Enjeux planétaires contemporains

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1 II2 Activité 1 Problème : Comment l'utilisation des combustibles fossiles peuvent impactées le cycle du carbone? Le cycle du carbone Mo.2 Enjeux planétaires contemporains Situation de départ : Jeanne se promène dans les rues de Paris et se retrouve au milieu d une manifestation contre l utilisation massive des combustibles fossiles. Un manifestant l aborde et lui dit qu elle doit limiter au maximum l utilisation des combustibles fossiles comme source d énergie dans sa vie quotidienne car cela détraque le cycle du carbone et donc la Terre! Sachant que les combustibles fossiles sont en réalité de l énergie solaire fossilisée puis convertie en sources d énergies utilisables par l Homme, Jeanne ne comprend pas pourquoi ces manifestants sont contre leur utilisation. Le but sera d'expliquer à Jeanne l'impact de l'utilisation des combustibles fossiles sur le cycle du carbone. Consignes : 1 A partir des connaissances, rappeler simplement le principe de la photosynthèse et expliquer comment elle permet de transfert de carbone atmosphérique dans la biosphère (l'ensemble des êtres vivants). (Mo.2) 2 A partir des documents de l'atelier 1, construire le schéma du cycle du carbone. Pour cela : (I.1 Ré.10) Positionner entre eux les différents réservoirs (voir étiquettes à coller donner par le professeur). Schématiser par des flèches les transferts de carbone entre ces réservoirs. Indiquer enfin les valeurs quantifiées (voir ci-dessous) de ces transferts au niveau des flèches et indiquer la rapidité des flux (très lent ou rapide). 3 A partir du schéma, expliquer si le cycle du carbone est à l'équilibre. (I.1) 4 A partir des documents de l'atelier 2, montrer sur le schéma par des flèches l impact des activités humaines. (I.1 Ré.10) 5 En déduire si le cycle du carbone est toujours à l'équilibre et expliquer alors à Jeanne en quoi l utilisation massive des combustibles fossiles peut poser problème. (I.1 Ra.6) Évaluation de la compétence I.1 Ré.1 Ré.10 Ra.6 Critères de réussite et d'évaluation INTÉGRALITÉ : Toutes les informations nécessaires sont relevées. PERTINENCE : Les informations sont utiles. EXACTITUDE : Il n'y a pas d'erreur de lecture et d'information déformée. INTÉGRALITÉ : Toutes les étapes du protocole sont suivies. CONFORMITÉ : Il y a un respect des consignes pas à pas (lecture des consignes). INTÉGRALITÉ : Réaliser un schéma complet (éléments, légendes, titre). EXACTITUDE et CONFORMITÉ : Les éléments et les informations doivent être corrects et utilisés avec les bons symboles pour chacun(e)s. SOIN : Le schéma doit être propre et soigné (orthographe, flèches, trait à la règle, etc.). PERTINENCE : Les informations sont mises en relation dans un ordre logique en rapport avec le problème ou la situation. CONFORMITÉ : Des connecteurs logiques sont utilisés pour relier les informations entre elles. Annexe : Noms de flèches à mettre sur le schéma et valeurs quantitatifs des flux de carbone : - Respiration (60 Gt/an) - Photosynthèse (60 Gt/an) - Dégazage (70 Gt/an) - Solubilisation (70 Gt/an) - Fossilisation (0,01 Gt/an) - Précipitation (0,5 Gt/an) - Dissolution (0,5 Gt/an)

2

3 Atelier n 1 : Le cycle naturel du carbone Document 1 : Transfert de carbone entre les océans et l'atmosphère Solubilisation du CO 2 dans les océans Dégazage du CO 2 vers l'atmosphère Flux net de carbone (en gramme de carbone par m² par an) Document 2 : Expérience montrant un échange de carbone entre des êtres vivants et l atmosphère ambiant Document 3 : Les roches carbonatées Le carbone de l'atmosphère peut être stocké dans des roches carbonatées (composée de carbonates de calcium, CaCO 3) qu'on appelle en générale le calcaire. Suivant les conditions des milieux marins, le carbone va précipiter au sein des carbonates. A l'inverse, le carbone peut se retrouver à nouveau dans l'atmosphère. Les carbonates de calcium se dissolvent en CO 2 et en calcium. Ce CO 2 dissout se retrouvera ainsi dans l'atmosphère. Normalement, sans modification de la quantité de la concentration en CO 2 atmosphérique, la précipitation et la dissolution du CO 2 sont en total équilibres entre les océans et l'atmosphère.

4 Document 4 : Carbone Organique Total (COT) contenu dans les sédiments marins En moyenne, seulement 1% de la biomasse (carbone) produite par photosynthèse est préservée dans les sédiments, puis se transforme en combustibles fossiles au cours de son enfouissement. Et depuis plusieurs d'années, de grandes quantités de biomasse et donc de carbone ont été stockée pour former soit du charbon, soit du pétrole et/ou soit du gaz naturel (voir activité 2 chapitre 1). Document 5 : Composition des gaz émis lors d'une éruption volcanique

5 Atelier n 2 : Perturbation du cycle du carbone Document 1 : Evolution de la teneur en CO 2 atmosphérique passée En forant dans la calotte glacière, on retrouver des glaces âgées de plus de ans. Dans les bulles d'air emprisonnées entre les cristaux de neige lors de leur transformation en glace, les scientifiques mesurent le taux de CO 2 des atmosphères passées. On peut voir les résultats cidessous : Document 2 : Une évolution préoccupante Le milieu naturel absorbe une grande part de la production de CO 2 liée aux activités humaines. Cependant, on estime que chaque année plus de 20 milliards de tonnes de CO 2 supplémentaires dues aux activités humaines s'accumulent dans l'atmosphère. Cette augmentation est aujourd'hui mesurée directement et elle est confrontée avec les données recueillies dans les glaces (voir document 1). Voici les résultats de cette évolution :

6 Document 3 : Combustion de tourbe Avec le matériel suivant, concevoir une expérience permettant de montrer que la tourbe produit du CO2 lors de sa combustion puis réaliser cette expérience : Échantillon de tourbe Eau de chaux 2 erlenmeyers + bouchons 2 petits tubes à essai Un briquet ou allumettes (détenu(es) et utilisé(es) par l enseignant) Document 4 : Les activités humaines productrices de CO 2 cycle du carbone. L'Homme tire des combustibles fossiles la majeure partie de l'énergie dont il a besoin pour ses activités. Leur combustion libère dans l'atmosphère une grande quantité de CO 2 comme cette centrale thermique (voir photographie ci-contre) où l'on brûle du charbon pour produire de l'électricité. Les combustibles fossiles ayant une origine biologique, leur combustion libère inexorablement du CO 2 mais aussi du soufre par exemple. Ces productions sont à l'origine de diverses pollutions et d'un réchauffement climatique en plus de perturber le Document 5 : Les activités humaines et les flux quantitatifs associés

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