Cours de Mme Marquet et M Viora
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).
À l’échelle de la planète, combien de matière organique est fabriquée grâce à la photosynthèse et où cette synthèse se déroule-t-elle ?
A la fin de la séance je sais :
❑ Recenser, extraire et organiser des informations pour prendre conscience de l’importance planétaire de la photosynthèse :
Une partie du rayonnement solaire absorbé par les organismes chlorophylliens permet la synthèse de matière organique (glucose, amidon, cellulose) à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone : c’est la photosynthèse.
Équation bilan de la photosynthèse
6CO2 + 6H2O + énergie lumineuse → C6H12O6 + 6O2
La photosynthèse permet l’entrée dans la biosphère de matière minérale, en stockant de l’énergie sous forme chimique (les glucides -par exemple- sont des molécules riches en énergie, libérée lorsque les liaisons chimiques entre les atomes de carbone sont rompues).
Ces molécules peuvent ensuite être transformées par différents métabolismes :
C6H12O6 + 6O2 + 36 ADP +36 Pi → 6CO2 + 6H2O + énergie = 36 ATP
Équation bilan de la fermentation alcoolique
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi → 2 C2H5OH + 2CO2 + énergie = 2 ATP
Ces mécanismes permettent de libérer l’énergie nécessaire au fonctionnement des êtres vivants.
TP métabolisme des sucres (ExAO, voir Seconde)
a- le spectre d’action et d’absorption
Les cellules des végétaux verts contiennent des molécules appelées pigments photosynthétiques. La chlorophylle est le principal d’entre eux. Les pigments photosynthétiques absorbent les radiations lumineuses de certaines longueurs d’ondes et déclenchent les réactions chimiques de la photosynthèse : c’est le spectre d’absorption.
Par exemple, la chlorophylle a absorbe les λ de 400 à 450 nm (violet), puis de 650 à 700 nm (rouge). Entre les deux (de 500 à 600 nm, vert) elle n’absorbe presque pas. Ces longueurs d’ondes sont donc renvoyées et font apparaître la chlorophylle verte.
Le spectre d’action correspond à l’intensité de la photosynthèse en fonction de la longueur d’onde de la lumière (courbe bleue). On éclaire un végétal avec une source lumineuse de longueur d’onde précise. Pour chaque longueur d’onde λ, une quantité d’énergie lumineuse identique est envoyée.
Analyser le spectre d’absorption des pigments chlorophylliens puis le comparer au spectre d’action de la photosynthèse. Expliquer le résultat obtenu.
Bilan
← Bilan énergétique de la photosynthèse à l’échelle de la feuille
exercices :
Pour aller plus loin
b- le devenir de la matière organique après la photosynthèse
La matière organique ingérée par un organisme lui sert de source d’énergie et de source de matière. La matière est utilisée pour renouveler les cellules et leurs constituants, ainsi que pour la croissance. La libération d’énergie à partir de matière organique par la respiration cellulaire s’accompagne d’une perte de matière sous forme de CO2 + H2O et d’une perte d’énergie sous forme de chaleur.
2. Que représente ce pourcentage ?
Bilan
L’absorption de l’énergie solaire par les végétaux chlorophylliens est à la base de la plupart des écosystèmes : les organismes non chlorophylliens consomment d’autres organismes (chlorophylliens ou non) et utilisent leur matière organique pour en extraire de l’énergie et produire leur propre biomasse.
Lors du transfert de matière d’un niveau à l’autre du réseau alimentaire, une grande partie de l’énergie contenue dans les molécules organiques est dissipée sous forme de chaleur.
La productivité primaire est la somme des biomasses, en g ou en tonnes de carbone (tC), fabriquées par les organismes chlorophylliens en un lieu donné pendant un temps donné.
La productivité primaire nette globale est de l’ordre de 110 GtC par an.
Bilan
À l’échelle de la planète, les organismes chlorophylliens utilisent pour la photosynthèse environ 0,1% (0,34 W.m-2) de la puissance solaire totale disponible (340 W.m-2).
L’énergie solaire est donc un vaste gisement d’énergie très peu exploité à l’échelle mondiale : une progression de l’indice foliaire (dans une forêt comestible par exemple) et des ressources minérales améliorent facilement la captation de cette énergie.
← formation de roches combustibles
Bilan
À l’échelle des temps géologiques, une partie de la matière organique s’accumule dans les sédiments puis se transforme en donnant des combustibles fossiles : gaz, charbon, pétrole.
Un extrait de Home (2009) de Yann Arthus Bertrand à voir en entier.
Une animation pour expliquer ce qui se passe lors de l’enfouissement
Savoir
Savoir faire