SCT exam final Flashcards
C’est quoi la vie ? (définition de la NASA)
La vie est un système chimique auto-maintenu capable d’évolution darwinienne
Explique l’origine et évolution de la biosphère selon le Darwinisme et selon le Lamarckisme
- Selon le Darwinisme, les changements génétiques aléatoires peuvent modifier certains traits d’une espèce lui permettant de mieux survivre à son environnement, amenant ainsi à une sélection naturelle.
Se base sur le fait que tout organisme vivant vont avoir des modifications génétiques, et sont qui vont les accueillir, vont survivre et avoir la sélection naturelle. - Le contraire du Lamarckisme, ou les espèces s’adapteront (mais sans un mécanisme prouvé) à l’environnement en modifiant certains traits propres à leur espèce. (exemple de la girafe)
Qu’est-ce que «LUCA» (Last Universal Common Ancestor ou « cénancêtre »
- Nommé le dernier ancêtre commun universel, LUCA représente l’ANCÊTRE HYPOTHÉTIQUE COMMUN à toutes les formes de vie actuelles.
Cet ancêtre commun est une entité microscopique dont les caractéristiques se retrouvent partagées à la fois par les bactéries, les archées, et, plus indirectement, par les organismes eucaryotes.
Rôle central dans l’arbre de la vie. - Les recherches montrent que LUCA vivait il y a environ 3,5 à 4 milliards d’années, dans un environnement probablement riche en fer, en soufre, et en températures élevées, ce qui laisse penser à un habitat hydrothermal marin. Son existence nous éclaire sur les caractéristiques fondamentales de la vie primitive, notamment la capacité à répliquer et à transmettre des informations génétiques (l’ADN/ARN), des mécanismes de production d’énergie chimique, et l’utilisation de certaines protéines et enzymes essentielles.
Qu’est-ce que l’arbre phylogénétique de la vie?
C’est une représentation de l’évolution des différentes formes de vie, illustrant comment toutes les espèces vivantes, passées et présentes, sont interconnectées à travers des ancêtres communs. Ces espèces partagent tous un patrimoine évolutif commun. Cet arbre repose sur les similitudes génétiques, morphologiques, et biochimiques des organismes pour retracer leurs relations évolutives.
Quelles sont les grandes divisions de cet arbre? qui se ramifient à partir de LUCA
- Les Bactéries (procaryote): NE CONTIENT PAS DE NOYAU.
C’est un des groupes les plus anciens, elles se sont adaptées à une grande variété d’environnements. Les cyanobactéries, par exemple, sont responsables de la photosynthèse qui a enrichi l’atmosphère en oxygène. - Les Archées (procaryote): NE CONTIENT PAS DE NOYAU.
Les archées vivent souvent dans des environnements extrêmes (hautes températures, salinité élevée, etc.). Bien qu’elles ressemblent aux bactéries en apparence, elles sont génétiquement et biochimiquement distinctes. - Les Eucaryotes: CONTIENT UN NOYAU.
Ce domaine inclut les cellules avec un noyau, qui sont les blocs de construction de la plupart des formes de vie complexes, y compris les plantes, les animaux, les champignons, et les protistes. Acides aminés.
Quels sont les éléments du vivant?
Les éléments:
- carbone (C),
- hydrogène (H),
- azote (N),
- oxygène (O)
- soufre (S)
sont essentiels pour la vie, car ils forment les molécules fondamentales des organismes vivants. (CHNOS)
D’où viennent les molécules de base (acides aminées)?
La question de l’origine des molécules organiques de base, comme les acides aminés, qui sont essentielles à la vie, est une des grandes énigmes de la science. Même si la présence de ces molécules ne garantit pas l’apparition de la vie, elles constituent les blocs de construction nécessaires. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer d’où viennent ces molécules fondamentales:
Hypothèses d’où proviendraient ses molécules de base.:
- Synthèse sur la Terre primitive. Dans les années 1950, l’expérience de Miller-Urey a montré qu’il était possible de produire des acides aminés en simulant les conditions de la Terre primitive.
- Sources hydrothermales océaniques: Des études suggèrent que des sources hydrothermales profondes, où les minéraux et les gaz s’échappent de la croûte terrestre, pourraient avoir été des lieux idéaux pour la synthèse de molécules organiques. Les températures élevées, la présence de minéraux riches en fer et en soufre, et les gradients d’énergie pourraient favoriser la formation des acides aminés et d’autres biomolécules.
- Apport extraterrestre: Une autre théorie propose que les molécules organiques auraient été apportées par des météorites et des comètes. Certaines météorites contiennent des acides aminés et d’autres composés organiques.
- À partir de gaz volcaniques: Les gaz émis par les volcans (tels que l’ammoniac, le méthane et le dioxyde de carbone) pourraient avoir contribué à la formation des acides aminés sous l’effet de sources d’énergie comme la chaleur et la lumière solaire. Les zones volcaniques de la Terre primitive auraient offert un environnement réactif où des molécules organiques simples auraient pu se former.
Pourquoi les procaryotes étaient dominants? (et définition de ce qu’est un procaryote)
Un procaryote est un organisme unicellulaire dont la cellule ne contient pas de noyau ni d’organites membranaires. Son matériel génétique (ADN) est libre dans le cytoplasme, regroupé dans une région appelée nucléoïde. Les procaryotes incluent deux grands domaines du vivant: les bactéries et les archées (souvent retrouvées dans des environnements extrêmes).
Les procaryotes ont été les formes de vie dominantes sur Terre pendant des milliards d’années, et cette domination n’est pas simplement due à leur simplicité:
- Adaptabilité et rapidité de reproduction: Les procaryotes se divisent rapidement, ce qui leur permet de s’adapter rapidement aux changements environnementaux. Ils peuvent accumuler des mutations à un rythme élevé, favorisant la sélection naturelle et l’apparition rapide de nouvelles caractéristiques.
- Capacité de survie dans des environnements extrêmes : Les premiers environnements terrestres étaient extrêmes (hautes températures, atmosphère riche en gaz toxiques, absence d’oxygène), et les procaryotes se sont adaptés pour survivre dans ces conditions. Par exemple: dans des sources chaudes ou des milieux très salins.
- Métabolisme varié : Les procaryotes sont incroyablement divers sur le plan métabolique. Certains peuvent effectuer la photosynthèse (comme les cyanobactéries, qui ont joué un rôle majeur dans l’oxygénation de l’atmosphère il y a environ 2,4 milliards d’années), tandis que d’autres peuvent utiliser des composés comme le soufre, le fer ou le méthane pour produire de l’énergie. Cette diversité métabolique leur permet d’occuper des niches variées.
- Simples, mais efficaces : Bien que simples en structure, les procaryotes sont extrêmement efficaces dans leurs fonctions cellulaires. Leur simplicité leur permet de limiter les ressources nécessaires pour survivre et de se reproduire avec succès dans presque tous les habitats de la Terre.
Vrai ou faux, l’évolution se fait du plus simple au plus complexe. Explique la réponse.
FAUX. Cette idée de l’évolution comme passage inévitable du simple au complexe est une conception erronée.
L’évolution ne tend pas systématiquement vers la complexité ; elle favorise des adaptations qui permettent aux organismes de mieux s’adapter à leur environnement, indépendamment de leur complexité.
L’évolution sélectionne des traits qui augmentent les chances de survie et de reproduction, que l’organisme devienne plus complexe ou non.
Qui sont les extrêmophiles? Nomme les catégories (10)
Les extrêmophiles sont des organismes capables de survivre dans des conditions que la plupart des formes de vie trouvent hostiles.
- Les halophiles : Tolérance aux environnements salins
Les thermophiles : Résistance à la chaleur, 60 - 80 degrés celsius - Hyperthermophiles: Résistance à la chaleur extrême plus de 80 degrés celsius
- Cryophiles (Psychrophiles): peuvent vivre et se reproduire à des températures extrêmement basses. Moins de 10 - 15 degrés Celsius.
- Halophiles: organismes qui prospèrent dans des environnements très salins, où la concentration en sel (NaCl) est extrêmement élevée. (12 à 37% de sel)
- Alcalophiles: organismes qui survivent dans des environnements très basiques avec un pH supérieur à 8.
- Acidophiles: Les acidophiles vivent dans des environnements très acides avec un pH inférieur à 2.
- Barophiles ou Piézophiles: prospèrent sous des pressions extrêmement élevées, comme celles des grandes profondeurs marines. La pression augmente d’environ 1 bar par 10 mètres de profondeur dans l’eau. Certains barophiles vivent sous des pressions de plusieurs centaines de bars, comme dans les abysses océaniques.
- Xérophiles: organismes qui survivent dans des environnements extrêmement secs, où l’eau est rare ou absente. Ils sont adaptés pour minimiser la perte d’eau et peuvent survivre dans des conditions de sécheresse extrême.
- Radio-tolérants: peuvent supporter des niveaux très élevés de radiations qui détruirait la plupart des autres formes de vie
Qu’est-ce qu’est la biosphère profonde et quels sont ses 3 environnements?
La biosphère profonde représente une partie de la biosphère terrestre qui se trouve sous la surface, dans des environnements souterrains tels que:
- la croûte continentale et océanique
- les aquifères profonds
- les mines et les caves profondes.
Cette biosphère profonde abrite une grande diversité de micro-organismes, principalement des bactéries et des archées, qui vivent dans des conditions extrêmes et se nourrissent de sources d’énergie non conventionnelles.
Qu’est-ce que l’explosion cambrienne? organismes multicellulaires et mammifères
- Survenue il y a environ 541 millions d’années
- Événement majeur dans l’histoire de la vie sur Terre.
- Grande diversité d’organismes multicellulaires est apparue, avec de nombreuses formes de vie complexes, dont les ancêtres des mammifères (les chordés, possédant des structures similaires à une colonne vertébrale ont évolué durant cette période.)
- C’est durant cette période que la complexité biologique a atteint un nouveau sommet. De nombreux types d’organismes, allant des arthropodes primitifs aux mollusques, sont apparus en grand nombre et se sont diversifiés.
- Émergence d’organismes dotés de structures variées, comme des coquilles et des exosquelettes, permettant de retrouver des fossiles bien conservés (participant au cycle du carbone).
Quel est le rôle du pic d’oxygène?
Un pic d’oxygène a été observé peu avant et durant l’explosion cambrienne, un facteur critique pour la diversification de la vie.
- Accumulation d’oxygène: Avant l’explosion cambrienne, les niveaux d’oxygène atmosphérique étaient relativement bas. La «Grande Oxydation», survenue il y a environ 2,1 milliards d’années, avait augmenté le niveau d’oxygène, mais il a fallu attendre plusieurs centaines de millions d’années pour que les niveaux d’oxygène atteignent des concentrations suffisantes pour soutenir des organismes plus grands et plus complexes.
- Impact sur la complexité des organismes:
La présence d’oxygène en quantités plus importantes a permis aux organismes de développer des structures corporelles plus grandes et plus diversifiées. Avec un apport suffisant en oxygène, des systèmes respiratoires plus efficaces ont évolué, ce qui a permis un métabolisme plus rapide et la complexité cellulaire nécessaire pour des formes de vie multicellulaires.
Quelles sont les méthodes pour reconstruire l’histoire de la biosphère?
- Étude des fossiles:
Les fossiles fournissent des indices sur la forme, la structure et parfois même l’environnement des organismes anciens.
**Les organismes qui font du métabolisme vont recracher du carbone. - Géochimie et isotopes :
L’étude des isotopes (par exemple, de l’oxygène, du carbone et du soufre) dans les roches anciennes aide à déterminer les changements dans l’atmosphère et les océans de la Terre. Par exemple, les variations dans les isotopes de carbone peuvent indiquer des périodes de hausse ou de baisse de la biomasse mondiale, et celles des isotopes de l’oxygène révèlent les variations de l’oxygène atmosphérique. Aussi, les isotopes permettent de dater (âge). - Sédimentologie et paléoclimatologie: Les dépôts sédimentaires, les anciens fonds marins et les couches de cendres volcaniques contiennent des indices sur l’environnement de l’époque. Par exemple, la présence de certaines roches sédimentaires peut révéler les niveaux de l’eau de mer ou les conditions climatiques.
Quels sont les 2 problèmes rencontrés pour trouver des fossiles?
- Trouver des roches suffisamment anciennes et pas déformées
- Retrouver des fossiles en remontant le temps et allant du macro- au microscopique
Pouvons-nous observer des fossiles d’organismes unicellulaires? Si oui, Où
OUI:
on l’observe dans les sources hydrothermales
Les sources hydrothermales sont des lieux où l’on peut observer des fossiles d’organismes unicellulaires. Ces environnements sous-marins riches en minéraux sont propices à la fossilisation, car les dépôts minéraux issus des cheminées hydrothermales peuvent enrober rapidement les cellules et les préserver avant leur décomposition.
Des micro-organismes fossilisés, tels que des bactéries et des archées, ont été découverts dans des dépôts de sources hydrothermales anciennes, offrant des indices sur la vie primitive et sur les adaptations aux environnements extrêmes.
Nomme 3 types de fossiles d’organismes unicellulaires
- Microfossiles:
Ce sont des fossiles microscopiques, souvent de quelques micromètres seulement. Les microfossiles incluent des restes d’organismes unicellulaires tels que les bactéries et les archées. Ils peuvent être préservés dans des roches sédimentaires, où les couches minérales protègent leurs structures au fil du temps. - Stromatolites:
Bien qu’ils ne soient pas des fossiles individuels, les stromatolites sont des formations rocheuses produites par des colonies de cyanobactéries (organismes unicellulaires photosynthétiques). Les stromatolites fossilisés, qui remontent à environ 3,5 milliards d’années, sont parmi les preuves les plus anciennes de la vie sur Terre. Ils montrent des structures en couches, formées par les dépôts successifs de minéraux et de matière organique. - Foraminifères et diatomées:
Bien que plus récents, ces micro-organismes unicellulaires (présents à partir de l’ère paléozoïque) laissent des fossiles relativement communs. Les foraminifères possèdent des coquilles de carbonate de calcium, tandis que les diatomées ont des parois de silice, ce qui facilite leur fossilisation.
Où cherche-t-on la vie primitive?
- À Pilbara, en Australie-Occidentale:
Formations géologiques anciennes
L’une des régions les plus étudiées. Cette région contient des formations rocheuses vieilles de plus de 3,5 milliards d’années, et elle recèle certaines des plus anciennes preuves de vie sur Terre.
- Lieux de recherche à Pilbara pour la vie primitive:
Trendall au «North Pole»: Cette localité est célèbre pour ses stromatolites fossilisés, des structures produites par des colonies de micro-organismes (probablement des cyanobactéries) qui vivaient dans les eaux peu profondes. Le site est nommé «North Pole» en raison de sa proximité avec une mine de fer, mais il est aussi reconnu pour ses formations de roches sédimentaires préservant d’anciens microfossiles et des structures biogéniques.
Chinaman Creek et l’Apex Chert : L’Apex Chert est une formation rocheuse qui a attiré l’attention en raison de sa composition et de son âge, estimé à environ 3,5 milliards d’années. Elle contient des microstructures interprétées comme d’éventuelles traces fossiles de vie bactérienne. Les roches de l’Apex Chert sont formées de silice, qui permet de préserver des micro-organismes dans des détails très fins. Chinaman Creek, situé à proximité, est une autre localité où l’on peut observer des structures similaires, également associées à des environnements hydrothermaux anciens. Dans ces cherts on a découvert, il y a 30 ans des traces fossiles de cyanobactéries
Qu’est-ce qu’est la Géochimie, et a quoi sert-elle?
C’est une branche des sciences de la Terre qui étudie la composition chimique de la Terre et des processus chimiques qui influencent sa structure, son évolution et son fonctionnement.
Elle combine des principes de chimie et de géologie pour analyser les éléments chimiques, leurs distributions et interactions dans divers milieux terrestres, comme les roches, les sols, les eaux et l’atmosphère.
Quelle est l’importance des isotopes de carbone
Les isotopes de carbone sont extrêmement importants dans divers domaines scientifiques en raison de leur rôle central dans les processus naturels et les cycles biogéochimiques.
- Carbone 12 et Carbone 13 :
Les isotopes stables du carbone, ^12C et ^13C, sont utilisés pour déterminer les processus biologiques et géologiques qui ont influencé la composition isotopique des matériaux carbonés.
Les organismes vivants préfèrent souvent le ^12C lors de la fixation du carbone, ce qui peut créer des variations isotopiques significatives entre le carbone organique et le carbone inorganique.
Précipitation de carbone inorganique : Lorsque le carbone précipite sous forme de carbonate (par exemple, dans des environnements marins ou hydrothermaux), les rapports isotopiques restent relativement constants, car ils sont influencés par des processus abiotiques. Cela signifie qu’il n’y a pas de variations significatives dans les signatures isotopiques du carbonate formé de manière inorganique.
Fixation de carbone par les organismes:
En revanche, lorsque des organismes (comme les cyanobactéries) fixent le carbone inorganique pour créer des composés organiques, cela entraîne des variations isotopiques. Les organismes vivant dans des environnements riches en ^12C laissent souvent des traces dans le rapport isotopique du carbone, ce qui peut être identifié dans les sédiments ou les fossiles.
Signatures organiques:
Beaucoup de ces structures qui ressemblent à des fossiles de micro-organismes, lorsqu’elles sont analysées, peuvent posséder des signatures isotopiques organiques, indiquant une origine biologique. Cela signifie qu’elles peuvent contenir un rapport enrichi en ^12C, typique des matériaux organiques, en comparaison avec des formations minérales qui présentent des rapports isotopiques beaucoup plus uniformes.
Quel est le ratio de l’eau sur la Terre en terme de surface et de masse?
- 70% de la surface terrestre est recouverte d’eau.
- Les océans contiennent la grande majorité de l’eau de surface, environ 90% de l’hydrosphère, mais en termes de masse, cela ne représente qu’environ 0,02% de la masse totale de la Terre (soit environ 1 380 ppm).
** (Ce ratio montre que, même si l’eau recouvre la majeure partie de la surface, elle constitue une infime fraction de la masse terrestre.)
Est ce que le manteau terrestre contient plus d’eau que la surface?
Le manteau terrestre contient en effet beaucoup plus d’eau que la surface, sous forme d’eau liée dans les structures minérales (comme les groupes hydroxyles OH dans les minéraux hydratés).
On estime qu’il pourrait contenir entre 5 et 10 fois la quantité d’eau des océans, bien que cette eau ne soit pas libre comme dans les océans, mais intégrée dans les structures cristallines des minéraux.
Les eaux souterraines représentent 99.5% des eaux douces « liquides ». Elles équivalent à une couche d’eau douce de 43 m sur l’ensemble des continents
Quel est le volume d’eau recyclé annuellement entre l’océan, l’atmosphère et la géosphère?
Un volume de 577,000 km3 est recyclé annuellement entre l’océan, l’atmosphère et la géosphère.
Cette masse peut nous paraître énorme, elle ne représente pourtant que 0.04 % du stock hydrique planétaire.
cycle:
- Océans:
vient du réservoir de l’océan (70% de surface terrestre)
- Atmosphère:
évaporation: sous forme nuages/précipitations : sous forme de neige / eau liquide - Géosphère:
dans les nappes souterraines
Quels sont les 2 circuits de l’eau
- De surface: alimente rivière, lacs
- Pénètre le sol: dans les roches, etc pour former nappe souterraine
** (Connection hydraulique entre lac/fleuves et eau souterraine)
** (les deux vont se déverser dans l’océan)
Quelle est la définition de bilan hydrologique et ses différentes étapes
Le bilan hydrologique est une évaluation des quantités d’eau qui contribuent aux différentes étapes du cycle de l’eau:
- la précipitation
- l’évapotranspiration (évapotranspiration : combien d’eau tombe à la surface et est transpiré naturellement sols + plantes)
- le ruissellement de surface
- l’infiltration, qui se distribue entre le ruissellement hypodermique et la recharge.
Qu’est-ce qu’un aquifère? et où se trouvent-ils?
C’est une formation géologique qui contient de l’eau souterraine et la transmet à travers ses pores ou ses fissures.
Les aquifères se trouvent généralement dans des couches de roche poreuse ou perméable, comme le grès, le calcaire fissuré ou les dépôts de graviers et de sables.
L’eau souterraine dans les aquifères provient principalement de l’infiltration des précipitations, qui s’infiltrent dans le sol et se stockent dans ces formations rocheuses.
Les aquifères jouent un rôle crucial dans l’approvisionnement en eau potable, l’irrigation agricole, et le maintien des écosystèmes naturels.
Qu’est-ce qu’un bassin versant?
C’est une zone géographique où toutes les précipitations (pluie, neige) se dirigent vers un même point de sortie, comme un cours d’eau, un lac ou un océan.
En d’autres termes, c’est l’aire de drainage naturelle qui capte l’eau et la dirige vers un réseau de rivières ou de fleuves.
L’eau qui tombe sur un bassin versant peut s’infiltrer dans le sol pour recharger les nappes phréatiques, s’écouler en surface pour rejoindre les rivières et les lacs, ou encore être absorbée par la végétation.
La taille d’un bassin versant peut varier énormément, depuis quelques hectares pour de petits ruisseaux jusqu’à des millions de kilomètres carrés pour les grands fleuves, comme le bassin versant du fleuve Amazone.
Quelle est l’équation du bilan hydrologique?
P = Q + EVT + DR
DR = P – (Q + EVT)
- P est la hauteur d’eau précipitée (précipitations),
- Q est la lame d’eau écoulée par ruissellement (écoulement de surface vers les rivières et cours d’eau),
- EVT est l’évapotranspiration, soit la quantité d’eau retournée à l’atmosphère par l’évaporation et la transpiration des plantes,
- DR représente la recharge des aquifères, soit l’eau qui s’infiltre dans le sol pour recharger les nappes souterraines.
Cette équation exprime la conservation de la masse d’eau dans le bassin versant, indiquant que la quantité totale d’eau précipitée se répartit entre l’écoulement de surface, l’évapotranspiration, et la recharge des nappes souterraines.
** Cela signifie que la recharge des aquifères est ce qui reste après que les précipitations ont satisfait les besoins d’écoulement et d’évapotranspiration.
Quelle est la géologie des aquifères (3 couches d’aquifères)
- Aquifère libre (ou non confiné):
Un aquifère libre est un aquifère dont la surface supérieure est en contact direct avec la zone de saturation du sol. Il n’est pas confiné par une couche imperméable, ce qui signifie que la pression de l’eau y est atmosphérique. L’eau peut facilement s’infiltrer depuis la surface, notamment lors des précipitations, pour recharger l’aquifère. La profondeur de l’eau dans un puits creusé dans un aquifère libre correspond souvent au niveau de la nappe phréatique. - Aquifère captif (ou confiné):
Un aquifère captif est enfermé entre deux couches de matériaux imperméables ou semi-perméables, comme de l’argile ou du schiste, qui bloquent le flux d’eau dans les directions verticale et latérale. Dans un aquifère captif, l’eau se trouve sous une pression plus élevée que la pression atmosphérique. Si un puits est creusé dans cet aquifère, l’eau peut remonter spontanément vers la surface sans pompage, créant un puits artésien. - Aquitard:
Un aquitard est une formation géologique qui est semi-perméable et permet de stocker de l’eau, mais qui la transmet très lentement en raison de sa faible perméabilité. Les aquitards sont souvent composés d’argile, de schiste ou de certains sédiments fins. Ils ne produisent pas d’eau en quantités significatives pour les puits, mais ils peuvent jouer un rôle important en séparant les aquifères, limitant ainsi les échanges d’eau entre eux et ralentissant le transfert d’eau vers les aquifères situés en dessous.
Quelle est la différence entre la porosité et la perméabilité? (dans les aquifères)
La porosité et la perméabilité sont deux propriétés essentielles des aquifères qui influencent leur capacité à stocker et transmettre l’eau.
→ La porosité est la mesure de l’espace vide ou les pores dans une roche ou un sédiment. Elle est exprimée en pourcentage et représente le volume total de ces vides par rapport au volume total du matériau. Dans le cas des aquifères, une porosité élevée signifie qu’il y a plus d’espace pour stocker de l’eau.
- Types de porosité:
Les sédiments ou roches granulaires comme le sable et le gravier ont une porosité primaire (entre les grains), tandis que des roches fracturées comme le calcaire peuvent avoir une porosité secondaire (dans les fractures ou cavités).
- Facteurs influençant la porosité:
La taille des grains, la compaction, le degré de cimentation et la présence de fractures affectent tous la porosité. Des matériaux comme le sable peuvent avoir une porosité de 25-50 %, tandis que des roches plus compactes comme le granit en ont souvent moins de 1 %.
→ La perméabilité est la capacité d’un matériau à permettre le passage de l’eau à travers ses pores interconnectés.
Elle dépend non seulement de la porosité mais aussi de la connectivité et de la taille des pores.
- Perméabilité et débit : Un aquifère perméable permet un écoulement rapide de l’eau, tandis qu’un aquifère peu perméable, comme une argile, retient l’eau en raison de ses petits pores.
Quels sont les types d’aquifères? (3)
- Non confiné ou nappe phréatique: n’a pas des couches confinant qui puissent retarder le mouvement vertical de l’eau.
- Perché:
lentilles de roches perméables se trouvant à l’intérieur des couches imperméables. - Confiné:
possède des niveaux imperméables (aquitards), sous-jacents et sur jacents l’aquifère qui empêchent le mouvement vertical de l’eau.
Quelles sont les zones d’un aquifère? (2)
- Recharge:
correspond à la zone d’infiltration directe des précipitations dans le sol. - Emergence:
zone de émergence des eaux après leur parcours souterrain. Il peut correspondre à des sources isolées, à des zones étendues ou à des cours d’eau ou des lacs.
Explique le fonctionnement de la zone de recharge
- L’eau est fournie par les précipitations.
- L’eau s’infiltre à travers la zone non saturée jusqu’à la zone de saturation, où l’eau peut s’écouler.
- La zone non saturée a une importance capitale dans les études sur la pollution, car les polluants peuvent aisément s’infiltrer à travers cette zone pour atteindre la zone de saturation.
Quels sont les types d’émergence (4)
- Intersection de l’aquifère avec le versant
- Contact avec une couche imperméable (Mont Royal, Chemin de la Côte des Neiges)
- Remontée via une faille
- Canalisation via les fractures
Quels sont les impacts de la surexploitation des nappes phréatiques?
- Abaissement des nappes phréatiques:
Les nappes phréatiques, qui se remplissent naturellement par infiltration des eaux de pluie, subissent des baisses de niveau lorsqu’elles sont pompées plus rapidement qu’elles ne peuvent se recharger. Dans certaines régions, les nappes phréatiques sont épuisées à un rythme alarmant, ce qui rend l’eau souterraine moins accessible, voire impossible à atteindre sans creuser des puits plus profonds. - Cela augmente aussi le coût des infrastructures pour accéder à l’eau.
- Salinisation des nappes côtières
Dans les zones côtières, la surexploitation des nappes phréatiques entraîne une intrusion d’eau salée. Lorsque l’eau douce est pompée en excès, l’eau de mer pénètre dans les nappes, rendant l’eau impropre à la consommation humaine, à l’irrigation, et à l’usage industriel. La salinisation peut également nuire aux écosystèmes locaux, car elle change les conditions de vie de nombreuses espèces. - Dégradation des écosystèmes
La surexploitation des nappes phréatiques peut entraîner l’assèchement de sources, de rivières et de zones humides, qui dépendent souvent des remontées naturelles d’eau souterraine. Ces écosystèmes sont vitaux pour de nombreuses espèces animales et végétales, et leur disparition menace la biodiversité locale. Les zones humides, en particulier, jouent un rôle essentiel dans le maintien de l’équilibre hydrologique et la purification de l’eau. - Affaissement des sols (subsidence)
Le pompage excessif d’eau souterraine peut provoquer l’affaissement des sols (ou subsidence), phénomène par lequel le sol se compacte et s’affaisse en l’absence de soutien d’eau dans les aquifères. Cet affaissement est souvent irréversible et peut endommager les infrastructures (bâtiments, routes, canalisations) et réduire la capacité de stockage de l’aquifère.
Quelles sont les 3 catégories des grandes sources de pollution?
- Les rejets agricoles
- les rejets domestiques
- Les rejets industriels
Quelles sont les causes des polluants des aquifères?
La pollution des aquifères se produit surtout à la recharge, dans la zone non saturée. Cette zone est la plus proche à la surface et possède souvent une porosité et conductivité accrues qui facilitent l’infiltration de l’eau mais aussi des polluants.
→ Causes des Polluants des Aquifères;
- Agriculture:
Les engrais (nitrates, phosphates) et les pesticides, souvent utilisés en excès, peuvent s’infiltrer dans le sol et atteindre les aquifères. - Industrie et extraction minière:
Les métaux lourds, produits chimiques organiques, et solvants industriels contaminent souvent les sols et les eaux souterraines. - Décharges et eaux usées:
Les lixiviats provenant des décharges contiennent des produits chimiques, des métaux lourds et des bactéries.
Ruissellement urbain: Les produits de nettoyage, huiles de moteur, et autres polluants peuvent s’infiltrer dans le sol depuis les zones urbaines.
Sources naturelles: Certaines zones géologiques libèrent naturellement des éléments comme l’arsenic dans les eaux souterraines.
Quelles sont les propriétés des polluants et leurs comportement dans les aquifères?
Les polluants ont des propriétés variées qui influencent leur transport et leur persistance dans les aquifères:
➤ Solubilité
Polluants solubles:
se dissolvent facilement dans l’eau, les rendant plus susceptibles de pénétrer dans les aquifères et de se propager sur de grandes distances.
Polluants peu solubles : Les hydrocarbures et certains pesticides sont moins solubles et ont tendance à se lier aux particules du sol, limitant leur dispersion.
➤ Adsorption
Capacité d’adsorption:
Les polluants organiques peuvent être adsorbés par des sols riches en matières organiques (MO), comme les argiles, qui fonctionnent comme des filtres naturels et limitent leur déplacement. Par exemple, l’argile peut adsorber certains métaux lourds et molécules organiques, empêchant leur passage vers les aquifères.
Faible adsorption: Les polluants dans les sols calcaires (riches en carbonate) s’infiltrent plus facilement vers les aquifères, car les carbonates n’ont pas une grande capacité d’adsorption.
➤ Dégradation
Dégradabilité:
Les polluants biodégradables (ex : certains pesticides) peuvent se décomposer avant d’atteindre les aquifères si la vitesse de dégradation est plus élevée que la vitesse d’infiltration.
Polluants persistants: Les substances peu biodégradables, comme les métaux lourds et certains solvants organiques, persistent dans l’environnement et peuvent contaminer les aquifères sur le long terme.
Quelles sont les propriétés des sols et leur influence sur la pollution?
Les caractéristiques du sol jouent un rôle crucial dans la propagation ou la rétention des polluants :
➤ Perméabilité
Les sols perméables (comme le sable et le gravier) permettent une infiltration rapide des polluants, augmentant les risques de contamination des aquifères.
Les sols peu perméables (comme l’argile) réduisent l’infiltration et peuvent agir comme des barrières naturelles, retenant les polluants à la surface.
➤ Lithologie
Sol calcaire : Permet une infiltration rapide des polluants car le carbonate ne retient pas bien les contaminants. Les fractures dans les calcaires facilitent également leur transport.
Sols argileux : Retiennent mieux les polluants grâce à leur capacité d’adsorption et leur faible perméabilité.
Que désigne « l’âge de l’eau »?
L’âge de l’eau désigne le temps écoulé depuis qu’une masse d’eau, comme l’eau souterraine dans un aquifère ou une parcelle d’eau de surface, a été isolée ou introduite dans un système spécifique.
