Sciences 10 Ch 2 - Notes eleves

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Sciences 10 - Module 1: La durabilité des systèmes
Chapitre 2: Le transfert d’énergie et les cycles de nutriments soutiennent la vie dans les
écosystèmes
2.1 Le transfert d’énergie dans les écosystèmes
 Chaque année, 28 milliards de tonnes de _________________ sont produite dans les nouvelles
feuilles; les champignons reconvertissent 80% de cette cellulose en nutriments utilisables.
 La _______________ désigne la masse totale de plantes, d’animaux, de champignons et de
bactéries qui vivent dans une aire donnée.
o Ex. Les arbres, les cultures, les fumiers et d’autres matières organiques qui peuvent servir
à fabriquer des biocarburants comme les biogaz.
 La biomasse est représentée en ____, ou en kg, par m2.
 Dans une niche écologique, chaque organisme interagit avec son écosystème en obtenant de
l’énergie de l’écosystème et en fournissant de l’énergie à l’écosystème.
 Le flux d’énergie d’un écosystème d’un organisme à un autre s’appelle le transfert d’énergie.
 Les plantes sont des ______________________ parce qu’elles produisent des glucides durant
la photosynthèse.
 Les organismes qui se nourrissent des plantes ou de leurs fruits sont des consommateurs, mais
eux aussi peuvent être une source d’énergie pour d’autres consommateurs.
 La décomposition est la dégradation de déchets organiques et d’organismes morts.
 L’action d’organismes vivants qui dégradent la matière organique morte s’appelle la
biodégradation.
 Les organismes, comme les bactéries et les champignons, sont des ______________________
puisqu’ils transforment les déchets et les organismes morts en nutriments utilisables.
 Les chaînes alimentaires sont des modèles qui montrent le transfert d’énergie des plantes vers
les animaux, et des animaux vers d’autres animaux.
 Chaque étape d’une chaîne alimentaire est un niveau trophique.
o Les plantes et le phytoplancton sont des producteurs au 1er niveau trophique; ils sont des
producteurs primaires.
o Les consommateurs primaires (ex. les sauterelles et le krill) mangent les producteurs
primaires.
o Les consommateurs secondaires (ex. les grenouilles et les crabes) mangent les
consommateurs primaires.
o Les consommateurs tertiaires (ex. les oiseaux de proie et les loutres de mer) se
nourrissent de consommateurs secondaires.
 Les _____________________ (ex. les petits insectes, les vers de terre, les bactéries et les
champignons) sont de consommateurs qui obtiennent leur énergie et leurs nutriments en
mangeant de petits animaux morts, de la matière végétale morte et des déchets animaux (ils se
nourrissent à tous les niveaux trophiques).
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 Les herbivores (ex. les sauterelles) sont des consommateurs primaires qui mangent des
plantes.
 Les carnivores sont des consommateurs secondaires qui mangent des consommateurs
primaires et secondaires.
 Les ____________________ mangent des plantes et des animaux.
 Les réseaux trophiques sont des modèles de relations alimentaires dans un écosystème.
 L’énergie qu’obtiennent les organismes en mangeant d’autres organismes n’est pas toute
emmagasinée.
o De l’énergie est utilisée en travaillant pour obtenir et digérer de la nourriture, pour
réparer des tissus endommagés et pour se déplacer.
o Entre 80 et 90% de l’énergie qu’on ingère sert aux réactions chimiques dans le corps et
beaucoup de cette énergie est perdue sous forme de chaleur.
o Une très petite quantité d’énergie alimentaire est utilisée pour la croissance de la
biomasse.
 Une pyramide alimentaire (ou ___________________) est un modèle qui montre la perte
d’énergie d’un niveau trophique à un autre.
o Ex. Les pyramides de biomasses, les pyramides de nombres, les pyramides énergétiques
 La quantité d’énergie absorbée par les producteurs détermine la quantité d’êtres vivants qu’un
écosystème peut soutenir.
 L’énergie diminue de 90% d’un niveau trophique à un autre; un écosystème peut soutenir
moins d’organismes dans les niveaux trophiques supérieurs.
P. 59 questions 1-5, P. 64 questions 1-5, P. 67 questions 1-15 sauf 3, 9, 14
2.2 Les cycles de nutriments dans les écosystèmes
 Les ___________________ sont des substances chimiques nécessaires à la croissance et aux
processus vitaux des plantes et des animaux.
o Leur accumulation dans l’atmosphère, les océans et les masses terrestres forme des
réservoirs.
 Les cycles de nutriments sont presque en équilibre car, sans intervention humaine, les
quantités de nutriments qui entrent dans les réservoirs sont presque égales aux quantités qui en
sortent.
o Sauf que les activités humaines (ex. le déboisement, l’agriculture, l’expansion urbaine,
l’exploitation minière, l’industrie et le transport motorisé) augmentent les quantités de
nutriments dans le cycle plus rapidement que les processus naturels les renvoient dans les
réservoirs.
 La ________________et les types d’êtres vivants dans un écosystème sont limités par : le
carbone, l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le phosphore.
o Les atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote sont recyclés entre les
organismes et l’atmosphère; les atomes de phosphore entre dans l’environnent par la
roche sédimentaire.
 Les réservoirs à court terme de carbone se trouvent dans la végétation, les organismes, la
matière organique du sol, le dioxyde de carbone gazeux et les couches supérieures de l’océan.
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 Les réservoirs à long terme de carbone se trouvent dans les eaux intermédiaires et profondes
ainsi que dans les gisements de charbon, de pétrole et de gaz.
o Les plus grands réservoirs à long terme se trouve dans les sédiments marins et la roche
sédimentaire.
 La _____________________ contribue à la formation de roche sédimentaire ; les particules de
sol, la matière organique morte en décomposition et les coquilles d’organismes marins
s’accumule au fond des eaux et se transforment en roches.
o Les coquilles contiennent du carbonate de calcium (CaCO3); le carbonate (CO3-2) se
dissout dans l’eau de l’océan et se transforme en calcaire (ou roche sédimentaire).
 La photosynthèse, la respiration cellulaire, la décomposition, les processus océanique, les
éruptions volcaniques et les grands feux de foret font circuler le ________________.
o La photosynthèse produit des sucres riches en énergie (des glucides) :
Lumière solaire + 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
o La respiration cellulaire fournit suffisamment d’énergie pour que les organismes
grandissent, se réparent et se reproduisent :
C6H12O6 (glucides) + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Énergie
o La _____________________ est la dégradation de matière morte; les décomposeurs
reconvertissent les molécules organiques en CO2.
o Le mélange des eaux océaniques fait circuler le carbone partout dans les océans du
monde (il y a plus de carbone pompé dans les océans qu’il y en a renvoyé dans
l’atmosphère).
 Le CO2 dissous dans les eaux froides aux hautes latitudes se déplace vers les
tropiques, se réchauffe et monte à la surface; une partie du CO2 est alors libérés
dans l’atmosphère des tropiques et le reste est ramené dans les régions polaires.
 Les volcans peuvent libérer du CO2 après la subduction et la fusion de roches
sédimentaires dans les plaques tectoniques.
 Les arbres en décomposition libèrent lentement du CO2 et les feux de foret en
libèrent rapidement.
 La révolution industrielle a augmenté le CO2 dans l’atmosphère de 30%.
 D’ici la fin du siècle, les réserves de carbone dans l’atmosphère augmenteront
d’au moins 1/3; ceci augmentera l’effet de serre et contribuera aux changements
climatiques sur la planète.
 Le plus grand réservoir d’_________ est l’atmosphère, où il se trouve sous forme gazeux (N2).
 78% de l’azote gazeux dans l’atmosphère ne peut pas être utilisé par la plupart des organismes.
 La plus grande partie du cycle d’N2 sert à le rendre disponible pour les plantes et les animaux.
o La fixation de l’azote est le processus qui converti l’azote gazeux (N2) en composés qui
contiennent du nitrate (NO3-) ou de l’ammonium (NH4+); elle se fait dans l’atmosphère, le
sol et les étendues d’eau.
o La fixation atmosphérique se produit quand N2 est converti en NO3- et en d’autres
composés azotés par les éclairs (les éclairs fournissent de l’énergie à l’azote pour qu’il
réagisse avec l’oxygène et forme ces composés).
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o La pluie fait entrer le nitrate et d’autres composés azotés dans les écosystèmes terrestres
et aquatiques.
o Les bactéries fixatrices d’azote convertissent N2 en NH4+ pendant la décomposition.
 La __________________ convertie l’ammonium (NH4+) en nitrate (NO3-). Elle se fait par des
bactéries nitrifiantes en 2 étapes :
1.Pendant la 1ère étape, l’ammonium (NH4+) est converti en nitrite (NO2-).
2.Durant la 2ème étape, le nitrite (NO2-) est converti en nitrate (NO3-).
 Les nitrates entre dans les racines des plantes et s’incorpore dans leurs protéines.
 D’autres types de bactéries et de champignons décomposeurs peuvent prendre
l’azote des organismes morts et le convertir en ammonium.
 Certaines bactéries peuvent décomposer l‘urée et la convertir en ammonium.
 L’azote est renvoyé dans l’atmosphère par la dénitrification.
o Les bactéries dénitrifiantes reconvertissent le nitrate en azote gazeux.
o L’azote est aussi renvoyé dans l’atmosphère sous forme d’ammoniac (NH3) dans les
cendres volcaniques et les oxydes d’azote gazeux, comme l’oxyde d’azote et le dioxyde
d’azote.
o Le nitrate et l’ammonium en excès se mélange à la pluie et se dépose au fond des océans,
des lacs ou des cours d’eau.
 Lorsqu’ils forment de la roche, l’azote n’est plus disponible; cela prend des
siècles avant que l’azote soit libéré dans l’eau.
o Des millions de tonnes d’azote s’ajoutent à l’atmosphère tous les ans sous forme d’oxyde
d’azote (NO) et de dioxyde d’azote (NO2).
o La combustion de combustibles fossiles qui provient des centrales électriques, des autos
et des camions, les processus comme les traitements d’égouts ainsi que les feux de forêts
et de prairies causent ce problème.
 Ces composés azotés se dissous dans l’humidité des nuages et tombent sous forme
d’acide nitrique (HNO3).
 L’engrais chimique est de l’azote atmosphérique (N2) qui a été fixé en composés azotés que
les cultures peuvent assimiler.
o Les cultures n’assimilent pas tous les engrais qu’elles reçoivent et l’azote en excès, sous
forme d’ammonium (NH4+) et de nitrate (NO3-), peut être retourné dans l’atmosphère
sous forme d’ammoniac (NH3).
o Les eaux souterraines _________________ (enlèvent les substances dissoutes dans le sol
humide) ces composés jusqu’aux lacs et aux cours d’eau.
o Ceci cause l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques : il y a un accroissement entre la
production et la décomposition des plantes à cause de nutriments en excès.
 Les algues poussent rapidement dans un environnent eutrophe (riche en azote) et ceci prive les
autres plantes aquatiques de lumière solaire et d’oxygène.
 Quand les algues meurent, l’oxygène utilisé dans la décomposition prive les animaux
aquatiques d’oxygène et peut causer leur mort.
 Certaines algues produisent des neurotoxines qui sont alors transférés aux organismes.
 Les monocultures de soya, de pois, de luzerne et de riz fixent aussi l’azote atmosphérique.
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 Le ____________________ transporte de l’énergie aux cellules, contribue au développement
des racines des plantes, renforcit les tiges, aide à la production des graines et favorise au
développement de tissue osseux.
 Il se trouve dans le phosphate (PO43-, HPO42- et H2PO4-) qui forme la roche phosphatée et les
sédiments des fonds marins.
 La _______________________ est le processus de dégradation de la roche en petits fragments.
o La météorisation chimique, faite par les pluies acides et les lichens, dégrade les roches
phosphatées et libère les phosphates dans le sol.
o La météorisation physique, faite par le vent, la pluie et le gel, libère des particules de
roche et de phosphate dans le sol.
 Les racines des plantes assimilent rapidement le phosphate et les animaux obtiennent du
phosphate en mangeant des plantes.
 Les décomposeurs dégradent les déchets d’animaux et les organismes morts; ils retournent
ainsi le phosphore au sol.
 Le phosphate entre dans les écosystèmes aquatiques par l’érosion, le lessivage et le
ruissellement.
 La plus grande partie du phosphate dans les eaux se dépose au fond.
 Le soulèvement géologique est le processus de formation de montagnes; il se produit quand
l’écorce terrestre se plie et des couches de roches profondes sont soulevées et exposées.
 En Amérique du Nord, la roche phosphatée est utilisée pour faire de l’engrais et des détergents.
 Dans certaines îles du Pacifique Sud, le ____________ (excréments d’oiseaux) est utilisé
comme engrais naturel puisqu’il est riche en phosphate, azote et potassium.
 Les engrais commerciaux, les détergents phosphates et les déchets d’animaux ajoutent du
phosphate dans le cycle du phosphore.
 Trop de phosphore peut tuer les poissons et nuire à d’autres organismes.
 En Colombie-Britannique, l’augmentation de la température du fleuve Fraser peut réduire la
capacité des saumons sockeye de nager et ceci peut les tuer.
 Ceci nuirait à la biodiversité puisqu’une diminution de saumons causerait une réduction d’ours
et d’aigle.
P. 71 questions 1-4, P. 75 questions 1-4, et P. 78 questions 1-3, P. 80 questions
1-5, P. 83 questions 1-5 et P. 86 questions 1-2, 4 et P. 91 questions 1-4, 6-13, 1617
2.3 Les effets de la bioaccumulation sur les écosystèmes
 Les ____________________, comme les grenouilles, peuvent vivre dans 2 habitats :
o Sous forme larvaire, elles vivent dans l’eau et respirent avec des branchies.
o Sous forme adulte, elles se déplacent sur la terre ferme et respirent avec des poumons.
 Puisque les amphibiens vivent dans 2 habitats, ils sont de bons indicateurs de la santé d’un
écosystème.
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 Il y a plusieurs causes de la disparition des amphibiens : la sécheresse prolongée, le
rayonnement ultraviolet, la perte d’habitat, la pollution, la chasse excessive, les parasites, les
maladies virales, les champignons et les pesticides (produits chimiques utilisés pour éliminer
les organismes nuisibles).
 La _________________________ est l’accumulation graduelle de produits chimiques
synthétiques et organiques dans les organismes vivants.
o Les produits chimiques sont assimilés et emmagasinés plus rapidement qu’ils sont
dégradés et excrétés.
o Ils entrent dans les organismes par les aliments ingérés, le contact de la peau ou la
respiration.
o Ceux qui sont emmagasinés dans les tissues adipeux sont libérés quand la graisse est
brûlée pour obtenir de l’énergie.
o Ils peuvent influer les systèmes nerveux, immunitaire, et reproducteur (anomalies
congénitales ou incapacité de se reproduire).
o La bioaccumulation nuit aux écosystèmes quand les espèces clés sont touchées (les
espèces clés peuvent influencer l’importance d’une population et la santé d’un
écosystème).
 Les saumons en Colombie-Britannique sont une source importante de nourriture
pour les ours, les loups et les aigles en automne. Aussi, quand ils se dégradent,
leur corps devient une source riche de nutriments.
 Ainsi, s’ils retiennent des produits chimiquement nocifs dans leur
graisse, ils les transfèrent à d’autres organismes.
 La ____________________________ est le processus par lequel les produits chimiques
deviennent de plus en plus concentrés à chaque niveau trophique.
o Ex. Une marée rouge est causée par la prolifération d’algues qui deviennent si
nombreuses qu’elles donnent une teinte rouge aux eaux côtières. Ces algues libèrent des
produits organiques chimiques qui peuvent nuire aux moules, aux huîtres et à d’autres
organismes, qui sont ensuite mangés par les poissons, les humains et d’autres
mammifères. S’ils sont mangés, ces mollusques peuvent causer une intoxication
paralysante grave ou même mortelle.
 Les BPC (les biphenyles polychlores) sont des produits synthétiques chimiques qui ont été
utilisé entre les années 1930 et 1970 dans les peintures, les plastiques, etc., jusqu'à se qu’on
réalise qu’ils affaiblissent le système immunitaire et cause le cancer.
o Ils ont une longue ________________ (le temps nécessaire a une quantité de substance
pour diminuer de moitié).
o L’épaulard est l’organisme le plus durement touché et sera perturbé jusqu’en 2030.
o Les BPC appartiennent a une classe de composés appelés polluants organiques
persistants (POP).
 Plusieurs POP entrent dans les écosystèmes sous forme d’insecticides aérosols.
 Ex. __________servait à tuer les moustiques vecteurs de maladies. Il se
bioamplifie, a une longue demi-vie, et peut causer des troubles nerveux,
immunitaires et reproducteurs.
 L’accumulation chimique se mesure en parties par million (ppm); 1ppm veut
dire qu’1 particule est mélangée à 999 999 autres particules.
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 Les métaux lourds sont des éléments métalliques de haute densité, toxiques à faible
concentration, et qui ne peuvent pas être détruits.
o Certains sont essentiels à l’humain, mais seulement en très petite quantité : le cuivre, le
sélénium et le zinc.
o Les 3 métaux lourds les plus polluants sont : le plomb, le cadmium et le mercure.
 Le ____________ est accepté à une concentration de 0.0012ppm, mais il est
présent dans le sol à une concentration de 15-40ppm.
 Il peut causer l’anémie, des dommages au système nerveux, la stérilité
masculine, la faible fertilité des femmes, des troubles de développement
mental et l’insuffisance rénale.
 Le ______________ se trouve dans l’écorce terrestre. Les volcans, les feux de
forêt et la météorisation de la roche le libèrent dans l’environnement. Les usines
qui fabriquent du plastique et les piles rechargeables au cadmium-nickel libèrent
aussi du cadmium.
 Il tue beaucoup de poissons et baisse leur chance de pouvoir grandir et
se reproduire.
 Il se trouve dans le tabac et cause des maladies pulmonaires, comme le
cancer.
 Il peut aussi se trouver dans des champignons, des mollusques, des
crustacés, des poissons et des algues.
 Sa demi-vie dans les reins et les tissues osseux est de 30 ans.
 Il peut causer l’infertilité, et des dommages au système nerveux,
immunitaire et à l’ADN.
 Les volcans, les sources géothermales, les roches météorisées, la combustion de
combustibles fossiles et de déchets, l’exploitation minière, et la fabrication de
batteries et de piles libèrent du mercure dans l’atmosphère.
 La combustion du charbon représente plus de 40% du mercure libéré
dans l’atmosphère.
 Il nuit aux cellules nerveuses, au cœur, aux reins, aux poumons et il
affaiblit le système immunitaire.
 Les scientifiques cherchent constamment de nouvelles méthodes pour réduire les effets de la
pollution :
o Une méthode consiste à piéger les contaminants dans le sol en ajoutant de l’engrais
phosphaté.
 Ceci forme une réaction chimique avec le plomb et forme un composé insoluble
qui n’est pas facilement transporte par l’eau.
 Le plomb reste dans le sol, mais est moins nuisible.
o La __________________________ utilise des micro-organismes ou des plantes pour
éliminer naturellement les déchets (ou les rendre moins toxiques).
 Certaines plantes biodégradent les déchets dangereux dans le sol en absorbant et
en concentrant les métaux lourds dans leurs tissus. D’autres réduisent l’érosion.
 Ex. L’industrie pétrolière se sert souvent des bactéries pour nettoyer les
déversements accidentels et les fuites souterraines.
P. 96 questions 1-4, P. 99 questions 1-5, et P. 103 questions 1, 4-8, 10, 12-13, 18
et P. 104-105 questions 2, 6, 12-15, 17, 20-23, 25, 27-31
N’oublie pas de faire toutes tes questions et de bien étudier!
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