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Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes • Les nutriments sont des substances chimiques nécessaire à la vie et pour la croissance des êtres vivants. Les nutriments s’écoulent dans la biosphère par des échanges ou des cycles. Les nutriments s’accumule dans les réservoirs. Sans intervention (ex. Par des humains) les nutriments qui entrent et qui sortent de l’écosystème sont presque en équilibre. Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes • Les activités humains peuvent déranger l’équilibre naturel des cycles de nutriments. Le déboisement, l’agriculture, l’expansion humain, l’exploitation minière, les autos et la destruction par Dominik peuvent augmenter la quantité des nutriments plus rapidement qu’ils peuvent être absorbes dans les réservoirs. Un surplus de nutriments dans la biosphère peuvent avoir les conséquences imprévu sur l’environnement. Les Cycles de Nutriments dans les Écosystèmes • Il y a 5 éléments nécessaires à la vie. Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène, et l’azote sont transférés entre les êtres vivants et l’atmosphère. Le phosphore est transféré des roches sédimentaires. Le Cycle de Carbone • Les atomes de carbone sont fondamentale aux cellules de tous les êtres vivants. Le carbone est aussi essentiel aux processus chimique qui maintiennent la vie. • Le carbone peut être stocké dans les différents endroits. Les réservoirs à court terme sont dans les animaux, plantes et microorganismes aquatiques et terrestres. Il y a aussi le CO2 dans l’atmosphère et dans les couches supérieurs de l’océan. Les réservoirs à long terme sont sous forme de CO2 dissous dans les eaux intermédiaires et profondes de l’océan. Sur la Terre, les réservoirs à long terme sont dans le charbon, le pétrole, les roches sédimentaires et les sédiments de l’océan. Le Cycle de Carbone • La sédimentation entrepose beaucoup de carbone Les couches de particules de sol et la matière organique s’accumulent sur la terre et sous les océans. Au cours du temps et sous la pression la roche sédimentaire, la charbon, le pétrole et le gaz naturel peuvent se former. Les couches de coquilles sous l’océan peuvent former les roches carbonates et le calcaire. • Les réserves de carbone sont aussi appelés les puits de carbone. Le Cycle de Carbone • Le carbone est recyclé dans un écosystème par: La photosynthèse: La réaction entre le CO2 et H2O est cause par le soleil 6CO2 + 6H2O + lumière du soleil C6H12O6 + 6O2 Le carbone dans l’atmosphère est transformé en glucides (carbohydrates) par des plantes. La photosynthèse se passe aussi avec les cyanobactéries et les algues dans les océans. Le Cycle de Carbone L’agriculture et l’urbanisation réduisent les plantes vertes qui peuvent absorber et convertir le CO2. Défrichage pour L’agriculture L’expansion urbaine Le Cycle de Carbone La respiration cellulaire: les glucides produisent l’énergie chez les consommateurs C6H12O6 + O2 6CO2 + 6H2O + énergie L’énergie libéré est utilisé pour la croissance, la réparation et les autres processus nécessaires à la vie. La décomposition: les décomposeurs dégradent la cellulose La cellulose est un glucide qui est difficile pour les autres organismes à dégrader. Le Cycle de Carbone Les processus océaniques: Le CO2 est dissoute dans les eaux froid et descend Les courants océaniques transportent vers les tropiques où l’eau monte à la surface et le CO2 est libéré. (Le mélange des eaux océaniques) Les éruptions et les feux – les éruptions volcaniques peuvent libérer le CO2. Les feux peuvent aussi libérer le CO2. Le Cycle de Carbone • Il y a les activités humains qui influencent le cycle de carbone. Depuis la Révolution Industriel (il y a 160 ans), les niveaux de CO2 sont augmenté par 30% grâce à la combustion des combustibles fossiles. Les niveaux de CO2 pour les 60 000 ans précédents sont seulement augmente par 1 - 3 % Le carbone est enlevé des réservoirs long terme plus rapidement car on prend les ressources de charbon et le pétrole. CO2 est un gaz d’effet de serre – il absorbe la chaleur dans l’atmosphère. Le Cycle d’Azote • L’azote est très important pour la structure d’ADN et les protéines. Chez les animaux, les protéines sont nécessaires aux fonctionnement des muscles. Chez les plantes, l’azote est nécessaire pour la croissance. Le Cycle d’Azote • Le plus grand réservoir d’azote est l’atmosphère sous la forme de N2. Environ 78% de l’atmosphère est N2 gazeux. L’azote est aussi trouvé dans les océans et dans la matière organique dans le sol. Les petits réservoirs d’azote sont trouvés dans les écosystèmes terrestres et dans les cours d’eau. • L’azote est recycle par des processus de plantes. 1. La fixation d’azote 2. La nitrification 3. Assimilation Le Cycle d’Azote • La fixation d’azote est quand le N2 gazeux est transformé en composes contenant le nitrate (NO3–) et ammonium (NH4+). Le nitrate et l’ammonium peuvent être utilisé par des plantes. Il y a trois endroits où on a la fixation d’azote 1. Dans l’atmosphère – les éclairs donnent l’énergie pour que l’azote réagit avec O2 gazeux pour former les ions de nitrate et d’ammonium. Les composes formés par ces ions entre le sol par la précipitation. Cette façon va seulement fixer un peu d’azote. Le Cycle d’Azote 2. Dans le sol – les bactéries fixatrice d’azote comme Rhizobium vont convertir N2 en ions d’ammonium Ces bactéries se poussent sur les racines des plantes comme des fèves. Les plantes donnent les sucres et les bactéries donnent les ions d’azote. 3. Dans l’eau – quelques cyanobactéries peuvent convertir N2 en ammonium pendant le photosynthèse. Le Cycle d’Azote • La nitrification se passe quand les bactéries dans le sol convertissent l’ammonium. Ammonium est convertit en nitrates (NO3–) par les bactéries nitrifiants. OU ammonium est convertit en nitrite (NO2–), qui est convertit en nitrate après. • Les nitrates entre les racines des plantes par l’assimilation. Ces composes d’azote font les protéines des plantes. Les herbivores mange les plantes et utilise l’azote pour l’ADN et le synthèse des protéines. Le Cycle d’Azote • L’azote est retourné a l’atmosphère par la dénitrification. Les nitrates sont reconvertit en N2 par des bactéries dénitrifiants. N2 est aussi retourné à l’atmosphère pars des éruptions volcaniques Nitrification Le Cycle d’Azote • S’il y a trop d’azote, ça va dissoudre dans l’eau et puis entrer dans les cours d’eau, et peut entrer les lacs et océans. • Les composés d’azote vont être piégé dans les roches sédimentaires et ne seraient pas libérer avant des centaines d’années par la météorisation. Le Cycle d’Azote • Les activités humaines peuvent aussi influencer le cycle d’azote. Grace aux activités humaines les niveaux d’azote dans l’écosystème ont doublés au cours des 50 dernières années. La combustion des combustibles fossiles et le traitement des égouts libèrent le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2). Ça peut aussi libérer les composés qui augmente la précipitation acide en forme de l’acide nitrique (HNO3). La pluie acide a détruit ces arbres. Le Cycle d’Azote L’agriculture utilise souvent beaucoup des engrais qui contient l’azote. Un surplus d’azote peut lessiver dans les cours d’eau. • Ca peut causer les algues de se pousser rapidement. • Les algues utilisent tous le CO2 et le O2 et empêche le passage de la lumière du soleil alors les autres plantes et animaux aquatique ne le reçoit pas.. • Les algues peuvent aussi produire les neurotoxines qui empoisonne les animaux. Le Cycle du Phosphore • Le phosphore est essential pour les processus nécessaire à la vie des plantes et animaux. Le phosphore fait partie d’un molécule qui transporte l’énergie dans les cellules. Le phosphore encourage la croissance des racines, le renforcement de la tige et la production des grains. Chez les animaux, le phosphore et le calcium sont important pour les os forts. • Le phosphore n’est pas emmagasiné dans l’atmosphère. C’est dans les phosphates (PO43–, HPO42–, H2PO4–) trouvés dans les roches et dans les sédiments des fonds marins Le Cycle du Phosphore • La météorisation libère les phosphates des roches. La météorisation chimique (par la précipitation acide ou les lichens) libère les phosphates. La météorisation physique (par le vent, l’eau ou la formation de glace) libère les phosphates. Les phosphates sont absorbés par les plantes qui sont mangés par des animaux. La météorisation se passe seulement après le soulèvement géologique et les roches sont exposés à la météorisation chimique et physique. Le Cycle du Phosphore • Les êtres humains peuvent ajouter du phosphore extra a l’environnement avec l’exploitation des minéraux pour les fertilisants. Un surplus de phosphore (et souvent le potassium) entre l’écosystème plus rapidement que ca peut être recycler en réservoirs naturels. • Les humains peuvent aussi réduire les sources de phosphore. Le défrichage par brulage des forêts enlève le phosphore des arbres et les cendres peuvent être déposer dans les cours d’eau. Les Changements des Cycles de Nutriments et la Biodiversité • Un changement significatif en (C, H, O, N, ou P) peut influencer la biodiversité. Les changements dans le cycle du carbone contribue au changements climatiques. Les petits changements de température et des niveaux d’eau peuvent beaucoup influencer les écosystèmes Les changements influencent les autres organismes dans le réseau alimentaire. Les saumons sont sensibles a la température. Les Changements des Cycles de Nutriments et la Biodiversité Plus d’azote donne une avantage a certains plantes qui peut supplanter des autres espèces avec lesquels ils sont en compétition. Moins de phosphore peut empêcher la croissance des algues que sont des importants producteurs dans plusieurs chaines alimentaires.