Biogéochimie

La biogéochimie est la discipline scientifique qui implique l’étude des processus et réactions chimiques , physiques , géologiques et biologiques qui régissent la composition de l’environnement naturel (y compris la biosphère , la cryosphère , l’ hydrosphère , la pédosphère , l’ atmosphère et la lithosphère ). ). En particulier, la biogéochimie est l’étude des cycles biogéochimiques , les cycles des éléments chimiques tels que le carbone et l’azote, et leurs interactions avec et leur incorporation dans les êtres vivants transportés à travers les systèmes biologiques à l’échelle de la Terre dans l’espace et le temps. Le domaine se concentre sur les cycles chimiques qui sont entraînés par ou influencent l’activité biologique. Un accent particulier est mis sur l’étude des cycles du carbone , de l’azote , du soufre , du fer et du phosphore . La biogéochimie est une science des systèmes étroitement liée à l’écologie des systèmes .

Vladimir Vernadsky , fondateur de la biogéochimie

Histoire

Histoire ancienne

Les premiers Grecs ont établi certaines des idées fondamentales de la biogéochimie, telles que la nature constituée de cycles. ^[1]

17e – 19e siècles

L’intérêt agricole du XVIIIe siècle pour la chimie des sols a conduit à une meilleure compréhension des nutriments et de leur lien avec les processus biochimiques. Cette relation entre les cycles de la vie organique et leurs produits chimiques a été développée par Dumas et Boussingault dans un article de 1844 considéré comme une étape importante dans le développement de la biogéochimie. ^{[1] [2] [3]} Jean-Baptiste Lamarck a utilisé pour la première fois le terme biosphère en 1802, et d’autres ont continué à développer le concept tout au long du 19ème siècle. ^[2] Les premières recherches sur le climat menées par des scientifiques comme Charles Lyell , John Tyndall et Joseph Fouriera commencé à établir un lien entre la glaciation , l’ altération et le climat. ^[4]

20ième siècle

Le fondateur de la biogéochimie moderne est considéré comme Vladimir Vernadsky , un scientifique russe et ukrainien dont le livre de 1926 La Biosphère , ^[5] dans la tradition de Mendeleïev , a formulé une physique de la Terre comme un tout vivant. ^[6] Vernadsky a distingué trois sphères, où une sphère était un concept semblable au concept d’un Espace de phase . Il a observé que chaque sphère avait ses propres lois d’ évolution , et que les sphères supérieures modifiaient et dominaient les inférieures :

1. Sphère Abiotique – tous les processus énergétiques et matériels non vivants
2. Biosphère – les processus de vie qui vivent dans la sphère Abiotique
3. Nöesis ou noosphère – la sphère du Processus cognitif humain

Les activités humaines (par exemple, l’agriculture et l’ industrie ) modifient la biosphère et la sphère Abiotique. Dans l’environnement contemporain, la quantité d’influence que les humains ont sur les deux autres sphères est comparable à une force géologique (voir Anthropocène ).

Le limnologue et géochimiste américain G. Evelyn Hutchinson est crédité d’avoir décrit la vaste portée et les principes de ce nouveau domaine. Plus récemment, les éléments de base de la discipline de la biogéochimie ont été reformulés et popularisés par le scientifique et écrivain britannique, James Lovelock , sous l’étiquette de l’ hypothèse Gaia . Lovelock a mis l’accent sur un concept selon lequel les processus vitaux régulent la Terre par le biais de mécanismes de rétroaction pour la maintenir habitable. Les recherches de Manfred Schidlowski portaient sur la biochimie de la Terre primitive . ^[7]

Rechercher

Des groupes de recherche en biogéochimie existent dans de nombreuses universités à travers le monde. S’agissant d’un domaine hautement interdisciplinaire , ceux-ci se situent au sein d’un large éventail de disciplines d’accueil parmi lesquelles : les Sciences de l’atmosphère , la biologie , l’écologie , la géomicrobiologie , la chimie environnementale , la géologie , l’ océanographie et les sciences du sol . Celles-ci sont souvent regroupées dans des disciplines plus larges telles que les sciences de la terre et les sciences de l’environnement .

De nombreux chercheurs étudient les cycles biogéochimiques d’ éléments chimiques tels que le carbone , l’oxygène , l’azote , le phosphore et le soufre , ainsi que leurs isotopes stables . Les cycles des éléments traces tels que les métaux traces et les radionucléides sont également étudiés. Cette recherche a des applications évidentes dans l’exploration de gisements de minerai et de pétrole, et dans l’assainissement de la pollution environnementale.

Certains domaines de recherche importants pour la biogéochimie comprennent:

• modélisation des systèmes naturels
• processus de récupération de l’acidification des sols et de l’eau
• eutrophisation des eaux de surface
• la séquestration du carbone
• assainissement environnemental
• changement global
• changement climatique
• prospection biogéochimique des gisements de minerai
• chimie du sol
• océanographie chimique

Voir également

• Portail des sciences de la Terre
• Portail de l’écologie
• Portail environnement

• Pluie acide
• Base de données atlantique des processus d’échange au fond de la mer profonde
• Puits de carbone
• Modèle d’écosystème
• Édaphologie
• Sciences du génie de l’environnement
• Géochimie
• Géophysiologie
• GÉOTRACES
• Biogéochimie des isotopes de l’hydrogène
• IMBER
• Cycles biogéochimiques marins
• Pédologie (étude du sol)
• Impacts physiques du changement climatique

Références

Citations

1. ^ ^{un b} Gorham, Eville (1991-01-01). “La biogéochimie : ses origines et son développement” . Biogéochimie . 13 (3): 199–239. doi : 10.1007/BF00002942 . ISSN 1573-515X .
2. ^ ^{un b} Bianchi, Thomas S. (2021-06-01). « L’évolution de la biogéochimie : revisitée » . Biogéochimie . 154 (2): 141–181. doi : 10.1007/s10533-020-00708-0 . ISSN 1573-515X .
3. ↑ Dumas, J.-B. ; Boussingault, JB (1844). L’équilibre chimique et physiologique de la nature organique ; un essai (The 3d ed., with new documents. ed.). Londres : H. Baillière. doi : 10.5962/bhl.title.137099 .
4. ^ Barde, Edouard (2004-06-01). “Effet de serre et périodes glaciaires : perspective historique” . Comptes Rendus Géoscience . 336 (7): 603–638. doi : 10.1016/j.crte.2004.02.005 . ISSN 1631-0713 .
5. ^ Vladimir I. Vernadsky, 2007, Essais sur la géochimie et la biosphère, tr. Olga Barash, Santa Fe, NM, Synergetic Press, ISBN 0-907791-36-0 (initialement publié en russe en 1924)
6. ^ Schlesinger, William H. (2020). Biogéochimie : une analyse du changement global . Emily S. Bernhardt (4e éd.). Londres. ISBN 978-0-12-814609-5. OCLC 1183905251 .
7. ^ Manfred Schidlowski : Les isotopes du carbone comme enregistreurs biochimiques de la vie sur 3,8 Ga de l’histoire de la Terre : Évolution d’un concept . Dans : Precambrian Research . Vol. 106, numéros 1-2, 1er février 2001, pages 117-134.

Livres et publications représentatifs

• Vladimir I. Vernadsky, 2007, Essais sur la géochimie et la biosphère, tr. Olga Barash, Santa Fe, NM, Synergetic Press, ISBN 0-907791-36-0 (initialement publié en russe en 1924)
• Schlesinger, WH 1997. Biogéochimie : Une analyse du changement global, 2e édition. Academic Press, San Diego, Californie ISBN 0-12-625155-X .
• Schlesinger, WH, 2005. Biogéochimie. Vol. 8 in : Traité de Géochimie. Sciences Elsevier. ISBN 0-08-044642-6
• Vladimir N. Bashkin, 2002, Biogéochimie moderne. Kluwer, ISBN 1-4020-0992-5 .
• Samuel S. Butcher et al. (Eds.), 1992, Cycles biogéochimiques mondiaux. Académique, ISBN 0-12-147685-5 .
• Susan M. Libes, 1992, Introduction à la biogéochimie marine. Wiley, ISBN 0-471-50946-9 .
• Dmitrii Malyuga, 1995, Méthodes biogéochimiques de prospection. Springer, ISBN 978-0-306-10682-8 .
• Cycles biogéochimiques globaux [1] . Revue publiée par l’ American Geophysical Union .
• Cullen, Jay T.; McAlister, Jason (2017). “Chapitre 2. Biogéochimie du plomb. Son rejet dans l’environnement et la spéciation chimique”. Dans Astrid, S.; Helmut, S.; Sigel, RKO (éd.). Plomb : ses effets sur l’environnement et la santé . Ions métalliques dans les sciences de la vie. Vol. 17. de Gruyter. doi : 10.1515/9783110434330-002 . PMID 28731295 .
• Woolman, TA, & John, CY, 2013, Une analyse de l’utilisation de la modélisation prédictive avec des systèmes d’intelligence d’affaires pour l’exploration des métaux précieux à l’aide de données biogéochimiques. International Journal of Business Intelligence Research (IJBIR), 4(2), 39-53.v [2] .
• Biogéochimie . Une revue publiée par Springer.

Liens externes

• Traité de Géochimie Volume 8. Biogéochimie
• Programme international géosphère-biosphère