UNE Vie sous-Marine durable

 

          Qu'est-ce que la photosynthèse et comment ce mécanisme fonctionne-t-il ?

 

 

Parlons d'abord de la cellule végétale en elle-même :

Une cellule végétale est une cellule eucaryote constituée :

 

                       - d'un noyau

                       - d'un cytoplasme

                       - d'une paroi appelée membrane plasmique

                       - d'organites

 

    Les éléments appelés "organites" sont contenus dans le cytoplasme de la cellule. L'organite responsable de la fabrication de dioxygène est le "chloroplaste". Généralement, la photosynthèse se déroule au niveau des feuilles car celles-ci sont constituées de cellules contenant un nombre plus important de chloroplastes.

 

 Les chloroplastes et la chlorophylle

 

     A partir d'énergie lumineuse (photons), de dioxyde de carbone présent dans l'air (CO2) et d'eau absorbée par les racines (H2O) - les 3 éléments fondamentaux - les chloroplastes sont capables de créer le dioxygène.

    La chlorophylle est un pigment photosynthétique qui absorbe les ondes lumineuses bleues et rouges et qui se trouve dans les chloroplastes des cellules chlorophylliennes de la plante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La synthétisation de dioxygène

 

  On distingue deux phases :

 

                      - Phase claire : Lorsque que la plante est exposée à la lumière, les photons (particules qui transportent la lumière) modifient la structure moléculaire de l'eau et du dioxyde de carbone.       On appelle cette transformation, une transformation photochimique. On obtient donc l'équation chimique suivante :

 

 

 

 

 

 

     Lors de cette phase, les molécules se décomposent. Un atome d'oxygène provenant de la molécule de CO2 va s'associer à un oxygène de la molécule d'H2O. Ainsi on obtient du dioxygène O2.          

O(H2O) + O(CO2) = O2

     Il reste donc des atomes de carbone d'hydrogène et d'oxygène qui vont former des glucides CH2O

 

                       - Phase sombre : La transformation chimique ne peut pas avoir lieu par conséquent, le mécanisme de photosynthèse ne fonctionne plus.

 

 

     Lors d'un TP en salle ExaO, nous avons tenté d'observer les deux phases de ce mécanisme de la photosynthèse. Ainsi nous avons pu étudier les échanges gazeux de deux plantes aquatiques :           l'élodée et la limnophila sessiflora dans différentes conditions.

 

 Résultats prévus:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Résultats obtenus : 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     On observe une baisse des taux de rejet en dioxyde de carbone et une hausse des taux de rejet en dioxygène lorsque les plantes aquatiques sont exposées à la lumière. C'est la phase claire. A contrario, lorsque celles-ci sont privées de lumière, les taux de rejet en Co2 augmentent et les taux de rejet en O2 diminuent. On conclut donc que les plantes aquatiques telles que l'élodée et la limnophila sessiflora effectuent la photosynthèse.

 

           Quelle différence existe-t-il entre une photosynthèse sous-marine et terrestre ?

 

 Les différentes algues

 

     Les algues ont un rôle essentiel dans l'oxygénation des océans mais aussi la filtration de notre atmosphère. En effet, à l’échelle planétaire, ce sont les algues qui produisent le plus d’oxygène suivi des forêts.

  On distingue deux types d'algues : 

 

 

                       - les microalgues invisibles à l'oeil nu (cellules procaryotes)
                       - les macroalgues (cellules acaryotes unicellulaires ou pluricellulaires)

 

     La couleur des algues dépend des rayons lumineux qu'elles absorbent. Or moins il y a de lumière et plus les algues vont créer des pigments synthétiques capables de capturer le peu de lumière. Cependant, les rayons lumineux du Soleil ne pénètrent pas tous l'eau à la même profondeur. Les rayons rouges par exemple ne pénètrent pas dans les profondeurs de l'eau, c'est pourquoi une plante aquatique ou une algue chlorophyllienne qui synthétisent justement le pigment de la  chlorophylle se trouvent en surface, car elle absorbe les rayons rouges. Une algue brune ou une algue rouge qui se développe dans les profondeurs ne peut donc pas  absorber les rayons rouges du soleil et par conséquent absorber les rayons bleus.

 

     Néanmoins, dans la partie précédente,  nous avons dit que la chlorophylle était le pigment qui captait et absorbait la lumière nécessaire à la photosynthèse. On conclut donc que les algues brunes ou rouges ne peuvent pas effectuer le mécanisme de la photosynthèse car elles ne possèdent pas de chlorophylle. Ainsi, la photosynthèse ne s'effectue qu'en surface dans les océans.

 

 

 Un environnement différent

 

     Dans les eaux marines, les caractéristiques de la lumière varient considérablement avec la profondeur. Une très grande flexibilité de l’appareil photosynthétique des algues est donc absolument nécessaire pour qu’elles puissent s’adapter rapidement aux variations de l’intensité lumineuse. Ainsi, la lumière sous-marine naturelle dépend de plusieurs facteurs :
 

                       - La qualité de l’eau et la structure du récif ;
                       - L’angle de pénétration des rayons lumineux ;
                       - Les caractéristiques de l’eau (vague, opacité…)

 

     Pour une plante terrestre la plus grande difficulté est de trouver de l'eau dans le sol alors que pour une plante aquatique, il s'agit d'absorber la lumière.