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Conséquences de la photosynthèse à l'échelle planétaire

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Objectif(s)

Définir la productivité primaire brute et nette.
Localiser la productivité primaire à la surface de la planète.
Comment la photosynthèse intervient-elle dans le développement de la biomasse à l’échelle de la planète ?

1. Localisation de la photosynthèse à la surface de la planète

Les végétaux chlorophylliens sont les seuls êtres vivants capables de produire de la matière organique à partir de matière minérale. Le processus mis en jeu est la photosynthèse qui permet de convertir l’énergie lumineuse en une énergie chimique réutilisable par la cellule pour son propre métabolisme.

On trouve des végétaux chlorophylliens dans tous les écosystèmes à la surface de la planète. Ils sont à la base des chaînes alimentaires.
La photosynthèse se traduit à la surface de la Terre par la production de biomasse : masse de matière organique qui constitue un être vivant.
Cette production est appelée productivité primaire : quantité de carbone incorporée par les végétaux chlorophylliens en un lieu donné pendant un an (unité = tonnes de carbone par hectare et par an, tC.ha^-1.an^-1).

a. La productivité primaire dans les océans

Au total, la productivité primaire océanique annuelle s’élève à 25 GtC.an^-1. Elle est concentrée en bordure des continents notamment :
- A l’embouchure des fleuves qui apportent les sels minéraux à l’océan,
- Dans les zones de upwelling où les eaux profondes remontent à la surface ramenant ainsi la matière minérale issue de la décomposition des organismes.
- Dans les zones d’eaux froides qui favorisent la dissolution du CO₂.

Les végétaux chlorophylliens intervenant dans la production de matière organique océanique sont majoritairement le phytoplancton. Ce sont des organismes unicellulaires microscopiques.
Les algues chlorophylliennes interviennent peu dans la productivité primaire océanique.

b. La productivité primaire sur les continents

Au total, la productivité primaire continentale annuelle s’élève à 53 GtC.an^-1. Elle va être variable en fonction de l’écosystème considéré (document 1).

Doc. 1 Productivité primaire des quelques écosystèmes

La productivité primaire apparaît corrélée avec l’abondance de la biomasse végétale dans l’écosystème. Ainsi, elle est la plus importante dans les forêts qui présentent la biomasse végétale la plus abondante.

2. Le devenir de la biomasse produite au sein des écosystèmes

La photosynthèse permet l’entrée de matière minérale et d’énergie dans la planète. Les molécules organiques produites vont servir à fournir de l’énergie et de la matière aux êtres vivants.
La productivité primaire brute rend compte de la quantité de biomasse totale produite par les végétaux chlorophylliens. Ces derniers vont utiliser une partie de la matière et de l’énergie pour leur propre métabolisme.
On appelle alors productivité primaire nette : la quantité de biomasse restant pour les autres êtres vivants notamment les animaux. Ces derniers vont utiliser les molécules organiques notamment les glucides pour produire de l’énergie au cours de la respiration. Cette énergie leur sera utile pour assurer leur métabolisme.
A la mort des êtres vivants, des décomposeurs présents dans le sol vont transformer la matière organique en matière minérale. Cette réaction va libérer les sels minéraux dans le sol qui pourront être utilisés de nouveau par les végétaux chlorophylliens pour la photosynthèse (Document 2).

Ainsi, les végétaux chlorophylliens se trouvent à la base de la chaîne alimentaire. Les molécules organiques qu’ils produisent grâce à la photosynthèse sont soit digérées par les animaux pour produire leur propre matière, soit oxydées lors de la respiration pour produire de l’énergie chimique.

L'essentiel

A l’échelle de la planète, la photosynthèse joue donc un rôle essentiel puisqu’elle permet l’entrée de la matière minérale et de l’énergie dans l’ensemble du monde vivant : la biosphère.
Les végétaux chlorophylliens qui assurent cette réaction métabolique sont présents en quantité variable dans les différents écosystèmes. Ils sont à la base de la chaîne alimentaire.
La matière minérale qu’ils utilisent pour produire la matière organique va être recyclée le long de la chaîne alimentaire. La matière organique qu’ils produisent sera utilisée par les êtres vivants après leur digestion pour reconstituer leur propre matière organique.
L’énergie lumineuse qui est captée par la chlorophylle est convertie en énergie chimique. Elle est stockée dans les molécules organiques produites qui sont ensuite oxydées lors de la respiration.
La photosynthèse fournit donc à l’ensemble des êtres vivants tous les éléments dont ils ont besoin pour assurer leur métabolisme.

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