Fiche de révision : Atmosphère terrestre et évolution du vivant

📋 Plan du Cours

1. Formation de l’atmosphère et des océans
2. Production et accumulation du dioxygène
3. Ozone et protection des êtres vivants
4. Réservoirs et équilibre du carbone
5. Combustibles fossiles et déséquilibre

📖 1. Formation de l’atmosphère et des océans

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère terrestre : Couche de gaz située au-dessus de la surface de la planète.

★ À maîtriser

• Il y a 4,6 milliards d’années, l’atmosphère primitive était composée de N₂, CO₂ et H₂O et ne contenait pas de dioxygène.

• L’atmosphère primitive s’est formée par dégazage du manteau terrestre et par apports météoritiques.

• Après le refroidissement de la Terre, les conditions de pression et de température à la surface ont permis la liquéfaction de la vapeur d’eau atmosphérique, dont l’accumulation a formé les océans.

• L’atmosphère actuelle contient environ 78 % de N₂, 21 % de O₂ et des traces de H₂O, CO₂, CH₄ et N₂O.

Compléments

• Lors de la formation des océans, du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère s’est dissous dans l’eau.

📖 2. Production et accumulation du dioxygène

★ À maîtriser

• Les premières traces de vie connues sont des cyanobactéries filamenteuses contenues dans des stromatolites fossiles, des formations marines datées de −3,5 Ga.

• Par leur métabolisme photosynthétique, les cyanobactéries ont produit du dioxygène.

• De −3,5 à −2,5 Ga, le dioxygène produit dans l’eau a oxydé le fer Fe²⁺ provenant de l’érosion des continents et des volcans sous-marins.

• À partir de −2,5 Ga, la concentration maximale en dioxygène dissous étant atteinte, le dioxygène est passé dans l’atmosphère, qui est devenue oxydante.

• Une teneur en dioxygène proche de la concentration actuelle a été atteinte il y a environ 500 Ma.

Compléments

📐 Formule - L’oxydation du fer Fe²⁺ par le dioxygène dans l’eau suit la réaction $4 Fe^{2+} + O_2 + 4 H_2O \rightarrow 2 Fe_2O_3 + 8 H^+$, où Fe₂O₃ est l’hématite.

• Les fers rubanés sont des roches sédimentaires d’origine marine dont la couleur rouge est due à l’hématite, c’est-à-dire au fer oxydé.

• Les sols rouges continentaux, témoins de l’oxydation du fer terrestre, datent de −2 Ga.

• Les processus essentiellement liés aux flux actuels de dioxygène sont :

  • la photosynthèse
  • la respiration
  • les combustions liées à l’activité humaine

💡 Astuce mémo

Photosynthèse dans l’eau, oxydation du fer, puis passage du dioxygène dans l’atmosphère.

📖 3. Ozone et protection des êtres vivants

🔑 Notions clés & Définitions

• Ozone : Molécule constituée de trois atomes d’oxygène.

★ À maîtriser

• Dans la stratosphère, des réactions du dioxygène sous l’effet des rayons ultraviolets du Soleil produisent l’ozone, qui s’y accumule.

• Les rayons ultraviolets sont mutagènes, car ils peuvent altérer l’ADN, qui absorbe ces longueurs d’onde.

• La couche d’ozone absorbe une partie des rayons ultraviolets solaires et protège ainsi les êtres vivants.

Compléments

• À forte dose, les rayons ultraviolets sont mortels et incompatibles avec la vie.

• La concentration maximale de la couche d’ozone se situe à environ 30 km d’altitude.

• La formation de la couche d’ozone a permis le développement de la vie hors de l’eau il y a environ −600 Ma.

💡 Astuce mémo

L’ozone absorbe une partie des UV → il protège l’ADN et favorise la vie hors de l’eau.

📖 4. Réservoirs et équilibre du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle du carbone : Flux de carbone entre les différents réservoirs superficiels.

📝 Points essentiels

• Les réservoirs superficiels du carbone sont :

  • l’atmosphère
  • l’hydrosphère (océans)
  • la biosphère et les sols
  • la lithosphère

• Dans la lithosphère, le carbone est à l’état minéral dans les roches carbonatées, notamment les roches calcaires et les stromatolites.

• Dans la lithosphère, le carbone est à l’état organique dans les roches carbonées, également appelées combustibles fossiles.

📖 5. Combustibles fossiles et déséquilibre

📝 Points essentiels

• Les combustibles fossiles cités sont :
  • le charbon
  • le pétrole
  • le gaz naturel

📌 Les quantités de carbone dans les différents réservoirs restent constantes lorsque les flux entre eux sont équilibrés.

• Les combustibles fossiles utilisés actuellement se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années.

• Les combustibles fossiles ne se renouvellent pas assez vite pour que leurs stocks se reconstituent et constituent donc des ressources énergétiques non renouvelables à l’échelle humaine.

• L’exploitation des combustibles fossiles, la fabrication du ciment et la déforestation provoquent un flux de CO₂ vers l’atmosphère qui augmente sa concentration et déséquilibre le cycle du carbone.

💡 Astuce mémo

Exploitation, ciment et déforestation → flux accru de CO₂ vers l’atmosphère.