L'étude de photosynthèse

La biosphère s’est développée aux interfaces avec deux enveloppes fluides: l'atmosphère et l'hydrosphère et une enveloppe solide : la géosphère. Ces deux enveloppes fluides sont en interaction permanente avec la biosphère et la géosphère. Le but de l'exercice est d'étudier l’impact qu’à pu avoir l'activité d'êtres vivants sur la composition de ces enveloppes fluides et sur la géosphère au cours du temps.

Le document 1 montre l’organisation des stromatolithes. Ces structures calcaires sont formées le jour de l’accumulation du bas vers le haut, souvent en forme de boule, de couches successives. Une couche est formée d'un tapis de bactéries vivantes en filaments qui se sont multipliées pendant la nuit qui est surmonté de filaments de cyanobactéries, des carbonates mélangé à des particules. Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques, c'est-à-dire qu'ils réalisent la photosynthèse grâce à leurs pigments chlorophylliens l’énergie lumineuse est alors captée et convertie en énergie chimique. Ainsi ils utilisent du dioxyde de carbone et de l'eau pour former du glucose et du dioxygène.

La présence de bactéries photosynthétiques en milieu marin côtier est explicable mais comment expliquer la présence de ces éléments calcaires ?

Le document 2 nous indique les processus chimiques à l’origine de la croissance des stromatolithes. La création des dépôts calcaires se fait en trois étapes. Tout d'abord c'est la solubilisation du dioxyde de carbone atmosphérique dans l’eau, en effet on sait que ce gaz est très soluble dans l'eau. C'est ensuite la dissolution du dioxyde de carbone qui donne avec l’eau des ions hydrogénocarbonates et des protons H+. Puis c'est la précipitation biochimique du carbonate de calcium formant un ciment calcaire, du dioxygène et du dioxyde de carbone à partir des hydrogénocarbonates et des ions calcium présents dans l’eau de mer. Et enfin c'est la photosynthèse des cyanobactéries qui prélève du CO2 dans le milieu marin issu de la précédente réaction déplace l’équilibre vers le bas dans la première réaction et vers la droite dans les réactions 2 et 3. Ainsi donc, les cyanobactéries qui réalisent la photosynthèse et sa consommation de CO2 permet de créer du carbonate de calcium qui s’accumule avec des particules sédimentaires sur le tapis de bactéries en précipitant. Ainsi, l’apparition de la photosynthèse, en consommant du CO2 et rejetant du dioxygène a non seulement modifié les teneurs des enveloppe fluides en ces gaz mais aussi influé sur l’équilibre des formes du carbone favorisant plus ou moins localement la précipitation des carbonates.

La photosynthèse est aussi à l’origine des principaux minerais de fers appelés fers rubanés.

En effet le document 3 permet de comprendre la période et les mécanismes de leur formation. Avant deux milliards d’années, l’oxygène était encore quasiment absent. En effet on sait que l’oxygène présent sur Terre dans les enveloppes fluides est d’origine photosynthétique. Le graphique montre que la création des premiers fers rubanés est lié à l’apparition des stromatolithes. La présence de fers rubanés jusqu’à - 2 milliards d'années témoigne d’une atmosphère non oxydante. Donc c'est

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