de l’azote : transforment le N2 en nitrate, ce qui le rend utilisable pour les producteurs primaires (bactéries fixatrices). 2) permettent de finir le cycle en retournant l’azote dans l’atmosphère, en faisant la dénitrification du nitrate en N2 (bactéries dénitrifiantes)
• Déséquilibre : Utilisation des engrais = accélération de la fixation de l’azote, mais pas de la dénitrification.

Question 19

Pourquoi y a-t-il un débalancement de l’azote (N) en eau salée? (3)

Answer 19

• Utilisation des engrais fortement solubles qui contiennent beaucoup de nitrate : se déverse dans les cours d’eau et les océans avec les fermes, golfs et résidences.
• Rejets d’égouts et urine d’animaux : molécules qui génèrent du nitrate
• déboisement excessif : pas diminution des nitrates par les forêts et les milieux humides

Question 20

Qu’est-ce qui cause l’eutrophisation des cours d’eau salée et quels problèmes potentiels peuvent subvenir? (2)

Answer 20

• L’azote sous la forme nitrate (NO3-)
  1) Hypoxie = zones mortes océaniques
  2) Explosion démographique des algues rouges quand l’eau est très chaude (marée rouge)
  = catastrophes humaines (tourisme, pêche) + perte d’habitats + perte de biodiversité

Question 21

Explique le développement de l’hypoxie dans les cours d’eau en 6 étapes.

Answer 21

1) Augmentation de la concentration de nutriments (P : eau douce/ N : eau salée)
2) Augmentation des productivités (PN) primaire et secondaire (+de producteurs, +de consommateurs); plus grande densité de population
3) Augmentation du nombre de cadavres
4) Augmentation de la décomposition des cadavres par les détritivores (surtout bactéries)
5) Augmentation de la demande biologique d’oxygène (DBO) parce que les détritivores consomment beaucoup d’O2
6) Chute de la concentration d’oxygène dans l’eau

Question 22

Qu’est-ce qu’une zone morte océanique, de quel phénomène provient-t-elle et où en retrouve on principalement? Quelle est l’influence des changements climatiques?

Answer 22

• Une zone hypoxique
• De l’enrichissement des eaux en azote qui augmente la consommation des bactéries en oxygène suite à l’eutrophisation
• Près de l’embouchure de fleuves drainant de grands territoires agricoles où sont étendues des grandes quantités d’engrais qui contiennent du nitrate; près des côtes des pays industrialisés
• Les changements climatiques exacerbent le problème car l’eau chaude dissout moins bien l’oxygène que l’eau froide.

Question 23

Quelles grosses perturbations peuvent mener à l’extinction d’une espèce?

Answer 23

• Hypoxie/anoxie

- Marées rouges (algues roues)

Question 24

Est-ce qu’une perturbation du milieu naturel est nécessairement négative? Lesquelles le sont et lesquelles ne le sont pas?

Answer 24

• Non, leur impact, quelle que soit leur origine, n’est pas nécessairement négatif pour la biodiversité
• Les perturbations de grande intensité diminuent la biodiversité (dangereux parce que la biodiversité permet l’équilibre de l’écosystème, et donc le maintient de la vie)
• Les perturbations d’intensité moyenne et à la fréquence prévisible augmentent la biodiversité.

Question 25

Qu’est-ce qu’un épisode d’extinctions massives et combien y en a-t-il eu?

Answer 25

• Un évènement au cours duquel au moins 75 % des espèces animales et végétales présentes sur la Terre et dans les océans disparaissent. 3 critères : durée relativement brève, répartition géographique mondiale et importante chute de la biodiversité.
• 5 épisodes, le pire est l’extinction du Permien (96% des espèces animales disparues)

Question 26

Nomme 4 perturbations anthropiques qui menacent la biodiversité, explique pourquoi celles-ci sont des menaces (2 raisons) et nomme le résultat final.

Answer 26

1) La disparation des habitats (déforestation)
2) Les espèces exotiques envahissantes
3) La surexploitation
4) La manipulation des cycles biogéochimiques (ex. engrais)

1- Perturbation trop grande = les écosystèmes ne peuvent pas rebondir
2- Changements de l’environnement trop rapides = espèces ne peuvent pas s’adapter

= 6 épisode d’extinction massive

Question 27

Qu’est-ce qui caractérise le 6 épisode d’extinction massive?

Answer 27

• Seul épisode dû à une espèce vivante (et non un cataclysme)
• Taux de perte de diversité 100 à 1000X plus grand que le taux de base (10 à 100X plus élevé que pendant l’épisode du Permien)

Question 28

Nomme et explique 3 solutions pour réduire l’eutrophisation.

Answer 28

1- Diminuer l’utilisation des engrais (pcq l’azote et le phosphore s’y retrouvent en grande quantité)
Comment? : les remplacer par le compost (moins soluble)/encourager l’agriculture biologique (sans engrais chimiques solubles)

2- Favoriser la mise en place de traitement tertiaire des eaux usées (déphosphatation et dénitrification) pcq l’azote et le phosphore se retrouvent en grande quantité dans les égouts

3- Éviter la déforestation (pcq le phosphore et l’azote se rendent par les eaux de ruissellement vers les cours d’eau
Comment? : limiter l’étalement urbain/garder en place les bandes riveraines/diminuer notre consommation de viande/préserver les milieux humides

Question 29

Pourquoi les milieux humides ont-ils un rôle primordial dans le maintient des écosystèmes et de la biodiversité?

Answer 29

• Ralentissent le ruissellement, donc : diminuent l’érosion des terres et diminuent la sédimentation dans les cours d’eau (donc pas de phosphore ni d’azote additionnel)
• Diminuent les risques d’eutrophisation et d’hypoxie : absorbent le phosphate et le nitrate.

Question 30

Explique ce qu’est la rétro-inhibition, son rôle et son importance dans la respiration cellulaire.

Answer 30

• Ralentit un changement pour maintenir l’homéostasie
• Exemple : régulation de la respiration cellulaire :
  1) But ; conserver la concentration d’ATP stable
  2) Utilisation de la phosphofructokinase (PFK) pour maintenir cette stabilité, qui est activée par l’AMP (dérivé de l’ATP, accélère la glycolyse) et inhibée par l’ATP et le citrate
  3) Permet : synchroniser le cycle de l’acide citrique et la glycolyse. Évite l’oxydation de molécules qui pourraient être utiles à la cellule

Question 31

Qu’est-ce que la rétro-activation?

Answer 31

• Mécanisme qui accélère un changement afin de maintenir l’homéostasie