Diversité des métabolismes et échanges au sein d'un écosystème
- Fiche de cours
- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
- Définir la notion de métabolisme.
- Différencier le métabolisme autotrophe du métabolisme hétérotrophe.
- Comprendre comment les êtres vivants prélèvent l’énergie dans le milieu.
- Comprendre comment les êtres vivants produisent l’énergie nécessaire à leur métabolisme.
- Comprendre comment les êtres vivants produisent la matière organique.
- Comprendre le rôle pionniers des végétaux chlorophylliens.
- Comprendre la nature des échanges entre les êtres vivants.
- Comprendre comment se fait le transfert d’énergie le long de la chaîne alimentaire.
- Pour assurer leur survie les êtres vivants doivent pouvoir produire de la matière organique et de l’énergie.
- Les végétaux chlorophylliens sont autotrophes. Grâce à la photosynthèse, ils sont capables de convertir l’énergie solaire et de produire de la matière.
- Les organismes hétérotrophes digèrent cette matière afin de produire leur propre matière et d’en extraire l’énergie pour leur métabolisme grâce à la respiration.
- Photosynthèse et respiration nécessitent des échanges gazeux en dioxyde de carbone et dioxygène et de l’eau que les organismes puisent dans leur environnement. La décomposition de la matière permet son recyclage.
- L’ensemble des échanges au sein d’un écosystème préserve son équilibre et donc la pérennité des espèces.
- Tous les êtres vivants ont besoin de produire de l’énergie et de la matière.
- Les organismes phytophages se nourrissent de matière végétale.
- Les organismes zoophages se nourrissent de matière animale.
- Au sein d’un écosystème, les êtres vivants (biocénose) vivent en interaction avec leur milieu (biotope) avec lequel ils réalisent des échanges.
Le métabolisme regroupe l’ensemble des réactions biochimiques de la cellule. On se focalisera spécifiquement aux voies métaboliques impliquées dans la production d’énergie et de matière.
La photosynthèse est un processus qui permet de convertir l’énergie solaire en énergie chimique, puis de la stocker dans des molécules organiques. Elle est réalisée par les êtres vivants chlorophylliens.
La photosynthèse est un processus cellulaire complexe qui se déroule en deux phases :
- Une phase photochimique permettant aux êtres vivants de convertir l’énergie solaire en énergie chimique.
- Une phase chimique permettant de stocker cette énergie dans les molécules organiques nouvellement synthétisées.
Pour réaliser la photosynthèse, les êtres vivants doivent capter l’énergie du Soleil, prélever du dioxyde de carbone et de l’eau dans le milieu. En échange, ils rejettent du dioxygène. La réaction globale de la photosynthèse est la suivante :
On remarque que les atomes de carbone du CO2 prélevé servent à fabriquer le squelette carboné des nouvelles molécules organiques.
Seuls les êtres vivants chlorophylliens sont capables de réaliser la photosynthèse grâce à la chlorophylle.
On distingue les cyanobactéries, des procaryotes unicellulaires et les eucaryotes unicellulaires (algues) ou pluricellulaires appartenant au règne des végétaux. Les végétaux chlorophylliens pluricellulaires vivent fixés à l’interface entre l’air et le sol. Ils possèdent des racines capables de se ramifier et de s’étendre en profondeur dans le sol. Elles permettent le prélèvement de l’eau et des sels minéraux dans le milieu.
Leur partie aérienne est constituée d’une tige sur laquelle se trouvent les organes spécialisés où se déroule la photosynthèse : les feuilles. Ces dernières sont le plus souvent de couleur verte à cause des pigments chlorophylliens (dont la chlorophylle) impliqués dans la capture de l’énergie solaire. Les végétaux ont la capacité de déployer une surface foliaire plus ou moins étendue orientée vers les rayons du Soleil afin d’optimiser la photosynthèse.
Les molécules organiques synthétisées par photosynthèse sont ensuite redistribuées dans la plante afin d’en assurer la croissance ou stockées dans des structures particulières comme les tubercules (stockage sous forme d’amidon) ou les fruits (stockage sous forme de fructose). Elles constituent des formes de réserves de l’énergie chimique qui pourront être utilisées plus tard soit par la plante elle-même (reproduction) soit par d’autres êtres vivants (prédation).
Tous les êtres vivants doivent pouvoir se reproduire, grandir et se déplacer. Pour cela, ils doivent produire de la matière et de l’énergie.
L’énergie est extraite de la matière organique qu’ils consomment. Deux voies métaboliques sont envisageables : la fermentation (voie anaérobie n’utilisant pas de dioxygène) et la respiration (voie aérobie nécessitant du dioxygène).
La respiration est une voie métabolique qui produit beaucoup d’énergie. Tous les êtres vivants sont capables de respiration qu’ils soient procaryotes ou eucaryotes, unicellulaires ou pluricellulaires.
Pour respirer, l’organisme a besoin de dioxygène et d’une source de glucose. Le dioxygène est prélevé directement dans le milieu tandis que le glucose va être extrait de la matière organique d’autres êtres vivants.
Dans le cas des végétaux chlorophylliens, le glucose utilisé par la respiration est produit directement par l’organisme au cours de la photosynthèse.
La réaction globale de la respiration est la suivante :
Certains êtres vivants peuvent survivre en absence de dioxygène. Par contre, ils doivent avoir accès à une source de glucose dans le milieu. Ils réalisent la fermentation.
Les organismes chlorophylliens sont les premiers êtres vivants à coloniser un milieu. Ils vont se développer en produisant de la matière organique grâce à la photosynthèse. Cette dernière va permettre de faire entrer de l’énergie dans la matière vivante (biocénose).
Les consommateurs primaires sont des êtres vivants qui se nourrissent des végétaux chlorophylliens pour prélever les molécules organiques (glucides, protides, lipides) et les sels minéraux dont ils ont besoin pour se développer. On dit qu’ils sont phytophages. La digestion va leur permettre d’extraire les nutriments qui serviront à la production de leur propre matière.
Les consommateurs secondaires sont des êtres vivants qui se nourrissent de la matière produite par les consommateurs primaires. On dit qu’ils sont zoophages. La digestion va également leur permettre d’extraire les nutriments qui serviront à la production de leur propre matière et de l’énergie dont ils ont besoin.
Les décomposeurs sont des êtres vivants très diversifiés du sol qui se nourrissent de la matière des organismes morts et la transforme en matière minérale qu’ils restituent au sol. Les végétaux chlorophylliens s’en nourriront ensuite pour produire de nouveau de la matière.
Quelque soit l’organisme vivant considéré, il réalise des échanges gazeux avec son milieu afin de pouvoir produire de l’énergie lors de la respiration et/ou la fermentation.
Les végétaux chlorophylliens sont qualifiés d’autotrophes car ils ne dépendent d’aucun autre être vivant pour produire leur propre matière et leur énergie grâce la photosynthèse. Les autres êtres vivants dont le développement dépend de la consommation d’un autre organisme sont qualifiés d’hétérotrophes. Ce régime concerne tous les animaux, les champignons ainsi que la plupart des bactéries.
Les échanges de matière et d'énergie au sein d'un écosystème
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