QCM : Cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote — 23 questions

Explication

À partir de 2,5 milliards d’années, la couche d’ozone stratosphérique commence à se former tandis que l’oxygène dissous augmente dans les océans. Les premiers organismes photosynthétiques sont apparus plus tôt, au moins il y a 3,8 milliards d’années.

Explication

Après la fixation, l’assimilation incorpore l’azote réactif à la matière organique, puis l’ammonification libère de l’ammonium, la nitrification forme des nitrites et des nitrates, et la dénitrification restitue de l’azote à l’atmosphère. La dénitrification ne précède donc pas la nitrification dans cette succession.

Explication

Le méthane exerce un effet de serre environ vingt fois plus puissant que le dioxyde de carbone, mais sa concentration est proche de 2 ppm contre environ 420 ppm pour ce dernier. La valeur de 420 ppm correspond donc au dioxyde de carbone, pas au méthane.

Explication

Les phases orogéniques correspondent aux périodes de consommation la plus intense du CO₂ atmosphérique, ce qui explique l’expression « pompes à CO₂ » pour les montagnes. Le dégazage du manteau représente au contraire une source de carbone vers l’atmosphère.

Explication

Les roches silicatées et le noyau terrestre renferment au moins 70 % de l’azote terrestre. Les autres pourcentages correspondent notamment à la répartition du carbone anthropique entre l’atmosphère, la biosphère et les océans.

Explication

L’azote des engrais peut être lixivié vers les eaux, où il stimule les algues ; leur décomposition consomme ensuite l’oxygène et peut rendre la vie aérobie presque impossible. Une hausse de l’oxygène ne correspond donc pas au mécanisme de l’eutrophisation.

Explication

La minéralisation rapide provient du catabolisme oxydatif et libère du CO₂ par respiration ou fermentation, tandis que la minéralisation lente concerne la dégradation de la matière organique morte par les décomposeurs. Les autres associations inversent ces mécanismes ou les confondent avec la fixation et la précipitation du carbone.

Explication

En moyenne, 45 % du CO₂ anthropique reste dans l’atmosphère, tandis que la biosphère continentale et les océans en absorbent chacun 27 %. La biosphère et les océans jouent donc des rôles d’absorption égaux, mais inférieurs à la fraction atmosphérique.

Explication

La fossilisation est favorisée par une production importante, des conditions anoxiques qui réduisent l’oxydation et un enfouissement rapide à l’échelle géologique. Un milieu oxygéné accélère au contraire l’oxydation de la matière organique.

Explication

La saturation locale en ions HCO₃⁻ et Ca²⁺ permet la précipitation chimique ou biochimique de CaCO₃. La dissolution correspond au processus inverse, car elle détruit les carbonates au lieu de les former.

Explication

L’humus rassemble des molécules organiques simples ou complexes, riches en carbone et en azote, à plusieurs stades de décomposition. Les produits minéralisés appartiennent à la matière minérale et ne définissent pas l’humus.

Explication

La décomposition combine une minéralisation primaire rapide, une réorganisation, l’humification et une minéralisation secondaire lente. La minéralisation secondaire ne constitue donc pas la première étape rapide du processus.

Explication

Une litière dont le rapport C/N est inférieur à 20 se minéralise rapidement sous l’action des bactéries et produit un mull. Le rapport supérieur à 20 est associé à une décomposition plus lente par les champignons et à la formation d’un moder.

Explication

En milieu anoxique, la dénitrification peut produire du diazote $N_2$ ou de l’oxyde nitreux $N_2O$, ce dernier étant un gaz à effet de serre. Le dioxygène est incompatible avec la condition anoxique et les deux autres gaz ne sont pas les produits indiqués de cette étape.

Explication

L’altération des silicates consomme du CO₂ atmosphérique, notamment lors de l’altération de l’olivine et du plagioclase. Le métamorphisme des carbonates est associé à une libération de CO₂, ce qui constitue la confusion principale.

Explication

Dans les chaînes de montagnes, l’augmentation des précipitations domine l’effet refroidissant de l’altitude et favorise l’altération chimique. Une réduction de l’eau disponible ou de l’érosion ne produirait pas cet effet favorable.

Explication

La fossilisation piège une infime partie du carbone organique dans les sols et les sédiments, ce qui peut conduire à la formation de kérogène et de matière fossile. La respiration correspond plutôt à une restitution rapide du carbone sous forme de dioxyde de carbone.

Explication

Les photolithotrophes réduisent le CO₂ grâce à l’énergie lumineuse, alors que les chimiolithotrophes tirent leur énergie de l’oxydation d’un composé minéral réduit. La confusion vient de l’inversion de ces deux sources d’énergie.

Explication

Les Coccolithophoridés et les Foraminifères produisent des tests calcaires lors de la bioméralisation. Les Mollusques forment plutôt des coquilles, tandis que les oursins et les coraux produisent des endosquelettes carbonatés.

Explication

En 2015, le CO₂ atmosphérique a dépassé 400 ppmv, alors que le CH₄ a atteint 1,82 ppmv. La confusion consiste à attribuer la valeur élevée du CO₂ au méthane ou à inverser les deux concentrations.

Explication

La fixation photosynthétique et la libération respiratoire sont globalement équilibrées, avec un flux voisin de 100 Gt/an. La valeur de 0,4 Gt/an concerne les flux du cycle du carbone oxydé, pas ces échanges biologiques globaux.

Explication

La production photosynthétique d’oxygène a débuté il y a au moins 3,8 milliards d’années avec les premiers organismes photosynthétiques. La date de 2,5 milliards d’années concerne plutôt le début de la formation de l’ozone stratosphérique et l’augmentation de l’oxygène dissous.

Explication

L’équilibre carbonaté associe deux ions bicarbonate et un ion calcium pour produire du carbonate de calcium, du dioxyde de carbone et de l’eau. L’équation inverse décrit la dissolution plutôt que la réaction de précipitation indiquée ici.