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8/19/2019 ⚡Présentation _L’eau dans l’écosystème. INTRODUCTION L'eau est à l'origine de la vie. Les premiers être vivants …

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8/3/2016 ⚡Présentation "L’eau dans l’écosystème. INTRODUCTION L'eau est à l'origine de la vie. Les premiers être vivants sont nés dans l'eau, il y a plus de…

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1/ Propriétés physiques de l’eau importantes

pour les organismes vivants.

De nombreuses propriétés physiques très

particulières de l’eau interviennent dans

son interaction avec les organismes

vivants.

Dans l’intervalle des températures

compatibles avec la vie,l’eau se rencontre

sous les 03 phases:

Solide glace,neige,grêle,…).

Liquide eau libre,eau d’imbibition des

milieux poreux,goutelettes en suspension

dans les nuages et brouillards,pluie,..).

Gazeuse vapeur au sens physique du

terme).

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L’eau dans l’écosystème. INTRODUCTION L'eau est

à l'origine de la vie. Les premiers être vivants sontnés dans l'eau, il y a plus de deux milliards d'années.Publié par Jacqueline François, Modifié il y a 4 ans

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Présentation au sujet: "L’eau dans l’écosystème.

INTRODUCTION L'eau est à l'origine de la vie. Les

premiers être vivants sont nés dans l'eau, il y a plus

de deux milliards d'années." — Transcription de la

présentation:

Page 1

L’eau dans l’écosystème

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INTRODUCTION L'eau est à l'origine de la vie. Les premiers être vivants

sont nés dans l'eau, il y a plus de deux milliards d'années. Les plantes et

les animaux sont essentiellement constitués d'eau. Une laitue parexemple, contient 95 % d'eau, une pomme de terre 78 %, un œuf 75 %,

un bifteck 60 %. L'homme lui-même est le produit d'une lente évolution

au cours de laquelle l'eau a joué un rôle essentiel. L'eau est le principal

constituant de notre corps : l'enfant, à sa naissance a 75 % d'eau dans

son organisme. Celui de l'adulte en contient encore 65 %. Aucun être

vivant ne peut vivre sans eau. L'être humain adulte doit boire en

moyenne 2 litres d'eau par jour pour être en bonne santé.

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Les grandes réserves d’eau Près des trois quarts de la surface de notreplanète sont recouverts par les mers et les océans. L’ensemble de l’eau

de la Terre est estimée à 1 384 millions de km3, soit 1 384 milliards de

Visites


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milliards de litres d’eau ! Les eaux salées des mers et des océans

représentent 1 348 millions de km3, soit 97,4 % pour seulement 36

millions de km3 d’eau douce qui est répartie entre les glaciers, les glaces

polaires, les eaux souterraines, les lacs, les rivières et l’atmosphère.

Page 4

Une quantité d’eau stable Depuis la formation de la Terre, il y a 4,5

milliards d’années, la quantité d’eau n’a pratiquement pas varié. Toute

l’eau qui s’évapore vers l’atmosphère retombera un peu plus tard vers le

sol sous forme liquide ou solide et inversement et ainsi le cycle se

poursuit donc indéfiniment. La durée du cycle peut être très variable

d’une région à l’autre : quelques heures dans les régions chaudes des

tropiques à plusieurs milliers d’années pour les régions froides proches

des pôles.

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Page 9


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2/-Cycle de l’eau Il est conditionné par l’alternance d’évaporation et de

condensation. La vapeur se condense sous l’effet du froid dans les parties

élevées de l’atmosphère. Elle est précipitée ensuite par les pluies et les

neiges,puis si elle tombe sur une terre,ruisselle et percole en direction

des lacs et de la mer. Elle peut s’évaporer à nouveau à partir dessurfaces d’eau libre,du sol,et même des organismes vivants.

Page 10

Le cycle de l’eau est évidemment complexe par la multiplicité des trajets

dans le sol,à la surface du sol et dans les organismes, ainsi que par les

mouvements à toutes échelles des masses d’eau et d’air. En moyenne

dans nos régions, la moitié de l’eau de pluie est évacuée par

ruissellement en surface et percolation jusqu’aux nappes phréatiques:

l’autre moitié est évapotranspirée par les plantes. Dans certaines

végétations la part transpirée peut atteindre 90 100%de l’eau reçue. Uneproportion de 1%à 1 ‰ de l’eau absorbée sert à l’édification de la

biomasse ; le reste sert au transit des éléments dissous.

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Page 12

1/-Propriétés physiques de l’eau importantes pour les organismes vivants.

De nombreuses propriétés physiques très particulières de l’eau

interviennent dans son interaction avec les organismes vivants. Dansl’intervalle des températures compatibles avec la vie,l’eau se rencontre

sous les 03 phases: Solide(glace,neige,grêle,…). Liquide(eau


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libre,eau d’imbibition des milieux poreux,goutelettes en suspension dans

les nuages et brouillards,pluie,..). Gazeuse(vapeur au sens physique

du terme).

Page 13

L’eau pure montre un maximum de densité à +4°C. La glace de mer ou

banquise contient moins de sel que l’eau qui la formée. L’eau qui n’a pas

gelé au contact de la glace à -2°C est plus salée qu’avant gel. Etant

froide et plus salée,elle a tendance à plonger. A l’inverse la glace de mer

d’origine d’eau douce est moins dense que l’eau liquide,elle flotte,elle

dérivera donc avec les courants de surface.

Page 14

L’eau absorbe la presque totalité du rayonnement ultraviolet sur uneépaisseur de quelques micromètres,et de l’infrarouge sur quelques

millimètres. Elle n’est transparente qu’aux radiations visibles,et de façon

variable en fonction de la longueur d’ondes.

Page 15

L’eau solubilise de nombreux corps minéraux et organiques,ionise les

électrolytes et disperse les colloïdes éléctro-chargés. En s’évaporant elle

abandonne la totalité(et en gelant,une partie) de ces substances,qui se

concentrent alors dans la phase liquide,ou bien sont déposées si cette

dernière disparaît. En conséquence de ces nombreuses propriétés,l’eauvéhicule et fait circuler la matière(en solution ou en suspension),l’énergie

thermique et mécanique.


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En outre elle contrôle et répartit,la chaleur ambiante,autorisant ou

interdisant la vie,et sélectionnant les espèces en fonction de leurs

exigences. Elle protége la matière vivante contre la faible proportion d’UV

ayant réussi à traverser la couche d’ozone. A l’opposé, sa transparence

vis-à-vis des longueurs d’ondes »visibles » autorise la photosynthèse

jusqu’à une profondeur qui varie avec la charge en particules qui

l’opacifient,mais peut atteindre plus de 100 mètres dans une eau pure.

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Caractéristiques de l’eau de mer La teneur en sels de l'eau de mer est de

34,5 g/l mais elle atteint 41 g/l pour la mer Rouge. Cette salinité est due

à 55% au chlore, à 30,6 % au sodium, à 7.6 % aux sulfates, à 3,6 % au

magnésium...etc. La température de l'eau de mer est en moyenne de

17,4°C. La pression hydrostatique -c'est-à-dire la force qu'exerce l'eau

par unité de surface- dans la mer augmente de 1 décibar par mètre de

profondeur Par contre la densité de l'eau varie peu avec la profondeur.

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Propriétés physiques de l’eau, importantes pour la biomasse : L’eau

véhicule et fait circuler la matière (en solution ou en suspension) et

l’énergie auxiliaire. Elle contrôle et répartit dans une large mesure, la

chaleur ambiante autorisant ou interdisant la vie et sélectionnant les

espèces en fonction de leurs exigences. Sa transparence autorise la

photosynthèse, jusqu'à une profondeur qui varie avec la charge en


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particules qui l’opacifient, mais peut atteindre plus de 100 mètres dans

une eau très pure.

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1/Les substances dissoutes(nutrilites) Présence de nombreuses

substances dissoutes : Electrolytes principaux (NaCl - 35‰ en moyenne)

Sels nutritifs (nitrites, nitrates, phosphates, ammonium, …) A côté des

électrolytes principaux déjà cités, les sels principaux sont les anions

nitrates (NO3-), nitrites (NO2-), phosphates (PO4H2-, PO4H--, PO4---)et

le cation ammonium (NH4+). Les végétaux (autotrophes) ne sont

capables d’assimiler les éléments N, P,Si, etc. que sous la forme ionique

et libre (importance du pouvoir de dissociation de l’eau). Leur

concentration dans l’eau est variable : ex - Pollution et enrichissement en

nitrates

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1/Les substances dissoutes

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Etant non conservatifs leurs concentrations variables dans l’eau sont le

reflet des phénomènes biologiques et de l’histoire des masses d’eau. La

répartition verticale hétérogène des sels nutritifs dissous c’est une

tendance à l’enfoncement lent, car leur densité de l’ordre de 1.1

légèrement supérieur à celle de l’eau de mer qui est de 1.03.

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Écologie générale 2TCSM Distribution des 3 principaux nutriments (PO 4,

NO 3 et SiO 2 dans les océans Régénération des nutriments par la

boucle microbienne et transferts en surface dans les zones d'upwelling

Page 23

Les particules de matière organique morte sont au cours de leur descente

attaquées par des bactéries. Leur diamètre diminue donc, leur vitesse de

chute diminue (l’eau va devenir de plus en plus froide, ce qui va rendre la

densité et la viscosité de l’eau de mer beaucoup plus importantes) il y asouvent aussi accumulation de matériel organique en suspension au

sommet des thermoclines, là où la densité et la viscosité de l’eau

augmentent le plus rapidement, du même coup une intense activité

bactérienne y règne. Cette dernière aboutit à une minéralisation de la

matière organique, qui relibére dans le milieu les sels nutritifs.

Page 24

Ecologie générale 2TCSM Zone stratifiée Zone d'upwelling

Page 25

Quand cette minéralisation a lieu dans la couche euphotique, où le

phytoplancton a tendance à épuiser ces sels, les nutrilites régénérés sont

immédiatement repris : c’est l’énergie d’une production de régénération

palliant dans les régions marines ou lacustres oligotrophes la rareté des

apports extérieurs de nutrilites.

Page 26


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Néanmoins,une grande partie de la matière organique traverse toutes les

pycnoclines en se minéralisant progressivement,une partie ne se

minéralisera que sur le fond,ou y sera consommée par des organismes

benthiques. Dans tous les cas il se constituera,dans les couchesprofondes des lacs et des océans,une réserve énorme de sels

nutritifs,particulièrement de nitrates et de phosphates.

Page 27

C’est la contrepartie d’une fuite des éléments biogènes de la couche

superficielle,la seule à être éclairée par le rayonnement solaire. Ainsi

s’établit « la séparation spatiale »le processus interrompt la production

biologique,jusqu’à ce qu’une énergie fasse remonter les éléments en

surface(upwelling et downwelling)

Page 28

Ecologie générale 2TCSM

Page 29

Écologie générale 2TCSM Production primaire Nitrates

Page 30

Une thermocline accentuée a 02 actions: D’une part elle s’oppose aux

échanges par turbulence,donc aux réapprovisionnement en nutrilites de

la couche euphotique:d’autre part elle provoque un ralentissement de la


10/23



chute des particules,donc favorise une reminéralisation rapide,qui

régénère sur place des sels nutritifs. Elle isole donc la couche d’eau

superficielle ou « couche de mélange »des eaux sous-jacentes et y

favorise en même temps le recyclage des éléments biogènes.

Page 31

Classification des milieux naturels en fonction des sels nutritifs

Ultraoligotrophe,très pauvre en sels nutritifs(mer des Caraïbes et mer des

Sargasses) oligotrophe, Apport très faible en sels nutritifs(mer

Méditérannée) Mésotrophe,normale Eutrophe,riche en sels nutritifs(mer

du nord) Dystrophes (=hypereutrophes) action anthropique,Pollution et

enrichissement en nitrates

Page 32

Caractéristiquesoligotropheeutrophe Nutriments Oxygène (variations)

Productivité Transparence Forme du lacprofondsuperficiel

Page 33

2/-La salinité: Dans l’eau de mer la salinité totale tourne autour de 35‰(c’est-à-dire 35 grammes de sel par kilo d’eau de mer).La densité est

alors de 1.06 pour une température de 15°C. Cette salinité est variable

selon les mers:La teneur en sels de l'eau de mer est de 34,5 g/l mais elle

atteint 41 g/l pour la mer Rouge. Cette salinité est due à 55% au chlore,

à 30,6 % au sodium, à 7.6 % aux sulfates, à 3,6 % au magnésium...etc.

Page 34


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En raison d’une forte évaporation;10‰ en certains points de la Baltique

en raison d’apports fluviaux dans cette mer très fermée,et même moins

de cette valeur dans les estuaires du monde entier,où le passage de l’eau

douce à l’eau de mer est progressif. Ces variations de salinité

agissent(conjointement avec la température)sur les variations de la

densité de l’eau de mer,ayant pour conséquence sa stratification.

Page 35

Écologie générale 2TCSM

Page 36

C’est à la surface de l’eau que la salinité varie le plus (pluie par exemple).

A cette interphase, les variations sont nombreuses pouvant avoir des

incidences sur quelques centimètres de profondeur. L’évaporation conduit

à une augmentation de la salinité mais le brassage de l’eau vient réguler

ce phénomène.

Page 37

Autre facteur important : la proximité du continent. En effet, quantité

d’eau douce est déversée par les fleuves avec de grandes variations

suivant les saisons. Il y a également une influence des marées avec une

importance marquée car le fond est beaucoup moins loin (20 à 30

mètres) qu’en plein océan (300 à 600 mètres de fonds).

Page 38


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L’eau des estuaires montre une forte stratification,due cette fois à la

salinité:l’eau douce plus légère,a tendance à rester en surface,l’eau salée

au fond. Une coupe verticale montre une pycnocline,qui est ici due aux

variations de salinité et qui est donc une halocline. Il s’établit alors une

circulation estuaire à 02 couches,l’eau douce s’écoule vers le large etsuscite un cisaillement au contact avec l’eau salée sous-jacente,dont les

couches supérieures sont partiellement arrachées et entraînée vers le

large en même temps qu’elles se diluent.

Page 39

L’accélération turbulente accélére évidement l’homogeinisation,cependant

dans cette dynamique,les 02 masses d’eau superposées sont

constamment renouvelées de sorte que la stratification est

permanente(du moins pour autant que le débit du fleuve le soit).

Page 40

Circulation estuaire à deux couches

Page 41

Comportement en fonction de la salinité - euryhaline - sténohaline élevée

- sténohaline moyenne - sténohaline basse - euryhalines les espèces

supportant des variations de grande amplitude autour de salinités

moyennes allant de quelques grammes à plus de 100 p. 1000; D’une

manière générale, les organismes vivants dans les estuaires sonteuryhalins. En effet, ils passent plusieurs fois par jour d’une salinité

proche de celle de l’eau de mer (35 ‰) à une salinité proche de l’eau


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douce (2 – 4 ‰). -

Page 42

sténohalines les formes ne tolérant que des variations de faible amplitudeavec trois subdivisions : basses salinités ne pouvant survivre dans des

eaux dont la salinité moyenne dépasse 30 p. 1000. salinités normales

peuplant les eaux dont la salinité moyenne est comprise entre 30 et 40 p.

1000. fortes salinités ne pouvant tolérer des salinités moyennes

inférieures à 40 p. 1000.

Page 43

Tableau Proportion des différents sels dans l'eau de mer après

évaporation Sel Proportions NaCl 77.8% MgCl29.7% MgSO45.7%

CaSO43.7% KCl1.7% CaCO3 0.3%

Page 44

1/Les substances dissoutes

Page 45

Page 46

3/-Les gaz dissous Les gaz dissous les plus importants dans les cycles

écologiques sont l’oxygène, présent dans les eaux à raison de 4 à 8 ml/

litre en général, également du dioxyde de carbone CO2 dont le taux est


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très variable.

Page 47

Page 48

a/-L’oxygène Comme l’oxygène est peu soluble dans l’eau ce gaz peut

souvent jouer le rôle de facteur limitant en milieu aquatique. La solubilité

décroît avec la température,et elle est plus faible dans l’eau de mer que

dans l’eau douce.

Page 49

Solubilité de l’oxygène dans l’eau douce et dans l’eau de mer à

différentes températures Températures. (°C) Eau de mer. (cm³/l) Eaudouce. (cm³/l) 0 10 15 20 30 8.0 6.4 5.8 5.3 4.5 10.3 8.0 7.2 6.5 5.6

Page 50

A toute température la valeur de saturation pour l’eau de mer est de

l’ordre de 80% de celle de l’eau douce. Pour caractériser une eau onindiquera son % de saturation;c’est-à-dire le rapport entre son taux réel

en oxygène,et celui qu’elle posséderait à saturation à la même T°. On

décèlera ainsi des variations du taux d’oxygène dues à d’autres facteurs

que la T°.

Page 51


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Par exemple il y a sous saturation quand les processus de respiration et

d’oxydation bactérienne de la matière organique prennent le pas sur la

photosynthèse. Il y a en revanche,rarement sursaturation:on ne l’observe

qu’en des points où la photosynthèse est extrêmement active et toujours

de façon fugitive puisque l’équilibre avec les eaux avoisinantes et avecl’atmosphère est rapide.

Page 52

Retenons que la saturation,ou sursaturation,en oxygène dissous d’une

masse d’eau est corrélative d’une synthèse active de matière organique.

Cette synthèse est en effet une réduction. Au contraire, la sous saturation

est corrélative d’une dégradation(respiration ou dégradation bactérienne)

de la matière organique,qui est une oxydation. La consommation

d’oxygène peut être actuelle ou passée et dans ce dernier cas la sous

saturation constitue un témoin de l’histoire passée de la masse d’eau.

Page 53

La résistance des animaux aquatiques aux faibles teneurs en oxygène est

très variable. Chez les poissons on a distingué 04 groupes: 1/Les espèces

à besoins élevés exigent de 7à11 cm³/l, ce sont des espèces d’eaux

froides et rapides (s’il s’agit des eaux douces) comme la truite,le vairon,..

Page 54

2/-Les espèces qui se contentent de 5à7cm³/l. 3/-Les espèces comme lacarpe ou la tanche peuvent survivre avec seulement 0.5cm³/l. Des

pigments respiratoires se rencontrent souvent chez les vertébrés


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aquatiques qui vivent dans des milieux pauvres en oxygène.Les annélides

ont des érythrocruorines,pigments voisins mais différents de

l’hémoglobine des vertébrés.

Page 55

Le polychète Arenicola marina qui se trouve dans la vase littorale peu

oxygénée à une érythrocruorine qui lui sert de réserve d’oxygène. Elle ne

cède son oxygène que lorsque la tension de ce gaz dans le milieu devient

très faible. Chez tous les annélides benthiques on trouve un pigment

respiratoire qui est soit de l‘érythrocruorine(Arenicola,Nereis,Tubifex),soit

une chlorocruorine(Sabella).

Page 56

L’anguille qui peut vivre dans des eaux très pauvres en oxygéné possèdeune hémoglobine qui est saturée pour des pressions partielles beaucoup

plus basses que chez une espèce comme le maquereau,poisson bon

nageur vivant dans les eaux riches en oxygène. Des modifications

semblables des propriétés de l’hémoglobine ont été signalées chez les

Mammifères de haute montagne.

Page 57

Les organismes vivants se subdivisent ainsi en 02 catégories

Euryoxybionte : Organisme aquatique possédant un grand intervalle de

tolérance relatif à la concentration en oxygène dissous. Sténooxybionte :Organisme aquatique possédant un faible intervalle de tolérance relatif à

la concentration en oxygène dissous.


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Page 58

b/-Le gaz carbonique Ce gaz se trouve dans l’eau sous la forme dissoute

o.5 cm³/litre à 0°C et 0.2 cm³/litre à 24°C dans l’eau pure,soit sous la

forme de carbonates et bicarbonates de métaux alcalins et alcalino-

terreux.L’eau de mer constitue le reservoir essentiel de gaz carbonique

puisqu’elle renferme de 40à50 cm³/litre sous la forme libre ou combinée

soit 15 fois la concentration de l’atmosphére.

Page 59

Le gaz carbonique joue un rôle considérable en permettant la

photosynthèse des végétaux chlorophylliens,en agissant sur le pH de

l’eau et sur sa réserve alcaline,il intervient aussi dans l’édification des

formations calcaires(coquilles,squelettes,carapaces) de nombreux

invertébrés.

Page 60

La teneur en CO2 dans l’eau douce et dans l’eau de mer à différentes

températures(Tableau des taux de saturation) Températures. (°C) Eau demer. (cm³/l) Eau douce. (cm³/l) 0 10 15 20 30 0,44 0,31 0,275 0,205

0,21 0,52 0,36 - 0,27 0,20

Page 61

Dans l’eau douce la teneur en Co2 dépend de la T°,dans l’eau de mer,elledépend au contraire essentiellement du pH,quand le pH est bien


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Page 65

On distingue 02 catégories d’organismes Euryionique : se dit d’une

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plus de deux milliards d'années."

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