SVT. Terminale Scientifique Enseignement de spécialité. Sujet type II-2. Evolution climatique de l Amérique du Nord durant les derniers ans

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1 A Sujet type II-2 Document 1 Evolution climatique de l Amérique du Nord durant les derniers ans On cherche à mettre en évidence l intérêt de l utilisation de données d origines différentes pour reconstituer des climats anciens. A partir de la mise en relation des informations tirées de l exploitation des documents 1, 2 et 3 et en utilisant les connaissances, proposer quelques traits de l évolution climatique de l Amérique du Nord. Document 2 : Extensions du glacier en Amérique du Nord entre ans et l actuel Des données géologiques ont permis de reconstituer l extension des glaciers en Amérique du Nord de ans à nos jours. Certains résultats sont présentés ci-dessous. Document 3 : Variation du δ 18 O des glaces du Groenland depuis ans 1 / 8

2 B Sujet type II-2 : Origine de l évolution du climat du Dévonien au Carbonifère La Terre a connu d importants changements climatiques. Des périodes froides, marquées par la formation de calottes glaciaires, ont alterné avec des périodes chaudes. A partir de l exploitation des informations tirées des documents suivants et de leur mise en relation et en utilisant les acquis, caractériser l évolution du climat entre le Dévonien (de -410 à 360 Ma) et le carbonifère (-360 Ma à 295 Ma) et proposer des explications aux modifications climatiques constatées. Document 1 Répartition géographique actuelle de quelques indicateurs géologiques du Dévonien et reconstitution paléogéographique Document 2 Répartition géographique actuelle de quelques indicateurs géologiques du carbonifère et reconstitution paléogéographique Document 3 L altération des roches Les minéraux des roches de la croûte continentale, en particulier dans les chaînes de montagne, s altèrent sous l effet de l eau. Quelques exemples : + Altération d un Feldspath calcique : CaAl2Si2O8 + 3 H2O + 2 CO2 > 2 HCO32- + Ca2+ + Al2Si2O5(OH)4 + Altération d un Pyroxène calcique : CaSiO3 + H2O + 2 CO2 > 2 HCO32- + Ca2+ + SiO2 2/8 Les cours d eau emportent les ions vers les océans où ils vont précipiter sous forme de calcaire : 2 HCO32- + Ca2+ > CaCO3 + CO2 + H2O

3 C Sujet type II-2 : Climat, niveau de la mer et occupation par l Homme de la Tasmanie La préhistoire de la Tasmanie présente deux particularités : une colonisation par l Homme depuis l Australie, il y a ans, avant l invention de la navigation, une évolution différente des techniques et de l art des aborigènes tasmaniens et australiens depuis environ 8000 ans. Document 1 Diagramme pollinique obtenu à partir de divers sondages effectués au Burundi (Afrique centrale) A partir des informations extraites des documents 1 à 3, montrer que ces particularités peuvent s expliquer par des variations de l environnement du globe. L abondance des herbacées est l indice d un climat plus froid et sec par opposition aux espèces arbustives qui caractérisent des climats plus chauds et humides. Document 2 Carte des sites préhistoriques émergés en Australie et de la profondeur -100 mètres 3/8 Document 3 Carte de l Amérique du Nord avec les limites des zones dans lesquelles on observe des traces de glaciers datés à et 8000 ans

4 D Sujet type II-2 : Les variations du niveau marin au cours des trois derniers siècles A partir de l exploitation des documents 1 à 4 mis en relation avec les connaissances, décrire l évolution du niveau des mers de 1700 à 2000 puis expliquer les variations du niveau des mers. Document 1 Niveau marin mesuré dans deux ports européens au cours des 300 dernières années (d après Rapport du GIEC, 2001) Document 2 variations des températures moyennes des 140 dernières années et de la concentration de CO2 atmosphérique des 40 dernières années (d après Rapport du GIEC, 2001) La température moyenne de l année 1860 est prise comme valeur de référence. Document 3 Fluctuations du glacier alpin de la mer de Glace et de l ensemble des glaciers arctiques (d après ACIA et L. Reynaud, Glaciologie, CNRS) Document 4 Etendue des zones de fusion (en grisé) des glaciers continentaux groenlandais en été (d après ACIA [Arctic Climate Impact Assetment], 2004) 4/8

5 E Sujet type II-2 : La symbiose coraux xanthelles Les récifs corraliens sont des oasis de Document 1 Quelques données sur la structure des coraux vie qui ne se rencontrent que dans les eaux claires et peu profondes de la zone intertropicale. Les coraux constructeurs de récifs sont des animaux (embranchement des cnidaires) qui possèdent des algues unicellulaires (xanthelles) dans leurs tissus et se développent dans des eaux très pauvres en nutriments. On a montré que la capture de plancton ne représente que 10 à 20% de leur alimentation. A partir des informations extraites des documents 1 à 3, mises en relation avec les connaissances, trouver des arguments en faveur de l idée que les xanthelles procurent le complément de nourriture manquant aux coraux. Document 2 Expérience de CS Rogers 5/8

6 F Sujet type II-2 : Régénération de l ATP dans les cellules musculaires La contraction des cellules musculaires est une activité qui consomme de l ATP. L ATP n étant pas stocké dans les cellules, Il doit être régénéré en permanence. Exploiter les informations apportées par l étude des documents 1 à 3 pour montrer quelles sont les voies métaboliques utilisées et quel est l effet de l entrainement dans la production d ATP par la cellule musculaire. Document 1 Les mitochondries des cellules musculaires Electronographie d une coupe transversale partielle D une fibre musculaire (x ) Informations complémentaires Le volume total de mitochondries est égal à 5% du volume du cytoplasme de la cellule musculaire chez un individu non entraîné contre 11 % chez un individu entraîné. De plus, l activité des enzymes mitochondriales est plus importante chez un individu entraîné que chez un individu non entraîné. D après Le métabolisme énergétique chez l Homme, Nathan - INSERM Document 2 Modification des paramètres sanguins de part et d autre d un muscle. Le tableau suivant donne la concentration de dioxygène, de dioxyde de carbone, de glucose et d acide lactique dans le sang artériel arrivant au muscle et dans le sang veineux partant du muscle pendant un exercice physique. 6/8 Document 3 Production d acide lactique et consommation de dioxygène chez un individu non entraîné et chez un individu entraîné pour un exercice de puissance donnée

7 G Partie II-2 : La phase photochimique de la photosynthèse La phase photochimique de la photosynthèse aboutit à une production de dioxygène et de composés intermédiaires réduits RH 2. A partir des informations extraites des documents 1 à 3 mises en relation avec vos connaissances, décrire l enchaînement des mécanismes qui aboutissent à ces productions. Document 1 : Expérience d Engelmann. Une préparation microscopique, réalisée en plaçant une algue verte filamenteuse entre lame et lamelle dans une goutte d eau, est éclairée par un spectre de la lumière (juxtaposition de bandes de lumières colorées correspondant aux différentes longueurs d ondes). Des bactéries mobiles, recherchant le dioxygène, sont alors ajoutées dans la préparation. Le schéma ci-dessous présente la répartition des bactéries après quelques minutes. Document 2 : Concentration en dioxygène d une culture d algues vertes soumises à différentes conditions expérimentales Des algues vertes unicellulaires sont cultivées dans un milieu nutritif constitué d eau H 2 16 O et de substances minérales. Au temps zéro, l eau du milieu nutritif contient autant de dioxygène dissous sous forme 18 O 2 que sous forme 16 O 2. On rappelle que les algues vertes respirent (et donc peuvent absorber le dioxygène) Document 3 : Expérience de Hill Document 3a Dans les conditions naturelles, il existe dans le stroma des chloroplastes un accepteur d électrons et de protons noté R à l état oxydé et RH2 à l état réduit. Document 3b On réalise un broyat de feuilles d épinards de manière à obtenir une suspension de chloroplastes et de mitochondries. Lors du broyage, les thylakoïdes restent intacts mais les constituants du stroma se trouvent dilués dans le milieu d extraction et ne peuvent plus intervenir dans les réactions. Cette suspension est placée dans une enceinte permettant de suivre les variations de la teneur du milieu en dioxygène dans différentes conditions. Le réactif de Hill est un accepteur d électrons : lorsqu il accepte un électron, il passe de l état oxydé à l état réduit. [Rappel : dans la respiration ce sont les mitochondries qui absorbent l O 2.] 7 / 8

8 H Partie II-2 : Liens entre les phases de la photosynthèse Document de référence Montrer comment les résultats des expériences présentées dans les documents 1 et 2 permettent de valider certaines étapes de la photosynthèse schématisées dans le modèle du document de référence. Document 1 : Expérience de Benson et Calvin (1950) Protocole. Une suspension d algues vertes unicellulaires est placée pendant une heure, à la lumière, dans un milieu alimenté en CO2 non radioactif. Les algues, toujours éclairées, sont mises en contact de CO2 radioactif pendant des temps différents, puis elles sont tuées dans l alcool bouillant, ce qui bloque toutes les réactions chimiques. Les extraits d algues ainsi obtenus sont traités par chromatographie bidimensionnelle puis révélés par autoradiographie. Document 2 : Expérience de Bassham et Calvin Protocole. Des chlorelles sont cultivées dans un milieu où barbote de l air enrichi en CO2 radioactif. On mesure au cours du temps la concentration en APG et en C5P2. Les concentrations sont déduites de la radioactivité mesurée. 8/8

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