Production Primaire

Question 1

En gros, qu’est-ce que la production primaire?

Answer 1

La transformation de CO2 et de H2O en hydrates de carbones (donc des sucres), H2O et O2. L’O2 va être diffuser par la suite. Il y a également l’utilisation de nutriments dissous (azote, phosphore, métaux) pour produire des lipides, des acides nucléiques et des acides aminés protéinés. Elle s’exprime le plus souvent en poids de carbone fixé par unité de volume et de temps: ex. mg C m^-3 j-1 ou ug C m^-2 j^-1.

Question 2

Que sont les caractéristiques de la production primaire?

Answer 2

-Fixation de carbone (donc entreposage d’énergie)
-Fait par les autotrophes (photoautotrophes (algues) et chimioautotrophes)
-Variation temporelle (saisonnière) et spatiale (profondeur).
Sources:
-Benthos (microalgues, macroalgues, angiospermes, coraux)
-Pelagos (macroalgues, phytoplankton (microalgues (diatomées, dinoflagellées, primnésiophycées, etc.) et cyanobactéries)).

Question 3

Que sont les gaines et les pertes de la productivité primaire?

Answer 3

Gaines:
-Croissance individuelle et populationelle
-Ressources, dont la lumière, le carbone inorganique et les sels nutritifs
-Facteurs limitants (température et salinité)
Pertes:
-Respiration
-Excretion
-Fragmentation
-Export
-Broutage (mort partielle)
-Mort (herbivorie ou perturbations)

Question 4

Quelle est la loi de Beer-Lambert? Que représente chacune de ses variables?

Answer 4

E(z) = E(o) * e^(-k*z)
où
E(z) = Énergie disponible à une profondeur z
E(o) = Énergie disponible à la profondeur 0
k = coefficient d’attenuation. Elle dépend de les propriétés optiques de l’eau ainsi que des substances et particules qu’elle contient.
z = profondeur

Question 5

Par convention, où se trouve la profondeur de la couche euphotique?

Answer 5

Où il reste 1% de la lumière incidente de la surface.

Question 6

Qu’est-ce qui influence k dans la loi de Beer-Lambert?

Answer 6

Dans un milieu large, k va être influencer par le phytoplancton. Généralement, k < 0.20. La couche euphotique peut aller jusqu’à 200m. Dans un milieur côtier, k va être influencer par les apports de sédiment et de matière organique ainsi que le phytoplancton. Généralement, k > 0.20, et la couche euphotique ce situe entre 5 et 20m.

Question 7

Qu’est-ce que PAR? Pourquoi est-elle si importante pour la photosynthèse?

Answer 7

PAR = Photosynthetically Active Radiation. Partie utilisable du spectre électromagnétique (400-700nm), qui est la même que la lumière visible. Ceci n’est pas une coincidence: la lumière visible contient 50% de l’énergie lumineuse totale. Les pics d’absorption de chlorophylle a sont de 440nm (bleu) et 660nm (rouge).

Question 8

Distinguez entre la production primaire brute et la production primaire nette.

Answer 8

La production primate brute est le taux total de photosynthèse. La production primare nette est le taux de photosynthèse brute moins les coûts associez (donc la respiration, entre autres).

Question 9

Qu’est-ce que le point de compensation?

Answer 9

Le taux minimal de photosynthèse brute pour obtenir un taux de photosynthèse nette de zéro. L’intensité lumineuse requis pour ce point est la lumière de compensation (Ec).

Question 10

Vrai ou Faux: La zone pélagique contribue beaucoup plus à la production primaire globale que la zone benthique.

Answer 10

Vrai.

Question 11

Pourquoi la PP du benthos est-elle moins importante globalement que celle du pélagos?

Answer 11

• La superficie est très limité

- Il y a plusieurs choses qui vont attenuer la lumière dans la colonne d’eau.

Question 12

Que sont les rôles écologiques du phytoplancton?

Answer 12

• Il forme la base des réseaux alimentaires
• Il fait partie de plusieurs cycles biogéochimiques globaux (C, N, P, Si, S)
• Il joue un rôle dans la régulation du climat global, notamment par son rôle en tant que pompe biologique du CO2 et en tant que régulateur du DMS.
• Il peut cependant avoir des effet délétères: il peut eutrophiser des environnements, et certaines algues peuvent être nuisibles ou même toxiques.
• Très grande gamme de taille et de diversité

Question 13

Comment toutes les espèces de phytoplancton font-elles pour vivre dans le même habitat tout en compétionnant pour les mêmes ressources?

Answer 13

Les espèces de phytoplancton sont adaptés pour avoir des niches écologiques différentes. Ils peuvent tirer profit de différentes portions du spectre de:
-Lumière moyenne
-Régime lumineux
-Disponibilité en nutriments
-Température
Il y a également de la succession saisonnière entre les espèces.

Question 14

Que sont les grands défis de la vie planctonique? Que sont les adaptations des phytoplanctons face à ces défis?

Answer 14

Quotidiens:
-Accès à la lumière
Adaptations:
i) Le phytoplancton est adapté pour utiliser les longueurs d’ondes qui pénètrent le plus profondément dans l’eau.
ii) L’utilisation de pigments accessoires vont protéger le phytoplancton de la lumière excessive.
-Accès au CO2. La grande majorité du CID (carbone inorganique dissous) est du HCO3- ou du H2CO3 (99%) - seulement 1% est du CO2.
Adaptations:
i) Mécanismes de concentration du carbons (CCM) - plusieurs phytoplancton peuvent concentrer le bicarbonate. Leur enzyme anhydrase carbonique (CA) convertit le HCO3- en CO2.
-Accès au nutriments (surtout l’azote)
i) une petite taille ou une taille allongé augmente le rapport S/V, ce qui favorise la nutrition.
ii) Mobilité ou contrôle de la flottaison pour aller chercher les nutriments en profondeur
iii) Dans des zones où les apports nutritifs sont forts, mais épisodiques, une plus grande taille permet d’inclure une vacuole pour entreposer des nutriments.
Le grand défi: Rester près de la surface. La lumière est bien évidemment plus abondante près de la surface, mais les sels nutritifs varient. Il y a de plus beaucoup de compétition et le phytoplancton doit se battre avec la gravité. La réponse? La couche de mélange! Le phytoplancton va voyager avec la couche de mélange pour obtenir tout ces nutriments.

Question 15

Vrai ou Faux: Le phosphore est généralement l’élément qui va limiter la production primaire dans les océans.

Answer 15

Faux - c’est généralement l’azote.

Question 16

Qu’est-ce que l’équation de Michaelis-Menten?

Answer 16

V = (V(max) * [S]) / K(s) + [S]
où
V = Taux de prise
Vmax = Taux maximale de prise
S = concentration du nutriment
Ks = constante de demi-saturation (concentration où V = Vmax/2)

Question 17

Distinguez entre les espèces K et les espèces r au niveau des stratégies d’assimilations.

Answer 17

Espèces r: Ks et Vmax élevé (donc courbe plus graduelle)

Espèces K: Ks et Vmax faible (donc atteint le maximum très rapidement mais plafonne plus bas)

Question 18

Vrai ou Faux: Lorsqu’il y a une haute concentration d’un nutriment donné, ce sont les espèces K qui vont être avantagé.

Answer 18

Faux: ce sont les espèces r.

Question 19

Comment se fait l’acquisition de l’azote dans les milieux marins?

Answer 19

3 principales sources:
-N2 atmosphérique: Fixé uniquement par certaines cyanobactéries. Très abondant, mais très difficile à utiliser.
-NO3 (nitrate) dissous: provient de l’océan profond. Forme la plus abondante d’azote fixé, utilisable par la grande majorité des photoautotrophes. Par contre il est très oxydé, il doit donc être réduit en NH4 pour pouvoir être assimiler.
-NH4+ (ammonium) dissous: provient de l’activité des organismes (excrétion ou décomposition). Directement assimilable par tout organisme et n’est pas oxydé.
La production nouvelle d’azote (donc assimilation de NO3 et N2 atmosphérique) est important, mais pas suffisante pour combler tout les besoins. Le recyclage interne d’NH4+ va donc être très important.

Question 20

Quel est la loi de Stokes?

Answer 20

La vitesse V de chute (ou de sédimentation) des particules sphériques dans un fluide suit la formule:
V = (2g (d-D) r^2) / 9u
où 
g = l'accelération gravitationelle
d = densité de la particule
D = densité du fluide
r = rayon de la particule
mu (u dans la formule) = viscosité du fluide

Question 21

Que sont les stratégies du phytoplancton pour rester près de la surface?

Answer 21

i) Une densité très faible grâce à beaucoup de protéines, lipides et hydrates de carbone. Unrelated mais ces molécules sont très nutritifs pour les herbivores.
ii) Une petite taille. Une plus petite taille diminue beaucoup le temps de descente dans la colonne d’eau.

Question 22

Sur quoi dépend la quantité moyenne de lumière perçue par le phytoplancton?

Answer 22

1) L’éclairement incident à la surface (E0)
2) La profondeur de la couche mélangée (Zm)
3) La transparence de l’eau, ou le coefficient d’atténuation (k).
La profondeur critique suit donc la formule de
Z(cr) = E0 / (Ec * k)

Question 23

Décrivez les caractéristiques d’un bloom (efflorescence algale).

Answer 23

• Phénomène naturel où il y a une croissance très rapide d’algues et une accumulation de biomasse importante (colore parfois les eaux)
• Il faut que plusieurs facteurs soient favorable à la croissance algale (lumière, sels nutritifs, température, salinité, circulation).
• Multiple groupes/espèces peuvent faire des blooms
• Parfois nuisible à l’écosystème.

Question 24

Décrivez les caractéristiques d’une floraison saisonnière.

Answer 24

-Cycle classique dans les zones tempérées, polaires et côtières
-Causer par la différence en lumière entre l’hiver et l’été
-Beaucoup de nutriments disponible à cause de la régénération hivernale (dû à une baisse de consommation et un transport vertical important à cause d’une grande couche de mélange)
-Va être contrôler par le broutage par les herbivores
Patron:
-Pic pritanier, déclin estival, pic d’automne secondaire
-Limité par la lumière en hiver
-Contrôler par le broutage au printemps
-Limité par la faible quantité de nutriments en été

Question 25

Qu’est-ce qui peut causer des floraisons d’algues toxiques?

Answer 25

-Présence des espèces toxiques (parfois en tant que kystes)
-Conditions propices (lumière, nutriments, salinité, température)
-Circulation (stratification et rétention)
Cependant, ces conditions sont propre à chaque évènement. Il est difficile de prévoir une floraison toxique.

Question 26

Pourquoi les floraisons toxiques sont-elles plus communes de nos jours?

Answer 26

• L’énvironnement local change
• Changements climatiques globaux
• Transport par bateau plus fréquent (donc plus haute chance d’introduction de kystes d’algues par l’eau de ballaste)
• Biais de notre part (on est plus alerte et plus avertis)

Question 27

Décrivez le phénomène de l’eutrophisation.

Answer 27

Une grande quantité de produits chimiques toxiques ont causé un contrôle des eaux côtières dans le passé. Maintenant, il y a beaucoup de sels nutritifs présent dans ces environnements, et il y a accumulation de matière organique et donc eutrophisation. Les sources de ces produits chimiques sont les égouts municipaux, les rejets agricoles et l’aquaculture.

Question 28

Quel est le destin du phytoplancton?

Answer 28

1. Transport vers les réseaux trophiques (zooplancton ou boucle microbienne)
2. Transport vers le fond (des cellules, fèces ou de la matière organique dissous)
3. Consommé (demande en oxygène), dégradé (also oxygen) ou séquestré dans les fonds marins.

Question 29

Dans les zones côtières et néritiques, il y a des contributions importantes provenant des milieux terrestre. Que sont ces contributions?

Answer 29

-De la matière organique (apport directe)
-Des sels nutritifs (apport indirecte)
Peut être naturel ou anthropique.

Question 30

Comment des zones hypoxiques ou anoxiques sont-elle formées?

Answer 30

1. Il y a accumulation de matière organique vers la surface.
2. Cette matière organique est éventuellement exportée vers le fond.
3. Elle va être décomposé par des microbes aérobies, consommant l’oxygène présent dans le milieu.
4. Diminution graduelle de la teneur en oxygène de l’eau.
5. Création des conditions non propice à la vie aérobie.
6. Mort ou départ des organismes aérobies.
7. Il va y avoir dominance des organismes anaérobies
8. Cette dominace menent à des changements dans le milieu (biologique et chimique)

Question 31

Vrai ou Faux: La dénitrification est plus avantageuse que la décomposition aérobie en terme énergétique.

Answer 31

Faux: La décomposition aérobie est la plus avantageuse. Cependant, à des conditions de faible O2, la dénitrification devient plus avantageuse.

Question 32

La dénitrification (NO(3)- -> N2) comprends beaucoup d’intermédiaires. Lequel est concernant, et pourquoi?

Answer 32

Le N2O, qui va être libérer lors de la conversion de NO(2)- en N2. Il est concernant car lorsqu’il est relâché dans l’atmosphère, il est un puissant gaz à effet de serre.

Question 33

Que sont les phénomènes associez à un manque d’O2 dans un milieu?

Answer 33

• Migrations des espèces très mobiles (poissons, baleines, etc.), suivi d’une migration des espèces peu mobiles (benthos)
• Changement dans la communauté et les réseaux alimentaires
• Acidification (car il y a beaucoup de CO2 produit lors de la décomposition)
• Remplacement des bactéries aérobies par des bactéries anaérobies.