🔬 Fiche de révision · Sciences 3e · Sciences de la Vie et de la Terre

Énergie et matière dans les organismes

Fiche en 3 parties · lecture ~6 min · alignée sur le programme officiel de 3e

La photosynthèse : les plantes fabriquent leur nourriture

La photosynthèse est le processus par lequel les plantes vertes, les algues et certaines bactéries utilisent l'énergie lumineuse pour transformer du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'eau (H₂O) en glucose (C₆H₁₂O₆) et en dioxygène (O₂).

Équation simplifiée : 6 CO₂ + 6 H₂O + lumière → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Ce processus se déroule dans les chloroplastes, des organites qui contiennent la chlorophylle (pigment vert). La chlorophylle capture la lumière, surtout les longueurs d'onde rouges et bleues.

La photosynthèse est fondamentale car : • Elle stocke l'énergie solaire sous forme chimique (dans le glucose) • Elle produit le dioxygène que nous respirons • Elle est à la base de presque toutes les chaînes alimentaires

Observation : place une plante dans le noir pendant plusieurs jours. Ses feuilles jaunissent car la chlorophylle se dégrade : la photosynthèse s'arrête.

Exemple

Pourquoi les plantes vertes ne poussent-elles pas bien dans une pièce sombre ?

Solution : Sans lumière, la photosynthèse ne peut pas avoir lieu. La plante ne produit pas de glucose, donc elle manque d'énergie et de matière pour croître.

La lumière est la source d'énergie de la photosynthèse. Sans elle, les plantes ne peuvent pas synthétiser de matière organique. Elles utilisent alors leurs réserves et finissent par dépérir.

Teste-toi : Quels sont les deux produits de la photosynthèse ?voir la réponse

Les deux produits de la photosynthèse sont le glucose et le dioxygène.

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La respiration cellulaire : libérer l'énergie stockée

La respiration cellulaire est le processus inverse de la photosynthèse. Les cellules utilisent le glucose et le dioxygène pour produire de l'énergie (sous forme d'ATP), du dioxyde de carbone et de l'eau.

Équation simplifiée : C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + énergie (ATP)

Tous les êtres vivants respirent : plantes, animaux, champignons, bactéries. C'est dans les mitochondries que la respiration aérobie (avec O₂) produit le plus d'ATP.

Différence clé : • Photosynthèse : stocke l'énergie (besoin de lumière) • Respiration : libère l'énergie (se fait jour et nuit)

Les plantes respirent aussi ! La nuit, sans photosynthèse, elles consomment du O₂ et rejettent du CO₂ comme les animaux.

Exemple

Un être humain consomme environ 15 L d'oxygène par heure au repos. Quelle quantité de dioxyde de carbone rejette-t-il environ ?

Solution : Environ 15 L de CO₂, car l'équation de respiration montre que 6 O₂ produisent 6 CO₂ : les volumes sont équivalents.

D'après l'équation équilibrée, une mole de glucose consomme 6 moles d'O₂ et produit 6 moles de CO₂. Les volumes de gaz sont proportionnels aux nombres de moles.

Teste-toi : La respiration se déroule-t-elle uniquement chez les animaux ?voir la réponse

Non. La respiration cellulaire a lieu chez tous les êtres vivants, y compris les plantes, les animaux, les champignons et les bactéries.

Les flux d'énergie et de matière dans un écosystème

Dans un écosystème, l'énergie circule de producteurs vers les consommateurs via les chaînes et réseaux alimentaires.

• Producteurs (plantes, algues) : fabriquent leur matière organique par photosynthèse. • Consommateurs primaires (herbivores) : mangent les producteurs. • Consommateurs secondaires (carnivores) : mangent les herbivores. • Décomposeurs (champignons, bactéries) : recyclent la matière morte.

Règles fondamentales : 1. L'énergie diminue à chaque niveau trophique (perte d'environ 90 % sous forme de chaleur). Un lion doit manger beaucoup de zèbres pour survivre. 2. La matière se recycle : le carbone, l'azote, l'eau circulent dans l'écosystème. Rien ne se perd, tout se transforme.

Pyramide énergétique : à chaque niveau, la biomasse et l'énergie disponibles sont 10 fois plus faibles que le niveau précédent.

Exemple

Dans une prairie, 10 000 kg d'herbe produisent environ 1 000 kg d'insectes herbivores. Quelle masse de grenouilles (carnivores) peut-on espérer au niveau suivant ? Explique.

Solution : Environ 100 kg de grenouilles. À chaque transfert, seulement 10 % de l'énergie passe au niveau supérieur.

C'est le rendement énergétique d'environ 10 % entre chaque niveau trophique. Les 90 % restants sont perdus en chaleur par respiration, ou utilisés pour les mouvements et la thermorégulation.

Teste-toi : Pourquoi les grands prédateurs sont-ils moins nombreux que les herbivores dans un écosystème ?voir la réponse

Parce qu'une grande partie de l'énergie est perdue à chaque niveau de la chaîne alimentaire. Il reste donc moins d'énergie pour nourrir les grands prédateurs.

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