Écosystèmes

• Cycle de l'eau


  1. Évaporation

  2. Précipitation

  3. Écoulement

  4. Infiltration
• Réserves d'eau douce

  Eaux souterraines, glaciers, eaux de surface continentales, atmosphère et biosphère
• Les réserves d'eau douce représentent 3% de la réserve totale d'eau
• Les eaux de surface continentales et les eaux souterraines représentent 28,8% des réserves d'eau douce, soit moins de 0,9% de l'eau totale
• Déforestation


  Interrompt le cycle de l'eau, diminue la pluviosité locale et provoque la sécheresse
• Assèchement de la mer d'Aral


  Déséquilibres écologiques (disparition de la faune et de la flore, pollution) et déséquilibres sanitaires et socio-économiques (problèmes de santé publique, disparition de la pêche)
• Cycle du carbone

  1. Photosynthèse (fixation du CO2)

  2. Respiration aérobie et fermentations (production de CO2)
• Principaux réservoirs de carbone


  • Atmosphère
  • Océans
  • Végétation
  • Sols
• Les activités humaines (combustion des énergies fossiles, déforestation) perturbent le cycle naturel du carbone en augmentant la quantité de CO2 dans l'atmosphère
• Déséquilibres sanitaires et socio-économiques


  • Disparition de la pêche et de toutes les productions dérivées (agroalimentaires, chantiers navals…)
  • Problèmes graves de santé publique
• Cycle du carbone non modifié


  1. Transformation du CO2 en matière organique suite à la photosynthèse, ce qui provoque sa fixation

  2. Production du CO2 par oxydation de la matière organique lors de la respiration aérobie ou lors des fermentations
• Principaux réservoirs de carbone


  • Lithosphère
  • Hydrosphère
  • Atmosphère
  • Biosphère

  
• Le cycle biogéochimique du carbone comprend des mécanismes biologiques (photosynthèse, respiration, fermentation) et géochimiques (échanges entre l'atmosphère et l'hydrosphère, fossilisation de la biomasse et stockage du carbone dans les roches carbonées, libération de CO2 stocké dans la lithosphère)
• Les échanges de carbone (sous forme de CO2) sont nombreux entre l'atmosphère et l'hydrosphère, les océans piégeant une grande partie du CO2 émis
• Les plantes terrestres fixent également ce gaz grâce à la photosynthèse, leur contribution étant essentielle
• Les rejets anthropiques de CO2 n'ont cessé de croître depuis le début de l'ère industrielle, ce qui a amené un déséquilibre au niveau du cycle : le CO2 émis ne peut plus être absorbé par les puits de carbone que sont les océans et les forêts
• Les activités humaines engendrent un important rejet de CO2, de l'ordre d'une quarantaine de gigatonnes par an
• Ces rejets sont en partie piégés par l'océan et la végétation, mais l'excédent provoque une augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique
• La déforestation


  • Supprime un ensemble de végétaux réalisant la photosynthèse qui « piège » le dioxyde de carbone
  • Libère, par combustion des forêts détruites, du dioxyde de carbone dans l'atmosphère

  
• Augmentation de la concentration en dioxyde de carbone


  Élévation des températures moyennes
• Les gaz à effet de serre réfléchissent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et le renvoient vers le sol, conservant ainsi une quantité notable de la chaleur de la Terre, ce qui maintient un équilibre de température moyenne aux environs de 15°C
• L'augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère engendre une élévation de la température moyenne du globe
• Le dioxyde de carbone émis ainsi que d'autres gaz tels le méthane, les CFC et les oxydes d'azotes sont des gaz à effet de serre
• L'énergie solaire absorbée par la surface de la Terre est à nouveau émise par cette dernière sous forme de rayonnement infrarouge, mais cet infrarouge ne repart pas directement dans l'espace : il est en partie absorbé par des constituants de l'atmosphère (vapeur d'eau et CO2 principalement)
• Cette absorption échauffe l'atmosphère qui renvoie vers le sol une partie de cette chaleur : c'est l'effet de serre
• Son action permet d'augmenter la température moyenne de la surface du globe, qui passe de -18°C à +15°C, permettant le développement de la vie terrestre
• Si l'effet de serre est bénéfique pour la vie sur Terre, un effet de serre additionnel, provoqué notamment par un excès de rejet de CO2 et d'autres gaz, aura des effets néfastes en engendrant un réchauffement planétaire
• Le cycle de l'azote est étudié dans les pages 284 à 285 du livre Deboeck et dans la partie A du livret page 28
• Cycle de l'azote non modifié


  1. Les plantes ne peuvent pas assimiler l'azote atmosphérique (N2)

  2. Seuls quelques procaryotes peuvent fixer ou réduire le N2 en ammoniac (N2 + 3H2 → 2NH3), une forme utilisable par les plantes

  3. Certaines bactéries du sol peuvent oxyder le NH3 en NO2- (nitrite) et NO3- (nitrate) par un processus nommé nitrification

  4. Les plantes peuvent utiliser soit l'ammoniac ou le nitrate

  5. Les animaux obtiennent l'azote sous forme organique à partir des plantes ou d'autres animaux

  6. En conditions anaérobies, un processus nommé dénitrification retourne le N2 à l'atmosphère en convertissant le NO3- en N2

  7. L'ammonification est le processus de décomposition de composés azotés à partir des déchets organiques et organismes morts ce qui retourne l'ammoniac au sol
• Les nitrates peuvent être assimilés par des bactéries, des mycètes, des végétaux et des algues
• Les nitrates étant très solubles, une bonne partie est emportée par l'écoulement des eaux et se retrouve dans les eaux superficielles (rivières, fleuves, lacs, mers) et les eaux souterraines (nappes phréatiques)
• Les humains interviennent dans le cycle de l'azote via l'utilisation de fertilisants (à gauche) et l'élimination de la biomasse par la récolte (à droite)
• La majeure partie des interventions humaines dans le cycle de l'azote s'observe dans l'agriculture et le rejet d'effluents (déchets liquides et eaux usées)

  
• D'autres interventions comprennent le brûlage, qui libère des oxydes d'azote dans l'atmosphère, et l'irrigation et le défrichage, qui lessivent les ions nitrates du sol
• Jusqu'aux années 1950, l'azote atmosphérique ne pouvait être mis à la disposition des plantes que par la fixation microbienne de l'azote
• L'accroissement de la population mondiale est le principal facteur responsable de l'augmentation des émissions d'azote sous diverses formes (appelées NO)
• L'application d'engrais azotés à des taux qui dépassent l'absorption par les plantes entraîne une accumulation d'azote dans le sol
• Cet azote peut ensuite s'infiltrer dans les eaux souterraines et s'écouler dans les eaux de surface
• Cette charge supplémentaire d'azote est une des causes de l'enrichissement accru des lacs et des eaux côtières (eutrophisation)
• Une augmentation de la production d'algues augmente également l'activité des décomposeurs, appauvrissants l'oxygène et entraînant la mort des poissons et d'autres organismes aquatiques