Fiche de révision : Atmosphère, vie et cycles du carbone

📋 Plan du Cours

1. Métabolisme et photosynthèse
2. Évolution des atmosphères terrestres
3. Origine du dioxygène atmosphérique
4. Ozone et vie continentale
5. Cycle du carbone et activités humaines
6. Échanges et stockage du carbone

📖 1. Métabolisme et photosynthèse

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Ensemble de voies métaboliques permettant de produire de la matière organique à partir de matière minérale.
• Métabolisme cellulaire : Vaste réseau de réactions biochimiques qui se déroule dans la cellule.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le bilan de la photosynthèse s’écrit $6\,\mathrm{CO_2}+6\,\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\,\mathrm{O_2}$, en présence d’énergie lumineuse.

📖 2. Évolution des atmosphères terrestres

★ À maîtriser

• L’atmosphère primitive, il y a 4,5 milliards d’années, était composée surtout de vapeur d’eau, ainsi que de CO₂ et de N₂.

• L’atmosphère actuelle contient 78 % de N₂ et 21 % de O₂, ainsi que des traces d’autres gaz, dont H₂O, CO₂, CH₄ et N₂O.

• Le refroidissement de la surface terrestre a provoqué la liquéfaction de la vapeur d’eau atmosphérique et la formation de l’hydrosphère.

Compléments

• La vie s’est développée dans l’hydrosphère formée par la liquéfaction de la vapeur d’eau de l’atmosphère primitive.

💡 Astuce mémo

Atmosphère primitive riche en H₂O et CO₂ ; atmosphère actuelle riche en N₂ et O₂.

📖 3. Origine du dioxygène atmosphérique

★ À maîtriser

• Les premières traces de vie datent d’au moins 3,5 milliards d’années et correspondent à des cyanobactéries capables de réaliser la photosynthèse.

• La photosynthèse des cyanobactéries libère du dioxygène dans l’océan, où celui-ci oxyde d’abord des composés chimiques réduits comme Fe²⁺.

• Après l’oxydation des composés réduits et la saturation des océans, le dioxygène s’est accumulé dans l’atmosphère à partir de 2,4 milliards d’années.

Compléments

• Le dioxygène atmosphérique a atteint sa concentration actuelle il y a environ 500 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse → oxydation des composés océaniques → saturation des océans → accumulation atmosphérique.

📖 4. Ozone et vie continentale

★ À maîtriser

• Sous l’effet des ultraviolets, le dioxygène se dissocie et subit des transformations chimiques qui conduisent à la formation d’ozone.

• La couche d’ozone, située à 30 km d’altitude, absorbe une partie des ultraviolets.

📌 Avant la formation de la couche d’ozone, la vie était possible dans les océans ; après sa formation, la vie sur les continents connaît un essor.

Compléments

• Les ultraviolets sont mutagènes car ils provoquent des mutations de l’ADN.

💡 Astuce mémo

Ozone absorbe les UV → ADN moins exposé aux mutations → essor de la vie continentale.

📖 5. Cycle du carbone et activités humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle du carbone : Ensemble des échanges de carbone entre les réservoirs terrestres.

★ À maîtriser

• Dans le cycle naturel du carbone, les flux entre les réservoirs sont équilibrés et les stocks des réservoirs restent constants.

• L’ajout des flux anthropiques déséquilibre les échanges du cycle du carbone et enrichit l’atmosphère de plus de 10 Gt de carbone par an.

• L’enrichissement anthropique de l’atmosphère en CO₂ est essentiellement dû à l’utilisation des combustibles fossiles.

Compléments

• Les échanges de carbone entre les réservoirs sont quantifiés par des flux exprimés en tonnes par an.

💡 Astuce mémo

Flux naturels équilibrés ; flux anthropiques déséquilibrés.

📖 6. Échanges et stockage du carbone

★ À maîtriser

• Les réservoirs de carbone terrestres sont :

  • l’atmosphère
  • les sols
  • les océans
  • la biosphère
  • les roches

• Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années et ne se renouvellent pas assez vite pour que leurs stocks se reconstituent rapidement.

Compléments

• La photosynthèse transfère du carbone de l’atmosphère vers la biomasse continentale et le phytoplancton.

• La respiration et la décomposition de la matière organique produisent du CO₂, de l’eau et de l’énergie à partir de biomasse et de dioxygène.

• Dans les océans, la dissolution et la pompe biologique — photosynthèse et construction de squelettes calcaires par le phytoplancton — contribuent aux échanges de carbone.

• La matière organique peut être enfouie puis fossilisée, tandis que les squelettes calcaires sédimentent et contribuent à la formation de roches carbonatées.

💡 Astuce mémo

Imagine le carbone passant de l’atmosphère aux océans, aux êtres vivants, aux sols et aux roches.