• Aide
  • Eurêkoi Eurêkoi

Livre

Cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux

Résumé

Analyse du comportement de différents éléments chimiques de la biogéosphère face au développement de la civilisation industrielle. Quatre parties composent l'ouvrage : approche des éléments, approche par milieux, secteurs de recherches à développer, développement des modélisations et des observatoires.


  • Contributeur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2007
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 200 p. ; 25 x 16 cm
  • Collections
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 978-2-86883-938-1
  • Indice
  • Quatrième de couverture
    • Cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux

      Depuis deux siècles, la poussée démographique et les développements industriels et agricoles provoquent un profond déséquilibre des cycles biogéochimiques de la planète.

      La vie est dépendante d'un grand nombre des éléments de la classification périodique. Certaines parties du cycle biogéochimique de ces éléments ont été explorées et une connaissance approfondie des mécanismes qui les font intervenir dans certains processus biologiques a été acquise : comprendre comment les éléments chimiques voyagent d'un règne à un autre permettra de déterminer une nouvelle approche de la nutrition, de la santé, de l'environnement et du climat.

      L'Académie des sciences a mené une réflexion multidisciplinaire pour établir l'état de l'art en ce domaine, tant du point de vue des connaissances fondamentales que de celui de la recherche et de ses structures.

      Ce rapport décrit plusieurs problèmes biogéochimiques en fonction de leurs impacts actuels sur la société : production de CO2 en relation avec l'évolution du climat, pollution d'origine industrielle et agricole en relation avec la dégradation des sols et des eaux, en incluant les conséquences d'ordre toxicologique, les phénomènes de phytoremédiation, etc.

      L'étude est concentrée sur la biosphère fonctionnelle, celle où se développent des êtres vivants au sein d'écosystèmes bien déterminés mais variés. La biosphère considérée ici est avant tout superficielle, continentale et, à moindre titre, océanique. Cela implique de prendre en compte tout ce qui a trait à la matière organique, présente dans les sols et les sédiments, qui constituent l'interface géochimique entre l'inerte et le vivant et où les micro-organismes jouent un rôle prépondérant.

      Le rapport s'articule en une première approche par éléments, puis une approche des milieux, qu'ils soient peu ou fortement anthropisés. La troisième partie traite des secteurs de recherche à développer ; elle est complétée par une argumentation en faveur de la modélisation et du développement de réseaux d'observation de longue durée.

      Cette étude est justifiée par la nature d'un sujet très vaste, bien qu'ici volontairement délimité. Elle apporte un éclairage scientifique argumenté sur un sous-ensemble de la question générale de la connaissance de l'environnement et du cadre de toute vie sur la Planète.


  • Tables des matières
      • Cycles biogéochimiques et écosystèmes continentaux

      • Georges Pédro

      • EDP Sciences

      • Rapport Science et Technologieiii
      • Composition du Comité RSTv
      • Avant-proposix
      • Composition du groupe de travailxv
      • Résuméxxxi
      • Summaryxxxv
      • Présentation du rapportxxxix
      • Conclusions générales et recommandationsxlvii
      • Introduction générale1
      • 1. Objectif du rapport1
      • 2. Géochimie et biogéochimie2
      • 2.1. Cadre historique2
      • 2.2. Domaines spécifiques de la géochimie et de la biogéochimie4
      • 2.3. Les cycles biogéochimiques - Nature et constitution6
      • 3. Cycles biogéochimiques et anthropisation7
      • 3.1. Fertilisation azotée des terres cultivées9
      • 3.2. Dépérissement des forêts tempérées11
      • 4. Cadre du rapport12
      • 4.1. Situation et caractéristiques de la biosphère terrestre12
      • 4.2. Rôle du « système écologique »15
      • 4.3. Importance du facteur sol et ses conséquences dans le domaine biogéochimique16
      • Partie I Approche par élément21
      • Chapitre 1 Cycle du carbone25
      • 1. Réservoirs, flux et processus - Présentation générale28
      • 2. Échelles de temps concernées32
      • 3. Rôle de l'évolution biologique36
      • 4. Histoire géologique du CO237
      • Chapitre 2 Cycle des principaux nutriments (azote, phosphore et soufre) à l'échelle planétaire49
      • 1. Processus généraux communs aux divers cycles biogéochimiques des nutriments51
      • 1.1. La stoechiométrie écosystémique, un problème d'équilibre entre les nutriments51
      • 1.2. Le rôle de la matière organique55
      • 1.3. Systèmes biologiques de régulation et zones tampons à diverses échelles55
      • 1.4. Entrées et sorties des cycles60
      • 2. Intérêt actuel de la connaissance des cycles globaux particuliers62
      • 2.1. Cycle global de l'azote62
      • 2.2. Cycle global du phosphore64
      • 2.3. Cycle global du soufre66
      • Chapitre 3 Cycles du silicium, de l'aluminium et du fer75
      • 1. Le silicium78
      • 1.1. Recyclage biologique du silicium en milieu continental et son impact sur la pédogenèse79
      • 1.2. Biogéochimie du silicium, bilans globaux et grands cycles81
      • 1.3. Le silicium et la production végétale82
      • 1.4. Le développement de nouveaux outils83
      • 2. L'aluminium84
      • 2.1. Spéciation et mobilité de l'aluminium85
      • 2.2. La toxicité aluminique87
      • 3. Le fer89
      • 3.1. Spéciation et mobilité du fer90
      • 3.2. Interactions entre les formes du fer et l'activité biologique91
      • 3.3. Interactions entre les formes du fer et les éléments traces métalliques ou les métalloïdes93
      • 4. Impact de l'activité biologique sur les interactions silicium, aluminium, fer en milieu continental93
      • Chapitre 4 Radionucléides naturels et artificiels101
      • 1. Cinétiques d'injections dans l'environnement106
      • 1.1. Effluents106
      • 1.2. Accidents (cf. note complémentaire Tchernobyl)106
      • 1.3. Tests nucléaires107
      • 1.4. Autres sources108
      • 2. Sources potentielles108
      • 3. Commentaires108
      • Annexe A : La spéciation dans les cycles biogéochimiques des radionucléides113
      • Annexe B : Le comportement des radionucléides dans les cycles biogéochimiques117
      • Partie II Approche par milieu127
      • Chapitre 5 Écosystèmes peu anthropisés131
      • Sous-chapitre 5.1 Écosystèmes forestiers135
      • 1. Cycles biogéochimiques dans les écosystèmes forestiers135
      • 1.1. Aspects généraux et définitions135
      • 1.2. Importance des cycles dans les différentes fonctions de l'écosystème139
      • 1.3. La régulation et/ou le contrôle des cycles141
      • 1.4. Conclusions sur l'état de l'art142
      • 2. Les axes de recherche en vue d'améliorer la connaissance et la prévision143
      • 2.1. Considérations d'ensemble143
      • 2.2. Les axes de recherche à développer144
      • Sous-chapitre 5.2 Écosystèmes océaniques159
      • 1. Disciplines concernées et leur évolution161
      • 1.1. Chimie, géochimie et marqueurs organiques161
      • 1.2. Biologie et écologie fonctionnelle : développement des approches moléculaire et génomique162
      • 2. Cas du domaine profond166
      • 3. Les apports continentaux et l'interface côte-large167
      • 4. Changement climatique et flux biogéochimiques172
      • 5. Rôle de l'évolution des outils d'observation ou de modélisation174
      • Chapitre 6 Milieux à pression anthropique accentuée177
      • Sous-chapitre 6.1 Agrosystèmes particuliers en relation avec l'épandage de matières organiques exogènes183
      • 1. Matières organiques exogènes (MOE) et effluents d'élevage185
      • 1.1. Cadre général de l'élevage intensifié185
      • 1.2. Intérêt des matières organiques exogènes188
      • 2. Influence des MOE sur les cycles biogéochimiques190
      • 2.1. Aspect général du problème190
      • 2.2. Enjeux environnementaux de l'épandage des matières organiques exogènes195
      • 2.3. Régulations et contrôle des cycles par l'homme206
      • 3. Perspectives et recommandations212
      • 3.1. Amélioration des modes de régulation212
      • 3.2. Amélioration des outils d'évaluation216
      • 3.3. Développement de réseaux d'observation et de sites expérimentaux218
      • Sous-chapitre 6.2 Biogéochimie et réhabilitation des sites miniers et industriels223
      • 1. L'exploitation minière d'uranium en France et ses impacts226
      • 1.1. Introduction226
      • 1.2. Exploitation minière : production de stériles et de résidus de traitement de minerai227
      • 1.3. Réaménagement des sites miniers228
      • 1.4. Gestion des résidus de traitement des minerais et aménagement des stockages229
      • 1.5. Surveillance des sites230
      • 1.6. Conséquences de l'exploitation de l'uranium la gestion des impacts230
      • 2. Dégradation des sols et des écosystèmes en milieu tropical humide : les sites nickélifères de la Nouvelle-Calédonie238
      • 2.1. Sols et biodiversité spécifique de la Nouvelle-Calédonie238
      • 2.2. Résultats des essais de revégétalisation239
      • 2.3. Enjeux de la mis en place d'une zone atelier/conservatoire en Nouvelle-Calédonie240
      • Sous-chapitre 6.3 Comportement des contaminants chimiques dans les estuaires245
      • 1. Processus géochimiques généraux247
      • 2. La matière organique naturelle et ses interactions avec les contaminants248
      • 3. Les éléments en traces métalliques et métalloïdes249
      • 4. Les xénobiotiques organiques et hydrocarbures aromatiques251
      • 5. Les biogaz253
      • 6. Production primaire, réseaux trophiques et contamination chimique253
      • 7. Modélisation biogéochimique estuarienne, un enjeu national : cas des éléments en traces254
      • 8. Risques chimiques256
      • Partie III Secteurs de recherche à développer261
      • Chapitre 7 Les micro-organismes, clé des recyclages biogéochimiques265
      • 1. Production et acquisition de nutriments271
      • 2. Rôle majeur des micro-organismes dans les étapes fondamentales du cycle de divers éléments272
      • 2.1. Cycle du carbone272
      • 2.2. Cycle de l'azote273
      • 2.3. Cycle du soufre274
      • 2.4. Cycle du phosphore276
      • 2.5. Cycle du fer277
      • 2.6. Éléments en traces278
      • 3. Rôle des micro-organismes dans l'immobilisation et la solubilisation des métaux et non-métaux ; application aux radionucléides (cf. aussi chapitre 4)278
      • 3.1. Immobilisation des éléments minéraux (dont les radionucléides)279
      • 3.2. Solubilisation d'éléments minéraux dont les radionucléides par les micro-organismes280
      • 3.3. Rôle spécifique des champignons mycorhiziens281
      • 3.4. Tableau d'ensemble281
      • 4. Les couplages de cycles281
      • 4.1. Couplages entre processus biotiques281
      • 4.2. Couplages entre processus biotiques et abiotiques283
      • 5. Rôle de la rhizosphère284
      • 6. Les associations faune - micro-organismes285
      • 7. Applications aux biotechnologies de l'environnement et aux traitements de matériaux, minerais et déchets285
      • 8. Des outils prometteurs pour le développement de l'écologie microbienne des milieux naturels286
      • Note sur la biosphère souterraine profonde 290
      • Chapitre 8 Nature, rôle et fonctions des matières organiques dans les sols297
      • 1. Les matières organiques du sol et leurs grandes fonctions299
      • 2. Nature des matières organiques300
      • 3. Réactivité chimique et physicochimique302
      • 4. Biodégradation et stabilisation des matières organiques304
      • 5. Interactions organominérales et structure des sols308
      • 6. Interactions matières organiques - micro-organismes - minéraux dans les sols : quelques exemples et questions309
      • 6.1. Exemples d'interactions « argiles - matières organiques - micro-organismes »309
      • 6.2. Interactions entre « constituants organiques naturels - contaminants organiques - micro-organismes » ; stabilisation à la biodégradation (« récalcitrante »)310
      • 6.3. Impact des interactions micro-organismes - minéraux-matières organiques sur la mobilité des éléments en traces métalliques311
      • Partie IV Nécessité de recourir à des modélisations et à des observations319
      • Chapitre 9 Développements de la modélisation - Nécessité de mise en place d'indicateurs325
      • 1. Grandeurs caractéristiques, échelles d'observation, maillage et approximation334
      • 1.1. Grandeurs caractéristiques335
      • 1.2. Échelles d'observation et de représentation336
      • 1.3. Maillage et instrumentation338
      • 2. Changements d'échelles, couplages et données339
      • 2.1. Hiérarchie339
      • 2.2. Agrégation, modèles bottom up340
      • 2.3. Désagrégation, modèles top down344
      • 2.4. Couplage et interfaçage345
      • 2.5. Données346
      • Chapitre 10 Mise en place et gestion de réseaux d'observation de longue durée361
      • Sous-chapitre 10.1 Observatoires océaniques et réseaux forestiers365
      • Sous-chapitre 10.2 Observatoire permanent de la radioactivité373
      • 1. Étude de l'atmosphère375
      • 2. Étude du milieu terrestre378
      • 3. Étude du milieu fluvial380
      • 4. Étude du milieu marin380
      • Appendice 1 Quelques notions de base en biogéochimie 387
      • Appendice 2 Liste des éléments chimiques 391
      • Appendice 3 Tableau périodique des éléments chimiques 395
      • Appendice 4 Tableau des unités des mesures 399
      • Groupe de lecture critique 403
      • Composition du Groupe de lecture critique405
      • Commentaire du Centre de recherche pour l'ingénierie de l'agriculture et de l'environnement (Cemagref)409
      • Commentaire du Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad)411
      • Commentaires de l'Institut français du pétrole (IFP)413
      • Commentaire de l'Institut national de la recherche agronomique (Inra)417
      • Commentaire de Scope France (Scientific Committee on Problems of the Environment)419
      • Présentation à l'Académie des sciences, par Bernard Tissot 421

  • Origine de la notice:
    • Electre
  • Disponible - 552.0 CYC

    Niveau 2 - Sciences