CORRECTION O2
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CORRECTION Introduction : On se propose de comprendre comment s’est fait le passage d’une atmosphère réductrice à une atmosphère oxydante à partir de données biologiques et géologiques. Notre étude portera sur la biologie d’êtres vivants photosynthétiques très anciens, les cyanobactéries et sur l’origine des roches ferrugineuses formées dans des temps très reculés. Document 1 : organisation des stromatolithes. Le développement des stromatolithes s’appuie sur l’activité de bactéries et de cyanobactéries vivant à leur surface. La croissance de l’ensemble se fait par couches calcaires successives. Le jour, il y a piégeage de particules sédimentaires et précipitation de carbonates, la nuit les particules sont fixées par des bactéries. L’activité des cyanobactéries permet le piégeage des particules, celle des bactéries leur fixation. Couche après couche, il se construit ainsi un édifice à structure concentrique. L’activité photosynthétique des cyanobactéries produit en outre du dioxygène. Document 2 : processus chimiques à l’origine de la croissance des stromatolithes. Les cyanobactéries construisent l’édifice des stromatolithes suivant un ensemble de processus physiques et chimiques : Observez bien le schéma ci-contre : 1° Le CO2 passe dans l’eau océanique. 2° ce CO2 est transféré dans une molécule de HCO3-. 3° le HCO3- est associé au Ca2+ pour produire du CaCO3-, de l’H2O et du CO2. Les réactions décrites sur le schéma ne sont pas équilibrées entre elles. En les équilibrant (flèche pointillée), je constate que pour 2 CO2 puisés dans l’atmosphère, 1 seul est réémis. Pourquoi ces réactions qui sont réversibles sont elles déplacées vers la droite ? Tout simplement que le CO2 final est absorbé par la photosynthèse. Edifice calcaire. Photosynthèse Enfin, il y a production de dioxygène par la photosynthèse: O2 En définitive, les cyanobactéries des stromatolithes sont des consommatrices indirectes du CO2 atmosphérique et des productrices d’O2. Elles participent à la baisse de la concentration en CO2 de l’atmosphère et à terme à l’enrichissement en O2 de l’eau de mer puis de l’atmosphère. C’est la photosynthèse qui est à l’origine de cette consommation de CO2 et de la production d’O2 aux fins de production de matière organique : CO2 + H2O => matière organique + O2. D’autre part le pompage du CO2 par cette photosynthèse favorise les réactions à l’origine de la formation de l’édifice calcaire des stromatolithes. Document 3 : les formations de fers rubanés et apparition du dioxygène atmosphérique. Les fers rubanés sont issus de l’oxydation d’ions ferreux. Leur formation, entre -3,5 GA et -1,8 Ga ne peut s’expliquer que par la présence du dioxygène dissous dans l’eau de mer et produit par les cyanobactéries des stromatolithes. Entre -2 GA et – 1GA, l’O2 passé dans l’atmosphère a été mobilisé par la production d’oxydes de fer sur les continents. Il y a -1 GA, l’ensemble des ions ferreux ayant été oxydé, l’O2 est devenu disponible pour l’atmosphère. C’est à partir de cette date (-1GA) que l’atmosphère terrestre voit son taux d’O2 croître rapidement jusqu’à atteindre une valeur proche de la teneur actuelle (21%). Conclusion : La formation d’une atmosphère oxydante s’est faite en trois étapes dans le temps : - L’apparition dans des eaux marines peu profondes d’êtres vivants assurant la photosynthèse et produisant donc du dioxygène. - La consommation du dioxygène produit par oxydation des ions ferreux, d’abord océanique, puis continentale (formation de roches ferrugineuses). - La saturation de l’atmosphère en dioxygène. L’atmosphère initiale, réductrice car riche en CO2, est devenue oxydante grâce à l’activité photosynthétique des cyanobactéries après que l’oxygène produit ait été mobilisé par l’oxydation des ions ferreux.
