De la photosynthèse à l'énergie des êtres vivants

1. a)$6{\text{CO}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}⟶{\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+6{\text{O}}_2$, en présence de lumière et de chlorophylle. (1)
2. b)Le chloroplaste ; la chlorophylle, qui absorbe surtout le bleu et le rouge. (1)
3. c)Ils fabriquent leur matière organique à partir de matière minérale et d'énergie lumineuse : ils sont à la base des réseaux trophiques, dont tous les autres êtres vivants dépendent. (1)
4. d)Le carbone du bois vient du CO₂ de l'air, fixé par photosynthèse ; le sol ne fournit que l'eau et les sels minéraux, une faible part de la masse sèche. (1)

Erreur fréquente — Une plante ne se nourrit pas du sol : l'essentiel de sa masse sèche est construit à partir du CO₂ de l'air et de l'eau.

1. a)$S=140\times {10}^{-4}=1,4\times {10}^{-2}$ m² ; $P=850\times 1,4\times {10}^{-2}=11,9$ W. (1)
2. b)$P_{\text{chim}}=0,016\times 11,9\approx 0,19$ W. (1)
3. c)$100-9-6-1,6=83,4$ % ; $0,834\times 11,9\approx 9,92$ W, qui échauffent la feuille ou servent à l'évapotranspiration. (1)
4. d)85 % = 100 − 9 − 6 est la part absorbée, pas la part stockée : presque tout l'absorbé devient chaleur ou sert à évaporer l'eau ; le rendement n'est que de 1,6 %. (1)

À retenir — Absorber n'est pas stocker : seule la part convertie par la photosynthèse entre dans le calcul du rendement.

1. a)$E=650\times 19,4=12610$ kJ $\approx 1,26\times {10}^7$ J. (1)
2. b)$r=\frac{1,261\times {10}^7}{4,1\times {10}^9}\approx 3,1\times {10}^{-3}$, soit environ 0,31 %. (1)
3. c)La valeur planétaire (environ 0,1 %) inclut océans pauvres en sels minéraux, déserts et glaces sans végétation active ; la forêt couvre tout le sol de feuilles. (1)
4. d)Elle passe aux herbivores, aux carnivores et aux décomposeurs ; la respiration et la fermentation la libèrent pour leur fonctionnement, et elle finit dissipée sous forme de chaleur. (1)

Repère — Ordres de grandeur : environ 0,1 % pour la planète, de quelques dixièmes de pour cent à 1-2 % pour une végétation dense et bien alimentée.

1. a)Fermentation alcoolique : ${\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6⟶2{\text{C}}_2{\text{H}}_5\text{OH}+2{\text{CO}}_2$. (1)
2. b)$n(\text{glucose})=\frac{45}{180}=0,25$ mol ; 2 CO₂ par glucose, donc $n({\text{CO}}_2)=0,50$ mol. (1)
3. c)$V=0,50\times 24=12$ L ; ce gaz forme des bulles qui font lever la pâte (l'éthanol s'évapore à la cuisson). (1)
4. d)En milieu aéré, elles respirent : la dégradation complète du glucose libère bien plus d'énergie, disponible pour fabriquer de nouvelles cellules ; la fermentation laisse l'essentiel de l'énergie dans l'éthanol. (1)

Le point clé — La fermentation laisse la majeure partie de l'énergie du glucose dans ses produits : c'est pourquoi elle en libère beaucoup moins que la respiration.

1. a)Le gaz provient de matière organique (surtout du plancton) fabriquée par photosynthèse, enfouie puis transformée par la chaleur : il stocke de l'énergie lumineuse convertie en énergie chimique. (1)
2. b)$\Delta t=\frac{2,5\times {10}^{11}}{9,0\times {10}^9}\approx 28$ ans. (1)
3. c)$\frac{7,0\times {10}^7}{28}\approx 2,5\times {10}^6$ : le gisement est exploité environ 2,5 millions de fois plus vite qu'il ne s'est formé ; ressource non renouvelable à l'échelle humaine. (1)
4. d)Ce carbone, retiré de l'atmosphère pendant des millions d'années, y est rendu en quelques décennies, bien plus vite que la photosynthèse actuelle ne peut le refixer : le CO₂ s'accumule. (1)

Attention — Pour comparer deux durées, on les exprime dans la même unité ; l'ordre de grandeur du rapport suffit pour conclure.