Chapitre 6 - La photosynthèse
La photosynthèse constitue la porte d’entrée de l’énergie solaire reçue par la Terre vers le monde vivant.
Problématique : Comment l’énergie solaire est-elle stockée dans la biosphère?
I –La photosynthèse, porte d’entrée de l’énergie dans le vivant :
B2 – La photosynthèse
Objectif : On cherche à savoir quelle part d’énergie lumineuse est utilisée par les organismes chlorophylliens pour la photosynthèse.
- - Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse.
- - 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.
1) Le Soleil, source d’énergie pour les êtres vivants :
La cellule végétale chlorophyllienne est capable d’utiliser des molécules minérales (eau, dioxyde de carbone et ions minéraux) pour fabriquer les molécules organiquesdont elle a besoin (glucides, lipides, protéines, acides nucléiques) grâce à l’énergie lumineuse. C’est la photosynthèse, réalisée dans des organites spécialisés : les chloroplastes.
6 CO2 + 6 H2O6 + énergie lumineuse à6 O2 + C6H12O6
Les molécules organiques produites sont ensuite utilisées pour fabriquer de l’ATP (Adénosine TriPhosphate), sourced’énergie chimique pour l’ensemble des réactions cellulaires. Ceci a lieu dans les mitochondries par respiration ou fermentation (milieu peu oxygéné).
6 O2 + C6H12O6à 6 CO2 + 6 H2O + ATP
2) Des circulations de matière et d’énergie :
A l’échelle de la planète, 0,1 % de l’énergie solaire est utilisée par les organismes chlorophylliens pour réaliser la photosynthèse.
La biomasse végétale ainsi produite est appelée Productivité Primaire Brute
- 80 % de la PPB est utilisée par la respiration pour assurer le fonctionnement des cellules végétales,
- 20 %correspondent à la Productivité Primaire Nette (800 GT/an) :
- la moitié permet d’alimenter les organismes non chlorophylliens dans les réseaux trophiques,
- l’autre moitié correspond à la matière organique végétale morte, qui sera décomposée et minéralisée par les champignons et les bactéries du sol.
3) Un phénomène peu efficace :
La feuille reçoit le rayonnement solaire incident :
- une partie est réfléchie(20 %)par la surface de la feuille,
- une partie est transmise(10 %) car elle passe au travers de la feuille,
- le reste est absorbé (70 %), mais l’échauffement provoqué entraîne de l’évapotranspiration (perte énergétique d’environ la moitié).
Les chloroplastes contiennent un pigment photosynthétique : la chlorophylle.Elle absorbe majoritairement les radiations bleu et rouge.La photosynthèse permet ensuite de produire du glucose qui contient 20 fois moins d’énergie que ce qui a été absorbé par la chlorophylle, le reste étant dissipé sous forme de chaleur.
Au final seulement 1 % de l’énergie lumineuse reçue par la feuille est convertie en énergie chimique (glucose).
II –La photosynthèse, source d’énergie principale des activités humaines :
B3 – Les sources d’énergie
Objectif : On cherche à comprendre comment la matière organique formée par photosynthèse peut devenir une source d’énergie pour l’Humain.
À partir de l’étude d’un combustible fossile ou d’une roche de son environnement, discuter son origine biologique.
1) L’origine des combustibles fossiles :
Dans les régions ayant une forte PPB, une sédimentation rapide dans un milieu pauvre en dioxygène va permettre à une partie de la biomasse d’échapper à la décomposition. Elle va alors lentement (des Ma) se transformer en combustibles fossiles :
- charbon et tourbe en milieu continental,
- pétrole et gaznaturel en milieu marin.
Ces combustibles sont non renouvelables à l’échelle humaine. Ils couvrent pourtant 80 % de nos besoins énergétiques.
2) Une source d’énergies renouvelables :
La biomasse peut aussi être source d’énergie renouvelable, c’est-à-dire inépuisable à l’échelle du temps humain. Il s’agit :
- du bois qui peut servir au chauffage biomasse,
- des biocarburants dont la part dans les carburants classiques va croissant (bioéthanol),
- du biométhane issu de la dégradation des déchets organiques,
- des biopiles.