Légende alternative :

directement utilisé par les êtres vivants pour la production de matière organique (des glucides) 6 CO₂ + 6H₂O → C₂H₁₂O6 +60₂ Lumière, sels minéraux Equation de la photosynthèse A ⇒ B signifie que l'espèce A est mangée par l'espèce B • L'impact de la photosynthèse sur le bilan radiatif terrestre est donc négligeable. de CO₂ de O. • On entend par productivité primaire, la somme des biomasses fabriquées par l'ensemble des organismes chlorophylliens en un lieu donné pendant un an. La biomasse est la masse de matière organique. La productivité primaire correspond donc à l'ensemble de la matière organique issue de la photosynthèse en un lieu donné pendant un an. Par ailleurs, la biosphère est l'ensemble des organismes vivants et leurs milieux de vie, soit l'ensemble des écosystèmes. • Les êtres vivants chlorophylliens en utilisent un très faible pourcentage (0,01%) pour la photosynthèse. La matière organique produite par photosynthèse en un lieu donné en un an, correspond à la productivité primaire. • Un réseau trophique se définit par l'ensemble des relations alimentaires entre espèces au sein d'une communauté et par lesquelles l'énergie et la matière circulent. Cependant, par la photosynthèse, le rayonnement solaire est à l'origine de l'entrée de matière minérale et d'énergie lumineuse dans les écosystèmes. Les organismes chlorophylliens étant les premiers maillons des chaînes alimentaires. en présence de O₂, les organismes pratiquent la respiration. À l'échelle de la cellule, ceci se traduit par la réaction chimique suivante : C6H1206 (Glucose) + 60₂ 6CO₂ + 6H₂O ■en l'absence de O₂, les organismes pratiquent la fermentation. À l'échelle de la cellule, ceci se traduit par la réaction chimique suivante pour la fermentation alcoolique par exemple : • À l'échelle de la feuille: - Il y a réflexion, absorption et transmission du rayonnement. -Absorption de certaines longueurs d'ondes (bleues et rouges) par les pigments chlorophylliens qui permettent la photosynthèse En conclusion, seule une fraction du rayonnement solaire est utilisée en vue de la réalisation de la photosynthèse. Radiations courtes longueurs d'onde ● 342 107 Reflexion dision A MOSPHERE Infrarouges TERRE ESPACE C6H1206 (Glucose) 200₂ + 2C₂H60 (éthanol) Convection Changemen de phase Le bilan radiatif terrestre (valeurs en W/m²) putem supras Réflexion Absorption Transmission Fluorescence chlorophylienne state Photosynthèse Echauffement Schéma du devenir du rayonnement solaire incident Evapotran- spiration Le devenir de la matière organique à l'échelle des temps géologiques : • Issue de la production primaire par photosynthèse du phytoplancton en milieu marin ou des forêts en milieu continental Dégradée et recyclée dans les écosystèmes à la mort des individus en grande partie • Conservée pour une faible part, enfouie au sein de milieux aquatiques peu profonds et donc pauvres en 02. Elle subit des réactions chimiques associées à une hausse de la température du milieu, ce qui permet sa transformation en : -> Pétrole et gaz à partir du phytoplancton, -> Charbon à partir des végétaux terrestres • Le processus de formation de ces roches sédimentaires prend plusieurs millions d'années • Ces roches sédimentaires sont riches en matière organique, compte tenu de leur origine vivante et donc en Carbone On les désigne par le terme de « ressources énergétiques fossiles » car : - «< Ressources énergétiques » : ce sont des dérivés de la matière organique, source d'énergie chimique, qui peuvent être exploités par l'Homme pour cette énergie contenue. - « Fossiles » : ce sont des dérivés du vivant conservés par un processus de conservation qui se réalise sur une très grande échelle de temps. 2) Une conversion biologique de l'énergie solaire : la photosynthèse La cellule vivante est un système thermodynamique ouvert, cela implique : L'application des principes de conservation et de conversion de l'énergie, - La conversion d'un flux entrant de matière et d'énergie par les réactions du métabolisme en un flux sortant de matière et d'énergie. Le rendement non total de ces réactions fait qu'il y a des pertes. • La respiration est une réaction du métabolisme cellulaire, réalisée entre autres, par les êtres humains qui consiste en : - La combustion ou dégradation de glucides (matière organique) L'utilisation d'une énergie chimique contenue dans la matière organique équation de la respiration: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + ÉNERGIE • En prenant en compte les échelles cellulaire et de l'organisme, nous pouvons alors émettre une hypothèse sur l'origine de la chaleur interne. Probablement liée au métabolisme cellulaire et en sachant que la cellule ne peut ni utiliser, ni convertir d'énergie thermique, la chaleur proviendrait : - Soit d'un flux sortant suite à une conversion énergétique au sein de la cellule, - Soit de pertes, suite à une réaction du métabolisme au sein de la cellule. L'Homme interagit avec son environnement de par la matière organique qu'il y prélève sous forme d'aliments et qu'il transforme lors de la réaction de respiration. A travers plusieurs données et expériences intéressons-nous plus précisément au déroulement de cette réaction et ses conséquences à l'échelle cellulaire puis du corps entier. Nous pouvons aussi supposer qu'il échange de la chaleur avec le milieu ambiant. Ces flux constitueraient alors des pertes d'énergie thermique pour le corps. Il nous faut alors préciser les modalités de ces pertes. • Les réactions du métabolisme cellulaire dégradent les aliments consommés. Ceux-ci contiennent de l'énergie chimique dans leur matière organique. • Elles ont un rendement moyen : Une faible partie de l'énergie chimique est CONVERTIE en énergie mécanique pour le fonctionnement des muscles - La majeure partie de l'énergie est PERDUE sous forme de chaleur. L'origine de la production de chaleur est donc les pertes associées aux réactions du métabolisme. • La production de chaleur est permanente : -> Au repos : réactions du métabolisme de base (fonctionnement vital) -> En activité : plus d'oxygène et d'aliments sont dégradés. La production de chaleur augmente donc. • La puissance thermique, soit la quantité de chaleur libérée par un corps humain au repos, dans les conditions de vie courante est d'environ 100 W. • La chaleur interne du corps - Se répartit entre un noyau central producteur, de température constante (37°C) et une enveloppe périphérique de température variable selon la température ambiante, - Se transmet jusqu'à la peau de proche en proche par conduction mais surtout par convection via la circulation sanguine. Origine et transmission de la production de chaleur chez l'Homme ENVIRONNEMENT (corps humain) Energie chimique (aliments) 0₂ Les différentes modalités de pertes de chaleur du corps humain Modalités de perte de chaleur A→B: la chaleur se déplace de A vers B CONDUCTION Corps Milieu plus froid RAYONNEMENT CONVECTION Corps → Air ambiant réchauffé au contact du corps Corps Surface plus froide EVAPORATION -transpiration Surface du corps →Atmosphére - respiration Poumons Atmosphére Paramètres physiques à considérer Température ambiante CELLULE HUMAINE Réactions du métabolisme Vitesse de l'air par rapport à la vitesse du corps Ecart de température entre le corps et une surface. Convection (sang), conduction -Humidité de l'air ambiant et vitesse de l'air -Métabolisme CHALEUR 100 W Repos AIR Humidité, température, vitesse Surface froide Température Rayonnement (pertes) m Convection Energie mécanique etabola Température Evaporation [respiration) Rayonnement (apports) m Evaporation (transpiration) SOL FROID Surface chaude Température Conduction Schéma des échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement La température interne est un paramètre régulé autour d'une « valeur-consigne » de 37°C. • Quand le bilan thermique est équilibré : - Les apports de chaleur compensent les pertes ou, Dans un milieu de température ambiante élevé, les pertes compensent les apports - Une température résultante de confort peut être définie fonction du niveau d'activité et de l'habillement. ● Dans un milieu ambiant froid, sont visibles un redressement des poils, un frissonnement, une mise en mouvement du corps, une vaso-constriction des vaisseaux sanguins (contraction et diminution du débit sanguin dans les extrémités du corps). L'ensemble de ces phénomènes concourt à augmenter le métabolisme de base et total de l'individu. • Dans un milieu ambiant chaud, sont détectables une transpiration, une respiration accélérée ou encore une vaso-dilatation des vaisseaux) sanguins (dilatation et augmentation du débit sanguin. Ces phénomènes permettent d'augmenter les modalités d'échanges de chaleur avec l'environnement : évaporation, conduction et convection notamment. • Un bilan thermique équilibré assure la constance de la température interne est nécessaire au bon fonctionnement du corps.