Matière, énergie, photosynthèse et respiration

Composantes biotiques et abiotiques

• Les composantes biotiques et abiotiques sont faites de matière. La matière est ce qui occupe une place dans l'écosystème, a un poids, un volume, subit des transformations et peut ou non avoir une forme propre. Le monde est classé en matière organique (biotique : dans les organismes vivants et leurs dérivés — protéines, graisses, sucres, etc.) et en matière inorganique (dans le monde inanimé, ainsi que certains éléments du vivant comme les minéraux, l'eau, les gaz).
• Matière organique : Contient principalement du carbone lié à l'hydrogène et parfois à l'oxygène et à l'azote (CHON). Elle est formée de nombreuses unités atomiques, possède une énergie chimique abondante sous forme d'énergie potentielle et comprend de grosses molécules.
• Matière inorganique : Se caractérise par des molécules de petite taille ; les atomes y ont généralement moins d'énergie chimique et correspondent à diverses combinaisons d'atomes.
• Un système matériel est composé d'unités qui conservent les propriétés caractéristiques ; ces unités sont appelées molécules (formées d'un ou plusieurs atomes, identiques ou différents).
• Liaison d'énergie : C'est l'énergie qui lie les atomes au sein des molécules (liaison chimique).

Énergie

• Force : capacité de produire un travail. L'énergie utilisée se transforme en une autre forme et ne disparaît jamais. À chaque fois qu'un travail est réalisé, une transformation de la matière et de l'énergie a lieu.
• Types d'énergie :
• Énergie potentielle : C'est l'énergie stockée et disponible pour être utilisée. Ex. : le bois de chauffage non utilisé (énergie chimique).
• Énergie cinétique : C'est l'énergie du mouvement. Ex. : nager, voler, faire du jogging.
• Énergie mécanique : Produite par des pièces en mouvement d'un être ou d'une machine — par exemple les pales d'un ventilateur.
• Énergie lumineuse : Perçue comme la lumière. Par exemple : une flamme, la lumière du soleil.
• Énergie électrique : Permet la conduction du courant électrique. Par exemple : phénomènes électriques, activité cérébrale et cardiaque.
• Énergie chimique : Contenue dans les composés. Par exemple : la nourriture, l'essence, le bois.
• Énergie thermique (chaleur) : Se manifeste sous forme de chaleur et est souvent la forme la plus dégradée de l'énergie, dissipée dans l'atmosphère et difficilement réutilisable.

Matière : Bois → dioxyde de carbone, fumée, cendres (traitement des déchets)

Énergie : énergie chimique potentielle → lumière, chaleur (dissipée dans l'atmosphère)

Photosynthèse

• Processus : Les végétaux possèdent des organes verts (feuilles et tiges herbacées) contenant un pigment capable de capter l'énergie lumineuse du soleil, la chlorophylle, contenue dans les chloroplastes (structures microscopiques). L'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique qui est stockée dans des molécules organiques élaborées, déposées dans les organes de stockage (tiges, racines, graines, fruits) et transférée à un herbivore lorsqu'il mange la plante.
• Photosynthèse : Phénomène de synthèse de matière organique en présence de lumière, réalisée uniquement par les plantes.
• FORMULE :
  6 H₂O + 6 CO₂ → (énergie solaire - chlorophylle) → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
• L'eau absorbée par les racines traverse la plante jusqu'aux feuilles. L'énergie lumineuse piégée par la chlorophylle décompose les molécules d'eau et sépare leurs atomes. L'oxygène est libéré dans l'atmosphère par les stomates. Les atomes d'hydrogène sont liés au dioxyde de carbone absorbé ; l'énergie captée est transformée en énergie chimique. La substance formée est un glucide simple constitué d'atomes C, H et O ; il est soluble dans l'eau (et peut être facilement transporté vers les organes qui en ont besoin). En se joignant, ces unités forment un glucide complexe appelé l'amidon (non soluble dans l'eau et stocké dans des organes spéciaux tels que tiges, racines et cotylédons).
• Acteurs : Les producteurs
• Moment : Le jour
• Objectifs : Formation de substances organiques, absorption de substances inorganiques, échanges gazeux
• Eau : Absorbée — transportée
• Oxygène : Libéré
• Matière organique : Synthèse / produite
• Dioxyde de carbone : Consommé
• Consommation d'énergie : Enregistrée
• Types d'énergie : chaleur, lumière, chimique

Respiration

• Les plantes vertes produisent des aliments riches en énergie grâce à la photosynthèse ; ces organismes sont appelés producteurs.
• Les animaux consomment des aliments énergétiques déjà préparés ; ils sont appelés consommateurs.
• Pour libérer l'énergie chimique des aliments, ceux-ci doivent être combinés avec l'oxygène (oxydation), entraînant la libération et l'utilisation de l'énergie, et la transformation en molécules inorganiques simples.
• Lorsque les aliments présents dans le corps des êtres vivants sont combinés avec l'oxygène (O₂), le phénomène s'appelle respiration cellulaire, oxydation biologique ou combustion de la nourriture. Ce processus se produit dans les cellules des plantes, des animaux et des humains, au niveau des structures microscopiques appelées mitochondries.