Thème 4 : Écologie Flashcards
GUIE DE BIOLOGIE IB (31 cards)
Espèce
Un groupe d’organismes qui peuvent s’intercroiser et produire une descendance fertile. Ses membres peuvent être isolés reproductivement (vivre dans un habitat différent), mais tant qu’ils conservent la capacité de potentiellement s’intercroiser avec d’autres membres provenant d’habitats différents, ils font partie de la même espèce.
Habitat
L’environnement dans lequel une espèce vit normalement, ou l’emplacement d’un organisme vivant.
Population
un groupe d’organismes de la même espèce qui vivent dans la même zone au même moment
Communauté
un groupe de populations vivant et interagissant les unes avec les autres dans la même zone géographique
Écosystème
une communauté et son environnement abiotique
Écologie
l’étude des relations entre les organismes vivants et entre les organismes et leur environnement
Autotrophes vs. hétérotrophes
Une manière de classer les organismes en différents groupes est basée sur leur méthode de nutrition, en d’autres termes, selon la façon dont ils obtiennent des composés organiques nécessaires pour fournir des nutriments essentiels à chaque organisme. De cette manière, les organismes peuvent être classés en autotrophes et hétérotrophes.
Les autotrophes
Les autotrophes peuvent synthétiser leurs propres composés organiques à partir de composés inorganiques simples présents dans l’environnement abiotique.Pour ce faire, ils absorbent du dioxyde de carbone, de l’eau et d’autres nutriments inorganiques de l’environnement pour la synthèse (par exemple, les plantes, les algues, les cyanobactéries (tous ces organismes sont des organismes photosynthétiques)). Les autotrophes sont communément appelés producteurs.
Les hétérotrophes
Les hétérotrophes obtiennent des composés organiques à partir d’autres organismes vivants (par exemple, les humains, les insectes, les poissons, etc.). Les hétérotrophes sont communément appelés consommateurs.
Les hétérotrophes peuvent être divisés en trois sous-catégories :
Consommateurs : organismes qui obtiennent de la matière organique à partir d’autres organismes vivants ou récemment morts.
Détritivores : décomposeurs qui digèrent internement la matière organique morte comme les feuilles et les carcasses (par exemple, les vers de terre et les cloportes).
Saprotrophes : décomposeurs qui vivent dans ou sur la matière organique morte et la digèrent externement, en sécrétant des enzymes digestives et en absorbant les produits de la digestion (par exemple, les champignons et les bactéries).
Les consommateurs
-Consommateur primaire : se nourrit d’organismes autotrophes → herbivore
- Consommateur secondaire : se nourrit d’herbivores → carnivore
-Consommateur tertiaire: se nourrit de consommateurs secondaires → carnivore supérieur
(Le carnivore supérieur peut également être un consommateur quaternaire, en fonction de la taille de la chaîne alimentaire)
Cycle des nutriments
Étant donné que les autotrophes se nourrissent en absorbant des nutriments et d’autres composés inorganiques de l’environnement abiotique, il doit y avoir un moyen de maintenir cet approvisionnement en composés inorganiques. Cela est réalisé grâce à un processus appelé cycle des nutriments. Lorsqu’un organisme meurt, ce sont les décomposeurs qui sont chargés de le décomposer et d’absorber autant de nutriments et d’énergie que possible par digestion. Les restes de l’organisme se transforment alors principalement en composés inorganiques qui retournent à l’environnement abiotique après le processus de décomposition.
L’équilibre des gaz (oxygène-dioxyde de carbone) est généralement rétabli par les processus de respiration cellulaire et de photosynthèse chez les plantes et les consommateurs. Cela rétablit l’équilibre dans l’écosystème, fournissant à nouveau de la matière inorganique disponible pour les autotrophes. Cela donne aux écosystèmes le potentiel d’être durables pendant de longues périodes, tant qu’une source d’énergie et les sources de carburant nécessaires sont disponibles.
Mésocosmes
Preuve que les écosystèmes sont auto-suffisants
une installation expérimentale qui tente d’imiter un écosystème réel dans un espace isolé afin de déterminer si l’écosystème est effectivement autosuffisant :
La configuration contient les principaux éléments présents dans les écosystèmes : une variété d’autotrophes et différents types d’hétérotrophes (y compris des décomposeurs qui permettent le cycle des nutriments), un environnement abiotique (la boue comme source de composés inorganiques et de nutriments, de l’eau, de l’air contenant de l’oxygène et du dioxyde de carbone). Avec une source d’énergie (la lumière), ce mini-écosystème hermétiquement fermé devrait pouvoir s’auto-entretenir pendant longtemps.
Lumière solaire
Flux d’énergie
Dans n’importe quelle chaîne alimentaire donnée, le premier et le niveau le plus abondant d’organismes comprend les autotrophes (par exemple, les plantes et les algues), également appelés producteurs. Comme les autotrophes sont principalement des organismes photosynthétiques, ils ont besoin de lumière solaire comme principale source d’énergie pour la convertir en composés organiques et obtenir les nutriments nécessaires à leur survie. Sans cette source d’énergie essentielle, les producteurs ne survivraient pas et les consommateurs primaires ne pourraient pas se nourrir, perturbant gravement la chaîne alimentaire.
Une chaîne alimentaire
Une séquence montrant les relations alimentaires et le flux d’énergie entre les espèces partageant un habitat. La flèche indique la direction du flux d’énergie (l’énergie est absorbée lors de l’ingestion par l’organisme suivant dans la chaîne alimentaire).
Perte d’énergie : limitation de la longueur des chaînes alimentaires
L’énergie pénètre dans l’écosystème sous forme de lumière solaire et est absorbée avec environ 20 % d’efficacité par les producteurs autotrophes et transformée en énergie chimique.
L’énergie chimique obtenue à partir de la photosynthèse est transférée d’un niveau trophique à l’autre par le biais de l’alimentation. L’énergie chimique stockée dans les liaisons est libérée et mise à disposition d’un organisme lors de la digestion des glucides, des lipides, des protéines et des acides nucléiques.
À chaque étape, environ 10 % seulement de l’énergie est transférée avec succès à l’organisme consommateur.
Bien que les nutriments puissent être recyclés par les décomposeurs, une fois que l’énergie quitte une chaîne alimentaire, elle ne peut plus être récupérée.
Les pertes d’énergie de ce type limitent la longueur des chaînes alimentaires et la biomasse des niveaux trophiques supérieurs.
La perte d’énergie de plusieurs manières :
- L’énergie libérée à partir des composés carbonés est utilisée dans la respiration cellulaire et perdue sous forme de chaleur.
- Lors de l’alimentation, l’organisme entier n’est pas consommé (les os, le cartilage, etc., sont souvent laissés pour se décomposer).
- Perte de dioxyde de carbone, d’eau et d’autres produits de déchets tout au long de la vie de l’organisme.
- Certains organismes meurent et se décomposent avant d’être consommés.
- Les organismes à sang chaud et mobiles perdent plus d’énergie sous forme de chaleur.
Le flux d’énergie est exprimé en unités
kJ/m2/an
(kilojoules par mètre carré par an).
Carbone : comment entre-t-il dans les écosystèmes ?
Le carbone entre souvent dans un écosystème sous forme de dioxyde de carbone, une molécule inorganique qui se diffuse dans les producteurs autotrophes.
Les autotrophes ont ensuite la capacité de convertir le dioxyde de carbone en glucides complexes (molécules organiques) et en d’autres molécules contenant du carbone (par exemple, des protéines et des lipides) par le processus de la photosynthèse.
Le dioxyde de carbone est présent dans l’air ; ainsi, les autotrophes terrestres peuvent l’absorber directement à travers des cuticules poreuses spécialisées.
Cependant, dans les écosystèmes aquatiques, le carbone peut être présent sous forme de CO2 dissous ou sous forme d’ions bicarbonate (HCO3–), qui résultent de la réaction chimique lorsque l’eau et le dioxyde de carbone se combinent pour former de l’acide carbonique (H2CO3).
Ces molécules peuvent ensuite être utilisées dans la photosynthèse pour produire des composés organiques.
Ces composés organiques sont ensuite utilisés dans le processus de respiration cellulaire, ce qui entraîne la régénération de dioxyde de carbone, qui est libéré dans l’eau ou dans l’atmosphère sous forme de sous-produit.
Le cycle du carbone
Comme indiqué précédemment, le dioxyde de carbone entre dans les écosystèmes en se diffusant dans les autotrophes, et est transformé en composés organiques par la photosynthèse. Une partie du dioxyde de carbone retourne dans l’atmosphère sous forme de sous-produit de la respiration cellulaire qui se produit chez les producteurs.
Les consommateurs primaires se nourrissent des producteurs, absorbant ainsi certains composés contenant du carbone (et les consommateurs secondaires se nourrissent des primaires, etc.).
La respiration cellulaire de tous les organismes vivants entraîne une génération supplémentaire de dioxyde de carbone qui est rejeté dans l’atmosphère.
Lorsque les consommateurs meurent, les molécules de carbone restantes dans leurs corps sont acquises par les décomposeurs qui les consomment.
- Lorsque la matière organique est enfouie dans le sol, elle peut se retrouver dans des zones sans oxygène, ou avec peu d’oxygène. Ici, des archées appelées méthanogènes produisent du méthane à partir des sous-produits métaboliques de la respiration anaérobie.
- Le méthane se diffuse ensuite dans l’atmosphère ou s’accumule sous terre, formant des gisements de gaz naturel.
- Le nombre croissant de bovins de nos jours a également considérablement augmenté les concentrations de méthane rejetées dans l’atmosphère.
La combustion des combustibles fossiles dans les usines industrielles produit du dioxyde de carbone qui est libéré dans l’atmosphère en grandes quantités.
Toutes les interactions mentionnées créent un cycle de déplacement du dioxyde de carbone entre les sphères de la Terre. Celles-ci comprennent : l’atmosphère (air), la lithosphère (sol), l’hydrosphère (eau) et la biosphère (organismes vivants).
Comment est-ce que le méthane affecte les concentrations de dioxyde de carbone ?
Le méthane qui se diffuse dans l’atmosphère affecte les concentrations de dioxyde de carbone** car il est ensuite oxydé en vapeur d’eau et en dioxyde de carbone**. Cependant, le méthane persiste pendant environ 12 ans dans l’atmosphère avant d’être naturellement oxydé.
Qu’est-ce qui conduit à la formation de combustibles fossiles ?
La décomposition partielle des organismes morts et la fossilisation
Les 4 sphères de la Terre
L’atmosphère (air)
La lithosphère (sol)
L’hydrosphère (eau)
La biosphère (organismes vivants).
Formation de tourbe et de charbon
Dans des conditions acides et anaérobies (par exemple, dans les marais et les tourbières), les saprotrophes ne peuvent pas décomposer entièrement la matière organique morte car ils ont besoin d’oxygène pour fonctionner correctement.
La matière organique partiellement décomposée s’accumule pour former des dépôts épais appelés tourbe.
Les dépôts de tourbe sont comprimés sous des sédiments, et avec l’augmentation de la chaleur sous terre, elle se transforme en un matériau hautement concentré qui subit des réactions chimiques et se transforme en charbon.
