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Introduction à la microbiologie environnementale ( BIO 1804) > Rôle des micro-organismes dans les cycles biogéochimiques globaux. Du microscopique au global > Flashcards

Rôle des micro-organismes dans les cycles biogéochimiques globaux. Du microscopique au global Flashcards

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1
Q

4 grands puits (stocks)

A 
Atmosphère
Humain 
Océan
Continents 
- Terrestre 
- Aquatique
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Q

Échanges (flux)

A

Quantité utilisée, exportée entre les grands puits

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3
Q

Chaque cycle a une part…

A

Géologique & Biologique

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4
Q

Flux globaux d’éléments d’importance

A

C, N, P les plus “importants”, d’un point de vue quantitatif

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Q

Pourquoi les flux globaux de C, N et P sont accélérés?

A

Activité biologique (accéléré plusieurs fois)

Photosynthèse et les processus en découlant (accéléré plusieurs centaines de fois)

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6
Q

Pourquoi le carbone est le flux le plus important?

A
  • Le carbone est à la croisée de tous les processus écologiques et biogéochimiques
  • À la base de toute vie sur terre
  • Facteur de contrôle des processus écologiques et biogéochimiques, ainsi qu’un produit
  • Quantifier le transfert de matière et d’énergie entre les écosystèmes entre l’atmosphere (air), la lithosphere (sol) et l’hydrosphère (eau)
  • Contrôle la chimie de l’eau et des sols, la structure des réseaux trophiques, et les échanges gazeux; il est à la base des gaz à effet de serre les plus importants dans l’atmosphère
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7
Q

Silicium

A

L’élément ayant la flexibilité chimique la plus grande pour soutenir la formation de molécules complexes

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8
Q

Équation plus complète de la photosynthèse

A

106 CO2 +122 H2O +16 HNO3 + 1H3PO4 →(CH2O)106 +(NH3)16 +1H3 PO4 +138 O2

Besoin de nutriments pour la photosynthèse : azote, phosphore

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9
Q

Pourquoi on a besoin de l’azote?

A
  • L’élément limitant la production primaire le plus commun, surtout dans les écosystèmes terrestres, mais aussi dans les milieux marins et estuaires
  • Cycle plus complexe que la plupart des éléments (cycle obligatoirement anoxique)
  • Forts impacts de l’activité humaine sur N
  • Polluant affectant la qualité de l’eau et l’eutrophisation
  • Les formes gazeuses contribuent au réchauffement climatique et à la production/destruction de l’ozone
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10
Q

Pourquoi on a besoin du phosphore?

A

On en retrouve partout comme source d’É, évolution…
• ADN, ARN
• ATP énergie à la base des réactions métaboliques
• Phospholipides structures membranaires
• Dents et os des vertébrés

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11
Q

Cause des flux globaux de carbone entre les principaux puits?

A

Balance entre production primaire et respiration à travers les grands écosystèmes de la terre

NEP Terrestre: légèrement positive = puits de carbone

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12
Q

Cycle du carbone

A
  • Boucle entre l’atmosphère et la biosphere (terrestre et oceanique)
  • Atmosphère = source énorme de carbone inorganique directement utilisable par les producteurs
  • Photosynthèse = voie d’entrée
  • Respiration + Décomposition = voie de sortie
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13
Q

Cycle de l’azote

A
  • Apports nouveaux via fixation de l’azote par les micro-organismes. Important au fil du temps (géologique).
  • Peu important sur une base annuelle.
  • GRANDE majorité des flux d’azote passent par le recyclage.
  • Atmosphère = source énorme d’azote inorganique, mais couteux à transformer en formes biologiquement utilisables. Donc essentiellement recyclé
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14
Q

Cycle du phosphore

A
  • Apports nouveaux via activité minière.
  • Apports nouveaux biologiques non-significatifs sur une base annuelle.
  • Comme le N: GRANDE majorité des flux d’azote passent par le recyclage
  • Sols et Océans = sources énormes de phosphore inorganique, mais peu biodisponible. Donc essentiellement recyclé
  • PAS de phase atmosphérique significative
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15
Q

Rôle essentiel de la décomposition

A

Dans le maintien des nutriments pour les processus environnementaux (cycle de N et P)

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16
Q

Stratégies écologiques pour dégrader les matériaux

A
  • TRÈS FORTE biomasse (Grande majorité)
  • Forte capacité enzymatiques
  • Différentes espèces spécialisées pour certains types de substrats
17
Q

Pourquoi décomposer?

A

Les décomposeurs décomposent les plantes et animaux morts. S’ils n’étaient pas dans l’écosystème, les plantes n’obtiendraient pas leurs nutriments essentiels, et la matière morte s’accumulerait sans fin

18
Q

Contrôles intrinsèques

A
  1. Complexité de la matière à dégrader

2. Contenu en nutriments (P et N)

19
Q

Critères de dégradation

A
  • Molécules structurellement complexes et pas très dégradables
  • Molécules simples et contenant N et P est très dégradables
  • Contenu en nutriments de la matière à degrader (stoichiométrie écologique)
20
Q

Stoichiométrie écologique

A
  • Conservation de masse est affectée par les organismes et leurs interactions dans les écosystèmes
  • 106 C, 16 N, et 1 P -> proportion dans ces chiffres, c’est pas aléatoire
  • Décomposition efficace et complète lorsque la stoichiométrie des décomposeurs est près de la stoichiométrie de la matière à consommer.
21
Q

Conséquence d’un ratio C:N élevé?

A

Besoin de consommer énormément de matière pour atteindre les besoins en nutriments des décomposeurs. Décomposition peu efficace

22
Q

Facteurs extrinsèques (environnementaux)

A
  • Nutriments
  • Température (À chaque fois qu’on augmente la température de 10 degré, la perte de biomasse double)
  • Oxygène, composition de la communauté
  • Disponibilité de l’eau
23
Q

Le rôle changeant de la décomposition dans un monde en réchauffement

A
  • Taux de décomposition augmentent avec la temperature
  • La production/émission de méthane augmente beaucoup plus rapidement que la respiration (donc production de CO2) lorsque la température augmente.
  • Plus les nutriments sont concentrés, plus la dépendance de la production de méthane à la température augmente.
24
Q

Mécanismes dans le cycle de l’Azote : Étape 1 - Fixation

A

Voie “exclusive” d’entrée de nouvel azote vers un écosystème

  • Coûte cher métaboliquement
  • Environ 0.85 mole de carbone pour fixer 1 mole d’azote
  • Le processus industriel utilise hautes températures et pression pour faire le NH3
  • Les fixateurs d’azote: Rhizobia (bactérie) forme symbiose avec légumineuses, aulnes (symbiose), cyanobactéries
  • Fixation non-symbiotique rare; peu connue
25
Q

Mécanismes dans le cycle de l’Azote : Étape 2 - Minéralisation

A

Transforme l’azote organique en azote inorganique; redevient disponible aux producteurs. Libère NH4+ à partir d’acides aminés, nucléotides, ADN-ARN

  • N Organique → NH4+
  • Conditions oxiques et anoxiques (aérobie et anaérobie)
26
Q

Mécanismes dans le cycle de l’Azote : Étape 3 - Nitrification

A
  • NH4+ = la fraction la plus biodisponible, et la plus intéressante pour les organismes
  • Processus unique accompli par des bactéries chimio-autotrophes aérobiques. Acquièrent leur énergie de l’oxidation de NH4+. En compétition avec autres hétérotrophes pour l’acquisition de NH4.
  • Voie principale menant aux pertes hydrologiques, et à la dénitrification (N2, s’évade vers l’atmosphère). Sans cette voie, le cycle de N serait en boucle presque fermée
  • Source de N2O
27
Q

Mécanismes dans le cycle de l’Azote : Étape 4 - Dénitrification

A

Voie majeure pour la sortie de N de la biosphère

  • Hétérotrophes anaérobiques
  • Faibles taux en milieu terrestre, forts en milieu océaniques
  • Très haut taux dans les milieux humides, surtout si beaucoup de nitrate
28
Q

Mécanismes du cycle du Phosphore : Étape 1 - L’érosion chimique du P

A

Réactions biologiques non-nécessaires pour rendre le P disponible. Mais la biologie accélère le processus

29
Q

Facteurs d’érosion

A 
Climat
Type de sols 
Topographie 
Temps
Biota
30
Q

Problème avec le cycle du phosphore?

A
  • De moins en moins de P bio-disponible au fil des siècles.
  • P transformé vers des formes organiques stables et des formes minérales non- disponibles
  • > RECYCLAGE IMPORTANT
31
Q

Seul nouveau phosphore?

A

Orogenèse

Il est donc impératif de maximiser le recyclage du phosphore

32
Q

Problème avec le cycle accéléré de l’azote et le cycle brisé du phosphore

A

Lessivage artificiellement élevé de nutriments vers les écosystèmes aquatiques, créant l’eutrophisation, ou l’enrichissement/vieillissement accéléré des lacs et rivières

Introduction à la microbiologie environnementale ( BIO 1804) (8 decks)

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