Chapitre I
Généralités
7
I.2.3.5. Les cycles d’azote et de phosphore
a. Cycle biogéochimique de l’azote et de phosphore : (Copin-Montégut, 1996)
Photosynthèse
Les organismes autotrophes photosynthétisent, en captant et utilisant l’énergie lumineuse pour réduire les
formes inorganiques de l’azote et de carbone, des composés organiques de l’azote. Les nitrates absorbés
par les cellules sont réduits en deux étapes avant d’être incorporés dans la matière organique selon le
schéma réactionnel suivant :
NO 3
- → NO 2
- → NH 4
+ → N org
(I.5)
Nitrification
La décomposition des matières organiques azotées qui se fait par une réaction qui est globalement
l’inverse de la photosynthèse, est spontanée en présence d’O 2 . Différents phénomènes reflétant cette
réaction (respiration, excrétion, prédation, attaque bactérienne) aboutissent à l’émission dans le milieu
marin de composés azotés simples et d’ions ammonium.
La minéralisation va jusqu’au stade final par le biais de bactéries aérobies spécialisées. La transformation
de N org en NH 4
+ est appelée : ammonification. L’oxydation de NH 4
+ en NO 2
- puis en NO 3
- est dite
nitrification qui se fait suivant deux étapes qui sont la nitrosation et la nitratation.
Fixation de l’azote moléculaire
La fixation de l’azote moléculaire est la réaction inverse de la dénitrification. Elle est assurée par le biais
de micro-organismes, bactéries variées et cyanobactéries (Figure. I.2), elle s’effectue selon le schéma
réactionnel suivant :
2N 2 + 4H
+ + 3CH 2 O + 3H 2 O → 4 NH 4
+ + 3CO 2 (I.6)
Dénitrification
Dans les milieux anoxiques, après l’épuisement de l’oxygène, c’est l’ion nitrate qui est utilisé en tant
qu’oxydant pour décomposer la matière organique selon une réaction qui est spontanée mais se fait par
l’intermédiaire de micro-organismes anaérobies. La dénitrification s’effectue selon le schéma suivant :
NO 3
- → NO 2
- → N 2 O → N 2
(I.7)
b. Cycle de phosphore
Le phosphore inorganique est assimilé par les plantes et transformé en matière organique qui servira plus
tard de nourriture au zooplancton et autres animaux marins de la chaine trophique. Le retour à l’état
minéral fait intervenir l’action enzymatique sécrétée par les cellules végétales (phosphatase), l’excrétion
animale et surtout l’oxydation bactérienne qui régénère la majorité des orthophosphates en mer.
c. Sels nutritifs et le rapport de Redfield
L’assimilation des composants nutritifs et leur régénération à partir du matériel biogénique se font dans
des proportions bien déterminées appelés communément rapports biogéochimique de Redfield. Après
plusieurs travaux, Redfield (1934) et Redfield et al (1963) (in Boulahdid, 1987) ; ont proposé les
rapports suivants par l’analyse de la composition chimique de la matière organique :
P/N/C/-O 2 = 1/16/106/-138.
(I.8)
Ils ont également montré que cette composition de la matière organique influençait la composition en
C/N/P des eaux dans lesquelles ces organismes marins vivent, puisque la source principale des sels
nutritifs dans l’océan global est le recyclage interne. Ce rapport varie avec les saisons et selon les régions
et décroit avec la profondeur (Minster and Boulahdid, 1987).
Généralités
7
I.2.3.5. Les cycles d’azote et de phosphore
a. Cycle biogéochimique de l’azote et de phosphore : (Copin-Montégut, 1996)
Photosynthèse
Les organismes autotrophes photosynthétisent, en captant et utilisant l’énergie lumineuse pour réduire les
formes inorganiques de l’azote et de carbone, des composés organiques de l’azote. Les nitrates absorbés
par les cellules sont réduits en deux étapes avant d’être incorporés dans la matière organique selon le
schéma réactionnel suivant :
NO 3
- → NO 2
- → NH 4
+ → N org
(I.5)
Nitrification
La décomposition des matières organiques azotées qui se fait par une réaction qui est globalement
l’inverse de la photosynthèse, est spontanée en présence d’O 2 . Différents phénomènes reflétant cette
réaction (respiration, excrétion, prédation, attaque bactérienne) aboutissent à l’émission dans le milieu
marin de composés azotés simples et d’ions ammonium.
La minéralisation va jusqu’au stade final par le biais de bactéries aérobies spécialisées. La transformation
de N org en NH 4
+ est appelée : ammonification. L’oxydation de NH 4
+ en NO 2
- puis en NO 3
- est dite
nitrification qui se fait suivant deux étapes qui sont la nitrosation et la nitratation.
Fixation de l’azote moléculaire
La fixation de l’azote moléculaire est la réaction inverse de la dénitrification. Elle est assurée par le biais
de micro-organismes, bactéries variées et cyanobactéries (Figure. I.2), elle s’effectue selon le schéma
réactionnel suivant :
2N 2 + 4H
+ + 3CH 2 O + 3H 2 O → 4 NH 4
+ + 3CO 2 (I.6)
Dénitrification
Dans les milieux anoxiques, après l’épuisement de l’oxygène, c’est l’ion nitrate qui est utilisé en tant
qu’oxydant pour décomposer la matière organique selon une réaction qui est spontanée mais se fait par
l’intermédiaire de micro-organismes anaérobies. La dénitrification s’effectue selon le schéma suivant :
NO 3
- → NO 2
- → N 2 O → N 2
(I.7)
b. Cycle de phosphore
Le phosphore inorganique est assimilé par les plantes et transformé en matière organique qui servira plus
tard de nourriture au zooplancton et autres animaux marins de la chaine trophique. Le retour à l’état
minéral fait intervenir l’action enzymatique sécrétée par les cellules végétales (phosphatase), l’excrétion
animale et surtout l’oxydation bactérienne qui régénère la majorité des orthophosphates en mer.
c. Sels nutritifs et le rapport de Redfield
L’assimilation des composants nutritifs et leur régénération à partir du matériel biogénique se font dans
des proportions bien déterminées appelés communément rapports biogéochimique de Redfield. Après
plusieurs travaux, Redfield (1934) et Redfield et al (1963) (in Boulahdid, 1987) ; ont proposé les
rapports suivants par l’analyse de la composition chimique de la matière organique :
P/N/C/-O 2 = 1/16/106/-138.
(I.8)
Ils ont également montré que cette composition de la matière organique influençait la composition en
C/N/P des eaux dans lesquelles ces organismes marins vivent, puisque la source principale des sels
nutritifs dans l’océan global est le recyclage interne. Ce rapport varie avec les saisons et selon les régions
et décroit avec la profondeur (Minster and Boulahdid, 1987).