Ecosystèmes cultivés ou agrosystèmes :

1. Les végétaux chlorophyliens ou producteurs primaires sont à la base de toute chaîne alimentaire. Expliquer pourquoi
2. Au niveau d'une parcelle agricole, le sol en lui-même constitue une réserve en ions dans laquelle puisent les végétaux qui s'y développent. Cette réserve est naturellement alimentée en certains ions par les eaux de pluie et par l'action de certaines bactéries du sol ( bactéries fixatrices d'azote) . Les eaux d'infiltration entraînent particulièrement les ions azotés en profondeur, vers les nappes phréatiques. On parle de lessivage.
   Lorsque l'agriculteur effectue une récolte, une partie des ions intégrés à la matière végétale quitte la parcelle ( on dit qu'ils sont exportés). La matière végétale restée sur le terrain ( racines, chaumes) se décompose et restitue ainsi une partie de ces ions à la réserve du sol. Le tableuau ci-dessous rassemble les éléments de ce bilan ionique pour une culture de maïs.

   	N*	P*	K*
   réserve du sol ( kg / ha)	10	250	500
   apports naturels (pluies, bactéries du sol) (kg/ha/an)	30	0	2
   pertes par lessivages (kg/ha/an)	3 à 50	négligeable	négligeable
   exportations ( matière végétale récoltée, paille, grains) kg/ha/an	206	36	216
   restitution au sol ( décomposition des racines, chaumes) kg/ha/an	35	2 à 3	50

   * les ions sont désignés par l'élément chimique correspondant.
   Expliquer en quoi un agrosystème est un système déséquilibré.
3. Une gestion rigoureuse des apports minéraux ( ou fertilisation raisonnée) :
   Un agriculteur veut cultiver une certaine variété de maïs sur une parcelle de un hectare. Il prévoit compte tenu des rendements moyens de cette variété, une récolte de 100 quintaux( q) à l'hectare. Ce céréalier connaît les quantités d'élements minéraux prélevés par la culture de maïs. Les quantités sont exprimées en unité fertilisante ou UF.

   éléments minéraux	N	P	K	Ca	Mg	S
   prélevement (en UF/ha) par 100 q /ha de grains secs	197	80	208	52	31	55

   Ce céréalier sait également que le sol de cette parcelle présente les caractéristiques suivantes :

   éléments minéraux	N	P	K	Ca	Mg	S
   éléments présents dans le sol à l'origine ( en UF/ha)	30	10	5	0,5	2	4
   éléments perdus par lessivage au cours de la culture ( en UF/ha)	10	5	3	0,1	0,5	2

   - Quel raisonnement l'agriculteur doit-il tenir pour déterminer les apports d'engrais à effectuer dans ce champ tout en préservant la richesse initiale du sol. Déterminer par le calculs ces quantités dans le cas d'un apport en azote, potasse et phosphore.
4. Sachant que les ions présents dans les engrais potassiques(K) sont retenus par les particules du sol contrairement aux engrais nitratés (N) et phosphorés (P), envisager les conséquences d'un excès d'apport d'engrais potassiques, phosphorés et nitrés.
   - Dégager les intérêts d'une fertilisation raisonnée.
5. Quels sont parmi les ions issus des éléments cités, ceux qui sont responsables de la dureté de l'eau ?
   - Citer deux conséquences de la dureté d'une eau.
   - A partir du shéma ci-dessous( cycle de l'eau) identifier à quel niveau se situera la pollution suite à une mauvaise gestion des engrais.
   - Compléter le cycle à l'aide des mots : infiltration, évaporation, précipitation, condensation.

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corrigé

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Les végétaux chlorophyliens sont autotrophes : ils puisent les matières minérales dans le sol ( eau éléments minéraux) et dans l'air ( CO₂), et synthétisent de la matière organique( glucides, lipides et protides) en utilisant l'énergie solaire.

Déséquilibre car la récolte est exportée. Le rééquilibrage s'effectue chaque année par apport d'engrais

Les phosphates entraînes dans les rivières contribuent à l'eutrophisation (multiplication des algues)

les engrais nitratés polluent les nappes phréatiques

par contres les engrais potassiques sont fixés dans le sol.

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Les éléments apportés par les engrais doivent compenser ce qui est prélevé par la récolte et ce qui est entraîné par le lessivage. Il faut également tenir compte des apports naturels ( pluies) et de la restitution au sol ( racines et chaumes)

soit : 197+10-30 -35= 142 UF/ha ( N) ;

80+5-0 -2= 83 ( P)

208+3-2-50 = 159 (K)

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avantages d'une fertilisation raisonnée :

- économie financière pour le céréalier.

-évite la pollution des nappes et des rivières.

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Les ions calcium Ca²⁺ et à un degré moindre les ion magnésium Mg²⁺ sont responsables de la dureté de l'eau.

Avec une eau dure, on observe :

- la flocution des savons (précipitation)

- des dépôts de tartre sur les résistances chauffantes des machines à laver.

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Les constructeurs d'automobiles et les pétroliers veulent garder la maîtrise des innovations :

Le combustible et la motorisation des voitures du futur ne sont pas encore totalement définis. On cherche encore la meilleur solution, la plus économique, la plus respectueuse de l'environnement, la plus rentable aussi. Gaz naturel pour véhicule( GNV), gaz de pétrole liquéfié ( GPL) diester, éthanol, aquazole, de nombreuses propositions alternatives de carburants sont apparues depuis le début des années 1980, riches de promesse, etc.

La révolution de l'hydrogène :

Quant au diseter, fabriqué à partir du colza, la fédération nationale des exploitants agricoles constate son sous emploi. Même chose pour l'éthanol, issu en France de la betterave et du blé. Dès l'origine ces carburants ont été utilisé en appoint. Le diester est dilué à 30% maximum dans le gazole en France, quant il est utilisé pur en Allemagne. De même pour l'aquazole, qui n'est qu'une adjonction d'eau à du gazole." Le diester peut apporter de meilleurs résultats en matière d'économie d'énergie et de lutte contre l'effet de serre" argumente-t-on chez Peugeot pour justifier le manque d'enthousiasme.

Pour répondre aux nouvelles normes de pollution, constructeurs et pétroliers ont travaillé ensemble pour améliorer la performance des carburants classiques, notament du gazole. Les constructeurs ont bonifié leur motorisation. Ils ont massivement investi pour mettre au point l'injection directe, le pot catalytique, le fiktre à particules, etc. Le raffinage du gazole a ainsi été revu pour diminuer la teneur en soufre.

Mais voici qu'une révolution s'annonce: la pile à combustible, fonctionnant à l'hydrogène. Inventé en 1839 par un avocat anglais, mis sous l'éteignoir par le moteur à ex^plosion, ressorti en 1965 par la Nasa pour le programme Gemini, de nouveau enterré au début des années 1980 au profit du nucléaire, ce mode d'alimentation énergétique apparaît aujourd'hui comme l'avenir. " Nous entrons dans la civilisation de l'hydrogène" affirmait en juillet un rapport d'information, etc.

1. Nommer les combustibles proposés dans le texte ci-dessus.
   - Parmi ceux-ci lesquels sont d'origine fossile ?
2. Quels sont les produits principaux de la combustion des combustibles cités précédemment ?
   - En grande quantité, un des produits de cette combustion est accusé de "pollution". Donner le nom de ce produit et quel est son inconvénient ?
   - Retrouver dans le texte, un constituant d'un des combustibles cités précédemment qui engendre une pollution atmosphérique.
3. Reproduire et compléter le diagramme suivant en indiquant, au dessus de chaque flèche, la transformation d'énergie qui a lieu lors du fonctionnement de chaque moteur.
4. Une voiture parcourt 100 km en milieu urbain en utilisant soit du GPL soit de l'essence

   	GPL	essence
   énergie libérée par la combustion d'un litre de carburant	26 000 kJ	33 000 kJ
   consommation en litres de carburants pour parcourir 100 km	13 L	10 L
   masse de CO2 produite aux 100 km	17,2 kg	19,8 kg
   prix dun litre de carburant	0,5 euro	1 euro

   A l'aide du tableau ci-dessus, donner deux avantages à l'utilisation du GPL par rapport à l'essence.