Les bilans énergétiques de la photosynthèse

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Classe(s) : 1re Générale | Thème(s) : La photosynthèse, une conversion biologique de l’énergie solaire

La photosynthèse est le point de départ des flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Elle assure la vie sur Terre.

I À l’échelle du globe

À NOTER

Gt : milliards de tonnes.

La productivité primaire brute annuelle sur Terre, c’est-à-dire la masse de matière organique produite par photosynthèse est d’environ 850 Gt.

Les organismes photosynthétiques dégradent 80 % de la matière produite pour leurs propres besoins par respiration cellulaire. Il en résulte une productivité primaire nette annuelle de 170 Gt (les 20 % restants), qui correspond à la quantité de matière organique issue de la photosynthèse utilisable après ingestion par les autres organismes de la biosphère (ensemble des êtres vivants de la Terre).

La Terre reçoit au sommet de l’atmosphère une quantité d’énergie en provenance du Soleil appelée constante solaire de 1 368 W ∙ m–2. Mais les végétaux chlorophylliens n’en absorbent qu’une infime partie : 2,35 W ∙ m–2. Ainsi, à l’échelle de la planète, ils n’utilisent que 0,17 % de la puissance solaire totale disponible :

2,351 368×100=0,17 %

La photosynthèse assure cependant la productivité primaire de tous les écosystèmes du globe ; elle est donc à la base de presque toutes les chaînes alimentaires. La matière organique ainsi produite est ensuite ingérée par les consommateurs. La matière organique végétale morte se retrouve quant à elle au sol où elle est retransformée en matière minérale sous l’action des organismes décomposeurs (vers de terre, champignons, bactéries), qui se nourrissent de débris végétaux, de cadavres ou d’excréments d’animaux. Consommateurs et décomposeurs se partagent ainsi à parts égales la productivité primaire nette annuelle.

II À l’échelle de la feuille

Comme les végétaux chlorophylliens vivent en surface des continents et des océans, seule une partie de l’énergie arrivant au sommet de l’atmosphère les atteint : une partie est absorbée par l’atmosphère et l’autre est réfléchie vers l’espace. L’énergie solaire disponible pour les végétaux est de l’ordre de 170 W ∙ m–2.

Au niveau des feuilles, une partie de l’énergie incidente est réfléchie ou transmise vers l’atmosphère au travers des feuilles en raison de leur finesse. Finalement, seule l’énergie correspondant aux longueurs d’ondes absorbées par les pigments chlorophylliens est captée.

L’énergie reçue et absorbée par la feuille provoque son échauffement. La feuille perd alors de l’énergie thermique par conduction (transfert direct de la chaleur de la feuille vers l’air environnant s’il est plus frais).

À NOTER

L’évapotranspiration foliaire contribue à la remontée des sèves depuis les racines.

Cette énergie absorbée favorise également l’évaporation de l’eau depuis l’intérieur de la feuille vers l’atmosphère en passant par les stomates, on parle d’évapotranspiration foliaire.

En tenant compte de l’énergie reçue par la plante et des différentes pertes qu’elle subit, celle-ci n’utilise en moyenne qu’1 à 2 % de l’énergie reçue au niveau des feuilles pour réaliser la photosynthèse.

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Doc Bilan énergétique au niveau de la feuille

Zoom

Flux de matières organiques dans un écosystème

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