Cycles de la matière : exercices corrigés de 1re

On repère les deux données : masse au départ 500 g, masse restante 320 g.

La masse disparue est la différence : $500 - 320 = 180$ g.

Cette matière n'est pas anéantie : elle a changé de compartiment. Une partie a été utilisée par les organismes du sol, qui la transforment ², et une partie a pu devenir matière minérale dans le sol ou être rejetée dans le milieu.

On conclut : 180 g de matière organique ont disparu du sac en un an.

On identifie la partie : 180 g disparus. Le total est la masse de départ : 500 g.

On écrit le rapport : $\dfrac{180}{500} = 0{,}36$.

On passe en pourcentage : $0{,}36 \times 100 = 36$ %.

On vérifie : 36 % est compris entre 0 et 100 %, le résultat est plausible.

Données : stock initial 1200 kg/ha ; entrée 90 kg/ha/an ; sortie 75 kg/ha/an.

Bilan annuel : $90 - 75 = 15$ kg/ha/an. Il est positif : le stock augmente.

Variation sur 4 ans : $4 \times 15 = 60$ kg/ha.

Stock final : $1200 + 60 = 1260$ kg/ha.

On interprète : le sol stocke un peu plus de carbone organique chaque année, car l'apport dépasse la décomposition.

On repère le stock : 1200 kg/ha, et le flux de sortie : 75 kg/ha/an.

On applique la relation : $\text{temps} = \dfrac{\text{stock}}{\text{flux de sortie}} = \dfrac{1200}{75}$.

On calcule : $\dfrac{1200}{75} = 16$.

On vérifie l'unité : $\dfrac{\text{kg/ha}}{\text{kg/ha/an}} = \text{an}$. Le résultat est donc 16 ans.

Question 1. On écrit le rapport : $\dfrac{800}{8000} = 0{,}10$.

On convertit : $0{,}10 \times 100 = 10$ %.

Question 2. Les carnivores accumulent 12 % de 800 kJ/m² : $800 \times 0{,}12 = 96$ kJ/m².

On interprète : de niveau en niveau, l'énergie accumulée diminue fortement, et la matière vivante produite aussi. Cela rappelle que la matière suit un trajet qui s'accompagne de transferts d'énergie ¹.

Question 1. A (nourriture), B (déchets) et C (feuilles mortes) sont des matières organiques : ce sont des êtres vivants ou leurs restes. D (éléments dissous) est minéral. E est le passage de l'organique au minéral : les restes organiques deviennent des éléments minéraux dissous dans l'eau. C'est la minéralisation.

Question 2. Le flux E relie la matière organique des restes à la matière du milieu : les micro-organismes transforment les déchets et les débris, comme le décrit l'action des micro-organismes sur les matières organiques résiduelles ².

Le trajet fermé passe par les plantes : l'eau fournit les éléments minéraux aux plantes (D), les feuilles mortes tombent dans le sable (C), puis les micro-organismes les transforment et rendent des éléments à l'eau (E). Les déchets des poissons (B) rejoignent ce même trajet par E. La matière circule : c'est un cycle, qui relie la matière organique des vivants à la matière minérale du milieu ¹.

Question 3. Pour que des éléments quittent l'aquarium, il suffit de retirer régulièrement les déchets et les feuilles mortes. Le flux E ne peut plus les ramener vers l'eau, et le cycle est alors ouvert.