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Composition et structure de la biosphère

mardi 2 mai 2006, par Daniel Giaccone

Composition chimique

Des éléments chimiques nombreux mais d’importance variable (carbone, azote, oxygène, sels minéraux...) constituent la matière des êtres vivants de la Biosphère. Oxygène et hydrogène, liés à la forte proportion d’eau dans la vie ; bicarbonates, phosphates de sodium, de potassium..., solubles dans l’eau, tous ont un rôle essentiel dans la physiologie des organismes, auprès d’autres moins importants :bore, aluminium, cuivre... La matière vivante, originale plus par la complexité de ses molécules que par les proportions des divers atomes, ouvre la porte à la chimie organique.

La complexité des petites molécules (urée, sucres, acides aminés...), s’accentue dans les molécules plus grandes (polymères glucidiques et protidiques, lipides et macromolécules énormes de l’acide désoxyribonucléique : ADN).

Le plus remarquable étant leur appartenance (due à leur commune origine) à des ensembles dans tous les groupes d’êtres vivants. Un exemple : les acides aminés constitutifs des protéines sont toujours 21, mais associés d’innombrables façons. Dans tous les organismes, les molécules d’ARN et d’ADN permettent la transmission héréditaire des caractères, l’évolution biologique ayant conservé et amplifié un patrimoine moléculaire fondamental chez tout être vivant.

Diversité morphologique et fonctionnelle des êtres vivants

Les millions d’espèces vivantes présentent une diversification inimaginable, fruit de l’évolution biologique sur la Terre. Sur des milliards d’années un flux ininterrompu d’énergie a accumulé les informations, transmises entre générations par les molécules d’ADN, pour donner la biosphère que nous connaissons, où les facteurs du milieu ont joué un rôle primordial dans les processus de recombinaisons génétiques. La paléontologie en reconstitue les modalités grâce aux fossiles. Les mêmes mécanismes jouant certainement depuis des centaines de millions d’années, les modifications et la répartition des climats ont transformé les flores et les faunes.

Les formes de vie originelles - difficiles à cerner - dues aux conditions du milieu et au refroidissement du globe, ont laissé la place aux formes actuelles très éloignées de la biosphère primitive, objet d’hypothèses hasardeuses. La « vie originelle », due à la combinaison des molécules primitives, était forcément hétérotrophe et anaérobie en l’absence d’oxygène atmosphérique. Il faudra ensuite maintes étapes pour arriver aux formes vivantes - telles les archéobactéries de Carl Woese -, la formation d’une atmosphère favorable à l’installation de la vie aérobie découlant d’activités chimio-autotrophiques puis photo-autotrophiques accompagnées du dégagement d’oxygène de la photosynthèse.

Les dernières étapes sont liées à l’adaptation « terrestre » d’organismes « marins » qui aboutira à une biosphère semblable à l’actuelle.

Hétérogénéité spatiale de la biosphère

La Terre est unique dans le système solaire par ses conditions biotiques. Face au Soleil, source de vie, sa dynamique cause l’hétérogénéité de ses facteurs ambiants. Ses variations saisonnières sont dues à ses rotations sur elle-même et autour du Soleil. D’autres paramètres concernant sa dépendance envers lui affectent les températures, les vents... et des climats liés également aux facteurs du milieu.

Les mêmes types d’unités, ou biomes, existent en des lieux éloignés soumis à des conditions semblables : forêt tropicale, toundra, steppe...sans oublier les biomes aquatiques. Duvigneaud (1980) les regroupe en un petit nombre de grands ensembles : silva, saltus, ager, toundra desertus...(formations continentales), océans, zones côtières et estuaires, zones d’upwelling (formations marines).

L’homogénéité apparente des biomes s’oppose à leurs différences taxinomiques nées de l’éloignement des régions du globe et de leur séparation sur de longs laps de temps. Elle individualise les grandes régions biogéographiques qu’elle subdivise en secteurs, districts...etc, moins originaux.

Les millions d’espèces vivantes qui peuplent le globe s’expliquent par des phénomènes d’isolement : îles, lacs, montagnes, etc.

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