Notre planète est en constante évolution. Des processus naturels et anthropiques remontant à des milliers d'années ont donné forme à l'environnement qui nous entoure. En parallèle, la population humaine est en croissance constante, ce qui implique de manipuler toujours plus notre environnement pour répondre à nos besoins. Cette section abordera certains des moyens par lesquels l'être humain façonne son environnement pour assurer son développement, ainsi que les conséquences de cela pour le climat de notre planète.
Géosciences
Les géosciences, également appelées sciences de la Terre, concernent l'étude des processus qui forment les paysages à la surface de la Terre.
Les processus géologiques sont les forces naturelles qui façonnent l'aspect physique de la planète.
L’érosion, processus et conséquences
Fig. 1 - L'arche et l'aiguille d'Étretat.
L'érosion est le processus par lequel le vent, les vagues et le ruissellement de l'eau érodent progressivement la matière rocheuse, laissant derrière eux diverses structures géologiques telles que celles que l'on peut voir dans la Figure 1.
Il existe six vecteurs d'érosion :
- la gravité ;
- le vent ;
- la pluie ;
- les glaciers ;
- les océans ;
- les rivières.
Sédimentation et milieux de sédimentation
La sédimentation est le processus de dépôt des particules et des matières érodées (les sédiments). Les sédiments peuvent être transportés en différentes tailles (cailloux, sable, limon, ou dissous dans l'eau) par :
- le vent ;
- l'écoulement de l'eau (rivières, ruisseaux, océans) ;
- la glace.
La Figure 2 ci-dessous illustre le processus de sédimentation qui prend place dans un glacier. De la glace mêlée à des particules et des roches de différentes tailles parcourt des distances non négligeables avant d'être déposée en aval.
Fig. 2 - Le glacier de Morteratsch, vecteur de sédimentation.
Développement durable
Structure et fonctionnement des agrosystèmes
L'agriculture est un art ancien qui fut maîtrisé au cours de milliers d'années. Avec l'augmentation de la population humaine, il fallait trouver un moyen de répondre à la demande mondiale de nourriture, et l'agriculture fut la réponse. Au cours des derniers siècles, l'agriculture a évolué considérablement par rapport à ses humbles débuts. La Figure 3 illustre l'une des techniques de cultures les plus anciennes : la culture du riz. Les progrès technologiques et chimiques ont révolutionné la façon dont nous élevons notre bétail et cultivons nos produits, avec des conséquences pas toujours maîtrisées.
Fig. 3 - Une rizière à étages en Thailande.
Vers une gestion durable des agrosystèmes
L'agriculture durable vise à mettre en œuvre des méthodes de culture et d'élevage qui soient reproductibles à long terme tout en ayant un effet minimal sur l'environnement. Pour ce faire, elle tient compte des besoins mondiaux en matière de production alimentaire et des conséquences de l'agriculture sur le réchauffement climatique.
L'organisation fonctionnelle des plantes à fleurs
L'organisation générale d'une plante angiosperme grâce à des organes spécialisés
Les angiospermes appartiennent aux plantes vasculaires, un groupe de plantes qui présentent une différenciation des tissus, notamment des tissus vasculaires pour le transport des nutriments. Les autres groupes de plantes vasculaires sont les gymnospermes (pins, cycadales, cyprès) et les ptéridophytes (plantes sans graines telles que les fougères, les trèfles et les prêles). Toutes les plantes vasculaires partagent une anatomie et une structure de systèmes d'organes et de tissus similaires.
Fig. 4 - La grande diversité des plantes angiospermes (plantes à fleurs).
La plante productrice de matière organique
La photosynthèse
La photosynthèse se produit lorsque des organismes utilisent l'énergie lumineuse du soleil pour convertir des molécules inorganiques (à savoir le dioxyde de carbone et l'eau) en molécules organiques (glucose) et en oxygène. Il s'agit d'une réaction d'oxydation-réduction déclenchée par la lumière. Le glucose formé lors de la photosynthèse fournit de l'énergie à la plante, ainsi que des molécules de carbone, essentielles pour fabriquer un large éventail de biomolécules. La photosynthèse se déroule en deux phases principales : la réaction dépendante de la lumière et la réaction indépendante de la lumière. Des étapes supplémentaires interviennent, tel que cela est décrit plus bas.
Fig. 5 - La feuille est l'organe principal dont la plante se sert pour la photosynthèse.
Reproduction des plantes
La reproduction asexuée des végétaux
La reproduction asexuée est un processus dans lequel un nouvel organisme est produit à partir d'un seul parent sans l'intervention de gamètes ou de cellules sexuelles. De nombreux organismes unicellulaires et multicellulaires se reproduisent de manière asexuée. Dans ce processus, l'organisme parent se divise ou une partie de l'organisme parent se sépare pour former un nouvel organisme. Il existe six types de reproduction asexuée et il est important de savoir comment les organismes unicellulaires et multicellulaires se reproduisent asexuellement.
Domestication des plantes
Agriculture
Afin de subvenir à ses besoins, l'être humain a toujours cherché à maîtriser son environnement. Les croisements entre les plantes (sélection artificielle) ont permis de développer certains traits chez les végétaux qui sont jugés utiles ou attractifs. L'activité humaine manipule de nombreux facteurs qui sont essentiels au maintien des écosystèmes complexes dans lesquels des milliers d'espèces végétales sont adaptées. Des facteurs tels que les niveaux naturels de nombreux éléments comme l'azote, le calcium, le phosphore et le CO2 atmosphérique, ainsi que les niveaux d'herbivores, d'agents pathogènes et de prédateurs. L'activité humaine modifie également le climat, ce qui a un impact énorme sur la vie sur la planète.
Fig. 6 - La tomate, une des plantes les plus consommées au monde.
Reconstituer et comprendre les variations climatiques passées
Le réchauffement climatique du Crétacé
Le Crétacé (d'il y a 145,5 à 65,5 millions d'années) est l'une des périodes les plus étudiées en termes d'effet du gaz à effet de serre sur la Terre, car elle a vu le réchauffement climatique le plus prononcé de l'histoire de notre planète. En effet, au Crétacé supérieur, il y a environ 94 millions d'années, la Terre a connu un réchauffement climatique extrême. Au cours de cette période, le fond de l'océan s'est considérablement modifié, les continents s'éloignant les uns des autres. Le mouvement des plaques s'est intensifié, ce qui a entraîné une forte augmentation de l'activité volcanique, tant sur Terre qu'au fond de l'océan. L'augmentation de la croûte océanique jeune et chaude et l'élévation de la température de l'eau ont entraîné une importante élévation du niveau de la mer.
Le réchauffement climatique actuel
Le changement climatique mondial désigne les variations des conditions climatiques de la Terre résultant de forçages internes et externes. La variabilité interne naturelle de la Terre fait varier le climat sur des millénaires. Cette variabilité interne comprend des facteurs tels que les éruptions volcaniques et la redistribution de la chaleur des océans. Les forçages externes, tels que la production solaire et les variations orbitales, auront un impact sur le climat, tandis que les forçages anthropiques en constante augmentation, comme les gaz à effet de serre et les aérosols, deviennent un problème sérieux. Outre la hausse des températures, la fonte des calottes glaciaires et des glaciers, l'acidification des océans et l'élévation du niveau des mers montrent que le réchauffement climatique a des effets tangibles dans le monde entier.
Conséquences du réchauffement climatique
Le changement climatique existait déjà avant l'apparition de l'homme. Cependant, l'activité humaine a accéléré le rythme du changement climatique et, à son tour, l'homme en subit les conséquences. La hausse des températures atmosphériques résultant de la variabilité interne naturelle, des forçages externes et des émissions anthropiques de gaz à effet de serre a des répercussions considérables sur de nombreuses caractéristiques de notre planète.
Fig. 7 - La sécheresse, une des conséquences du réchauffement climatique.
Écosystèmes
Un écosystème est un système dynamique, relativement autonome, qui comprend de multiples communautés (facteurs biotiques) et l'environnement (facteurs abiotiques) dans lequel elles vivent. Les communautés sont constituées de populations de différentes espèces qui vivent et interagissent les unes avec les autres. Les différentes espèces interagissent, non seulement entre elles et avec d'autres espèces, mais aussi avec leur environnement non vivant. Dans tous les écosystèmes, les concepts de génétique, de populations et d'évolution sont liés les uns aux autres.
Les enjeux contemporains de la planète - Points clés
- Le réchauffement climatique est causé à la fois par des phénomènes et des cycles naturels, ainsi que par l'activité humaine qui provoque une augmentation du taux de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
- L'érosion est le processus par lequel le vent, les vagues et le ruissellement de l'eau érodent progressivement la matière rocheuse, laissant derrière eux diverses structures géologiques.
- L'agriculture durable vise à mettre en œuvre des méthodes de culture et d'élevage qui soient reproductibles à long terme tout en ayant un effet minimal sur l'environnement.
- Les angiospermes appartiennent aux plantes vasculaires, un groupe de plantes qui présentent une différenciation des tissus, notamment des tissus vasculaires pour le transport des nutriments. Les autres groupes de plantes vasculaires sont les gymnospermes (pins, cycadales, cyprès) et les ptéridophytes (plantes sans graines telles que les fougères, les trèfles et les prêles).
- La photosynthèse se produit lorsque des organismes utilisent l'énergie lumineuse du soleil pour convertir des molécules inorganiques (à savoir le dioxyde de carbone et l'eau) en molécules organiques (glucose) et en oxygène.
- La reproduction asexuée est un processus dans lequel un nouvel organisme est produit à partir d'un seul parent sans l'intervention de gamètes ou de cellules sexuelles.
- Le changement climatique mondial désigne les variations des conditions climatiques de la Terre résultant de forçages internes et externes.
- Un écosystème est un système dynamique, relativement autonome, qui comprend de multiples communautés (facteurs biotiques) et l'environnement (facteurs abiotiques) dans lequel elles vivent.
References
- Fig. 1 - L'arche et l'aiguille d'Étretat. Source : Wikimedia Commons. Auteur : Peco. License : https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
- Fig. 2 - Le glacier de Morteratsch, vecteur de sédimentation. Source: Pixabay
- Fig. 3 - Une rizière à étages en Thailande. Source : Pixabay
- Fig. 4 - La grande diversité des plantes angiospermes (plantes à fleurs). Source : Pixabay
- Fig. 5 - La feuille est l'organe principal dont la plante se sert pour la photosynthèse. Source : Pixaba
- Fig. 6 - La tomate, une des plantes les plus consommées au monde. Source : Pixabay
- Fig. 7 - La sécheresse, une des conséquences du réchauffement climatique. Source : Pixabay
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