Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
BO (Bulletin Officiel = ce qu'il y a écrit dans le programme) : La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du Soleil. Cette énergie conditionne la température de surface de la Terre et détermine climats et saisons. Elle permet la photosynthèse des végétaux et se transmet par la nutrition à d’autres êtres vivants.
Chapitre 2.3 : Une conversion biologique de l'énergie solaire : la photosynthèse
BO : L’utilisation par la photosynthèse d’une infime partie de l’énergie solaire reçue par la planète fournit l’énergie nécessaire à l’ensemble des êtres vivants (à l’exception de certains milieux très spécifiques non évoqués dans ce programme).
I - Conversion de l’énergie solaire au niveau des feuilles
Point vocabulaire
Molécule organique : molécule pouvant être de grande taille et comportant des atomes de Carbone & Hydrogène & Oxygène
Energie chimique : énergie associée aux liaisons qui unissent les atomes de la matière. De l’énergie est libérée (ou consommée) lors de la rupture (ou la formation) de ces liaisons
Partie II - correction des questions
1. 100 - 20 - 69 - 10 = 1% de l'énergie utilisée pour la photosynthèse
2. zones noires => la chlorophylle absorbe les longueurs d'ondes comprises entre 400 et 490nm, entre 650 et 720nm et entre 750 et 800nm.
3. courbe en rouge = dégagement de O2 => la photosynthèse a lieu => spectre d'action
Les spectres d'actions et d'absorption sont corrélés. Plus la lumière est absorbée, plus la photosynthèse a lieu. Les longueurs d'onde absorbée correspondent aux longueurs d'onde absorbée par la chlorophylle. La chlorophylle est donc le pigment qui perçoit l'énergie lumineuse et permet la réaction de photosynthèse.
Ce sont donc ces pigments qui récupèrent l’énergie lumineuse et la transforme en énergie chimique.
Point vocabulaire
Spectre d’absorption : spectre montrant les longueurs d’onde absorbées dans un milieu traversé par une lumière blanche
Spectre d’action photosynthétique : courbe d’enregistrement de l’intensité de la photosynthèse en fonction des longueurs d’onde composant la lumière blanche
Bilan :
Schéma bilan : Devenir de l’énergie incidente au niveau d’une feuille
Connaissances :
Le rayonnement solaire reçu par une feuille peut être réfléchi, transmis, dissipé ou absorbé.
Une partie du rayonnement solaire absorbé est capté par les pigments chlorophylliens, qui permettent la photosynthèse et absorbent principalement les radiations bleues et rouges. Les radiations vertes sont diffusées ou transmises.
Une très faible part du rayonnement solaire reçu est utilisé par la photosynthèse (environ 1%) pour produire de l’énergie chimique stockée dans des molécules organiques (glucose) à partir de matière minérale (H2O et CO2).
Savoir-faire :
-
Comparer les spectres d’absorption et d’action photosynthétique d’un végétal.
-
Représenter sur un schéma les différents échanges d’énergie au niveau d’une feuille.
II - La photosynthèse à l’échelle planétaire
Point vocabulaire
Biosphère : ensemble des êtres vivants de notre planète
Ecosystème : ensemble formé par une communauté d’êtres vivants en interaction entre eux et avec leur environnement
Respiration : voie métabolique permettant la dégradation complète du glucose en présence d’O2
Fermentation : voie métabolique permettant la dégradation incomplète du glucose en absence d’O2
Correction des questions
1. 0,1 % de l’énergie lumineuse disponible se retrouve sous forme d’énergie chimique (dans les molécules organiques)
2.
Je vois que plus l’insolation est forte, plus la concentration en chlorophylle et l’indice de végétation sont élevés.
Je sais que la concentration en chlorophylle correspond à la « quantité » de plancton photosynthétique et l’indice de végétation à la « quantité » de végétaux chlorophylliens terrestres.
Donc plus il a y d’énergie lumineuse, plus il y a d’organismes chlorophylliens => les végétaux chlorophylliens utilisent la puissance solaire
3.
4.
Une grosse partie de l’énergie qu’un organisme consomme est utilisée pour son fonctionnement ou rejetée, seul 10% sert à la croissance et « reste » dans l’organisme et donc est disponible pour le niveau trophique supérieur.
5.
On voit que toutes les flèches découlent les unes des autres, la seule qui utilise de la matière minérale est le phytoplancton = producteur primaire qui fait la photosynthèse.
Les organismes photosynthétiques sont à la base de toutes les chaines alimentaires car transforment de la matière minérale et l’énergie solaire en énergie utilisable par l’ensemble des organismes vivants.
Bilan :
Connaissances :
Les végétaux chlorophylliens sont à la base des chaînes alimentaires. Par la photosynthèse, ils permettent une conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique, alors disponible pour les maillons suivants.
Si la puissance solaire totale disponible chauffe en grande partie les océans et le sol, les végétaux verts n’utilisent qu’environ 0,1% de cette puissance pour la photosynthèse. Cette infirme partie permet pourtant à la biosphère de disposer d’une source d’énergie. Cette énergie est ensuite utilisée par les cellules par la respiration et la fermentation. La photosynthèse est donc un processus fondamental à l’échelle de la planète.
Savoir-faire :
-
Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse
III - La photosynthèse à l'origine de combustibles fossiles
Point vocabulaire
Combustible fossile : combustible riche en carbone formé par la transformation de matière organique enfouie dans le
sol pendant plusieurs millions d’années
Roche carbonée : roche résultant de l’enfouissement de sédiments riches en matière organique
1. Doc. 2 Rédigez un texte expliquant les grandes étapes nécessaires à la formation du charbon.
Il y a d’abord la formation d’une forêt près d’une étendue d’eau. Puis la subsidence de la croûte terrestre entraînant l’enfoncement progressif de la forêt et son recouvrement par des sédiments. La matière végétale ainsi recouverte donnera la future couche de charbon. Ensuite, le retrait de la mer et la réinstallation d’une forêt pourra donner lieu à la formation d’une autre couche de charbon.
2. Doc. 4 Expliquez pourquoi les combustibles fossiles ne sont pas des énergies renouvelables.
Les combustibles fossiles comme le charbon ou le pétrole mettent des millions d’années à se former, tandis que les humains les utilisent en continu, ils les exploitent en permanence année après année. Les combustibles fossiles n’ont absolument pas le temps de se former de nouveau.
3. Synthèse Expliquez en quoi le charbon est bien issu de l’énergie solaire.
Le charbon est issu de la transformation de restes de végétaux enfouis pendant des millions d’années. On peut le voir de par les nombreuses traces fossiles de végétaux au sein des roches carbonées ainsi que de part le fait que les molécules présentes dans le pétrole sont similaire aux molécules présentes dans les végétaux (par exemple la chlorophylle). Ces végétaux sont constitués de matière organique formée par photosynthèse, c’est-à-dire grâce à l’absorption d’une partie de l’énergie solaire par les végétaux verts. Ainsi, on peut considérer que le charbon est bien issu de l’énergie solaire, de manière très indirecte.
Bilan :
Connaissances :
Les combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon) présentent des indices d’une origine biologique : ils sont composés des principaux atomes des êtres vivants (C, H, O et N).
Ces combustibles se sont formés sur des dizaines de millions d’années, selon un processus commun : accumulation de matière organique végétale dans les sédiments et, en absence de dioxygène, transformation de cette matière sous l’action de la température et de la pression.
Le Soleil est la source d’énergie à l’origine des combustibles fossiles : la matière organique végétale dont ils sont issus a été produite par la photosynthèse.
Savoir-faire :
-
À partir de l’étude d’un combustible fossile ou d’une roche de son environnement, discuter son origine biologique
