Énergie solaire et photosynthèse

Bilan rédigé

1. La photosynthèse permet la production de molécules organiques. Les végétaux sont des producteurs primaires.

• Les cellules végétales, grâce à leurs chloroplastes et la chlorophylle qu’ils contiennent, sont capables d’utiliser l’énergie lumineuse solaire.
• Ceci leur permet de réaliser la synthèse des molécules organiques de leur matière vivante à partir de molécules minérales.
• Les cellules végétales prélèvent dans leur milieu de vie du dioxyde de carbone et de l’eau, mais aussi des molécules ioniques : nitrate (NO^3–), phosphate (PO4^3-), des ions potassium (K⁺).
• L’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique. Cette dernière est « stockée » dans les liaisons covalentes des molécules organiques produites.
• La photosynthèse produit du dioxygène que les cellules végétales rejettent dans leur milieu de vie.
• Dans des conditions d’obscurité, les cellules végétales chlorophylliennes réalisent des échanges gazeux caractéristiques d’une respiration cellulaire : absorption de dioxygène et rejet de dioxyde de carbone.
• Lorsqu’elles sont exposées à la lumière, l’absorption de dioxyde de carbone et le rejet de dioxygène liés à la photosynthèse « masquent » le métabolisme respiratoire.

Leur capacité à produire des molécules organiques par photosynthèse placent les végétaux au début des réseaux alimentaires d’un écosystème.

Ils sont qualifiés de « producteurs primaires ».

La productivité primaire est la quantité (massique) de matière vivante produite par les végétaux au niveau d’un écosystème, par unité de surface et de temps.
[kg.m^-2.an^-1] [t.ha^-2.an^-1]

2. Importance de la photosynthèse à l’échelle de la planète

• Dans un écosystème, les phytophages ingèrent et digèrent la matière vivante constitutive des végétaux qui figurent dans leur régime alimentaire.
  • Une partie des molécules organiques qu’ils en tirent leur permet de produire leur propre matière vivante. On parle d’assimilation. Les phytophages sont donc des producteurs secondaires.
  • Ils dégradent l’autre partie au cours du métabolisme respiratoire, ce qui leur permet d’en tirer de l’énergie.
• De la même manière, les zoophages d’un écosystème ingèrent et digèrent la matière vivante constitutive des phytophages qui figurent dans leur régime alimentaire.
  • Une partie des molécules organiques qu’ils en tirent leur permet de produire leur propre matière vivante. Les zoophages sont donc des producteurs tertiaires.
  • Ils dégradent l’autre partie au cours du métabolisme respiratoire, ce qui leur permet d’en tirer de l’énergie.
• Enfin les « décomposeurs » utilisent la matière organique provenant des organismes morts (végétaux, phytophages et zoophages) ce qui leur permet de produire leur propre matière vivante d’une part et d’en tirer de l’énergie d’autre part.
• Au final, certains d’entre eux (bactéries) transforment les molécules organiques en molécules minérales.

Tous les êtres vivants sont producteurs de la matière vivante qui les constituent.

Toutes les molécules organiques de la biomasse (= masse de matière vivante) d’un écosystème proviennent donc de manière directe ou indirecte de la photosynthèse.

De la même manière, toute l’énergie chimique libérée par la respiration cellulaire provient de manière directe ou indirecte de l’énergie lumineuse convertie en énergie chimique lors de la photosynthèse.

Dans un écosystème, il y a donc transfert de matière et d’énergie d’un maillon eu suivant, le long des chaînes alimentaires.

Schémas bilan fonctionnels