Éléments nutritifs N, P et Si

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Éléments nutritifs N, P et Si

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Gérard CopinMontégut

Physique et Chimie Marines 1

Éléments nutritifs N, P et Si Rôle biologique de l’azote L'azote se trouve dans l'eau de mer sous différents états d'oxydation, notamment

+ V pour l'ion nitrateNO ,+ III pour l'ion nitriteNO ,0 pour l'azote moléculaire N 2 , 3 2 + NH .III pour l'ion ammoniumC’est aussi dans l'état réduit  III que l'azote se trouve 4 dans la plupart des composés organique (protéines, acides nucléiques). Le nombre d'oxydation caractérise l'état d'oxydation d'un élément dans un composé. Si, au cours d'une réaction chimique, ce nombre augmente, l'élément est oxydé. S'il diminue, l'élément est réduit. On calcule le nombre d'oxydation de la manière suivante :  Le n. o. d'un composé est égal à la somme des n. o. des éléments qui le constituent.  Le n. o. d'une molécule neutre est nul ; le n. o. d'un ion est égal à sa charge.  le n. o. de l'hydrogène est + I, sauf dans la molécule H 2 , où il vaut 0.  Le n. o. de l'oxygène est égal à – II, sauf dans la molécule O 2 , où il est égal à 0. L’azote moléculaire N 2 est de loin la forme la plus abondante dans l’eau de mer. Sa concentration, voisine de la saturation, ne dépend que de la température, par exemple 1 1 760 µmol kgde NN 2 pour des eaux à 25°C et 1230 µmol kgpour des eaux à 0°C.  Maisles formes d'azote normalement utilisables par le phytoplancton sont les ions nitrate, nitrite et ammonium. Les concentration en nitrate sont très variables, allant de
1 moins de 1 µmol de N NOkg pourune eau de surface pauvre, à environ 40 µmol pour 3 une eau profonde riche du Pacifique Nord. Quant au nitrite et à l'ammonium, ce sont des 1 formes labiles, généralement présentes en quantités à peine mesurables (< 0,1 µmol kg). Assimilation du nitrate, du nitrite et de l'ammonium Le nitrate absorbé par les algues est réduit selon le schéma réactionnel :

+ NO NO NH N organique 3 2 4 La réduction du nitrate en nitrite se fait en présence denitrate réductase grâceà un apport d’énergie chimique fourni par le catabolisme de la plante (réaction sombre). La réduction du nitrite en ammonium s’effectue en présence denitrite réductase. Cette seconde étape est indissociable du processus de photosynthèse (réaction claire). Lorsqu'elles ont le choix, les algues absorbent l’ammonium de préférence au nitrate et au nitrite, car cet azote réduit, nécessite moins d'énergie de synthèse. Ceci constitue une première bonne raison à la rareté de l’ion ammonium en milieu marin. Selon un schéma classique d’une zone superficielle déficiente en azote et séparée des eaux sousjacentes riches, il est admis que le flux de nitrate diffusant vers le haut à travers la pycnocline est le support de laproduction nouvelle. En revanche on considère que l’ammonium excrété par les organismes dans la couche superficielle est immédiatement réabsorbé par d’autres organismes sans avoir le temps d’être transporté dans les couches d’eau sousjacentes. Il est donc considéré comme le support de la production régénérée.