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Les échanges de matière et d'énergie entre les organismes

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Objectif(s)

Connaître la composition chimique du vivant.
Connaître les différents échanges de matières et d'énergie s'exerçant dans le monde vivant.

Points clés

L'ensemble de la matière vivante, ou biosphère, est constitué d'un ensemble très diversifié d'êtres vivants, liés entre eux par des liaisons riches en énergie.
Au sein d'un écosystème, la photosynthèse, la respiration et les fermentations assurent des flux de matière et d'énergie indispensables au maintien de la vie à la surface du globe.
- L'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique (contenue dans les matières organiques) par les organismes chlorophylliens, grâce à la photosynthèse.
- La biomasse végétale, réserve de matière organique, peut par la suite être utilisée par d'autres organismes comme source de matière et d'énergie. L'utilisation des molécules organiques repose alors sur l'existence de mécanismes de dégradation tels que la respiration ou les fermentations.

La Terre se caractérise par la présence de la vie à sa surface, constituant la biosphère.

1. Une composition chimique homogène

L'ensemble des êtres vivants présents à la surface de la Terre se répartit sur l'ensemble des milieux, y compris les plus extrêmes. L'observation des différentes formes de vie fait apparaître une importante diversité, tant dans la forme que le mode de vie. Cependant, une étude plus fine conduit à la mise en évidence d'une homogénéité du vivant.

Tout organisme vivant est constitué de 60% à 80% d'eau, et de matière sèche. Cette matière sèche est constituée de matière minérale et de matière organique. Cette dernière regroupe trois grandes classes de constituants : les protides, les glucides et les lipides.
Ces molécules correspondent à un assemblage d'atomes peu diversifiés puisqu'on trouve essentiellement du carbone (C), de l'hydrogène (H), de l'oxygène (O), de l'azote (N) et, en proportion plus faible, du soufre (S ) et du phosphore (P).
Ces atomes sont assemblés par des liaisons riches en énergie et pouvant être libérée lors d'une combustion, par exemple.

2. Des échanges de matières et d'énergie

La biosphère se caractérise également par des flux d'énergie et de matière entre les êtres vivants indispensables au développement et à la pérennité du vivant.

a. La photosynthèse

La source d'énergie initiale est l'énergie solaire. Celle-ci doit être convertie en énergie chimique afin de permettre la fabrication de molécules organiques à partir des substances minérales disponibles.
Cette conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique contenue dans les matières organiques est réalisée par les organismes chlorophylliens, essentiellement les végétaux, grâce à la photosynthèse.

Ce mécanisme permet la synthèse de matière organique à partir de matière minérale (CO₂ et sels minéraux) en utilisant l'énergie lumineuse.

b. Respiration et fermentations

La biomasse végétale, réserve de matière organique, peut par la suite être utilisée par d'autres organismes comme source de matière et d'énergie.
L'utilisation des molécules organiques repose alors sur l'existence de mécanismes de dégradation tels que la respiration ou les fermentations.

La respiration consiste en une dégradation complète des molécules organiques en présence de dioxygène permettant ainsi de puiser toute l'énergie contenue dans la molécule dégradée.
Les fermentations, réalisées en général en l'absence de dioxygène, sont des dégradations partielles à l'origine d'un résidu organique contenant encore de l'énergie.

Ces échanges sont à l'origine d'une interdépendance des êtres vivants entre eux, notamment sur le plan trophique, regroupés au sein des écosystèmes.

c. Cas d'un écosystème aquatique