1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points). Pondichéry 2014 GÉOTHERMIE ET PROPRIÉTÉS THERMIQUES DE LA TERRE Bouillante est la première centrale géothermique française où l'énergie géothermique est exploitée pour produire de l'électricité. Le site géothermique de Bouillante est situé en Guadeloupe dans l'arc des petites Antilles. Document : contexte géodynamique de Bouillante Présenter comment le contexte géodynamique régional a permis l'implantation d'une centrale géothermique à Bouillante. Le moteur de la subduction n'est pas attendu. L exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. Il sera accompagné d un schéma de synthèse illustrant les phénomènes géologiques mis en jeu. 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points. GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Le tambalacoque (Calvaria major) est un arbre endémique de l île Maurice, c'est-à-dire qu il n'existe que sur cette île. En 1973, l espèce était en voie de disparition : il ne restait en effet que 13 spécimens, tous âgés de 300 ans. Le professeur américain Stanley Temple défendit l explication selon laquelle la disparition au XVIIe siècle d un «gros dindon» endémique de l ile Maurice, le dodo (Raphus cucullatus), se nourrissant de graines et de fruits, pouvait être mise en relation avec celle du tambalacoque. Il émit l'hypothèse que pour germer ces graines devaient transiter par le système digestif du dodo. Ainsi, l extinction de cet animal condamnait le tambalacoque à la disparition. Rechercher des arguments favorables à l'existence d'une relation de dépendance exclusive du tambalacoque envers le dodo, défendue par Stanley Temple et montrer que cette idée divise la communauté scientifique. Votre réponse s appuiera sur l exploitation du dosser et l utilisation de connaissances. Documents de référence Gravure de dodo (fin du XVIIIe siècle) Tambalacoque (Calvaria) Source : http://svt.ocean-indien http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 1
Photographie de fruits de tambalacoque Document 1 : Extrait de «Le pouce du panda» Stephen Jay Gould Les gros fruits du tambalacoque, qui ont quelques cinq centimètres de diamètre, sont composés d une graine enveloppée dans un tégument dur d environ un centimètre d épaisseur. Ce tégument est entouré par une chair juteuse et succulente recouverte par une fine peau externe. Selon les conclusions de Temple, les graines de tambalacoque ne parviennent pas à germer à cause de l épaisseur du tégument (...). Les premiers explorateurs ont écrit que le dodo se nourrissait des fruits et des graines des grands arbres des forêts. Le dodo avait un «estomac» puissant, rempli de gros cailloux, qui pouvaient abraser et écraser les aliments durs. (...) Temple estima que les téguments des graines de tambalacoque étaient assez épais pour résister à l écrasement mais pas à l abrasion (...). Les dodos auraient fort bien pu régurgiter les téguments, ou leur faire poursuivre leur chemin dans l appareil digestif (...). D après S. Jay Gould, Le pouce du panda (1996) Document 2 : Les conditions de germination des graines de genévrier Chez les plantes sauvages, la germination des graines est généralement empêchée par la présence d'un tégument épais, dur et imperméable. Des suivis de germination ont été réalisés pendant 120 jours sur des graines de genévrier dans différentes conditions. L abrasion au papier de verre permet d'user les téguments des graines. D'après http://biologie.ens-lyon.fr Document 3 : Alimentation des oiseaux endémiques et des oiseaux introduits sur l'île de Nouvelle Zélande. Une étude a été réalisée, en Nouvelle Zélande, sur le rôle des oiseaux dans la dispersion des graines de plantes endémiques (Podocarpus halli) et de plantes introduites par l Homme. Pour cela on a capturé des oiseaux endémiques, comme le Méliphage carillonneur (Anthornis melanura), et différentes espèces de passereaux introduites par l'homme. D'après Williams and Karl, fruit in the diet of birds New Zealand, Journal of ecology (1196) http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 2
Document 4 : Extrait de «Le pouce du panda», Stephen Jay Gould Le docteur Owadaly du service mauricien des forêts mit sérieusement en doute la thèse de Temple dans un commentaire technique publié dans la revue Science (...). (...) Le service des forêts étudie et réalise depuis quelques années la germination des graines de tambalacoque sans intervention d aucun oiseau. De plus, un inventaire des forêts tropicales des hautes terres dressé en 1941 a montré qu il existait une population assez importante de jeunes plants de tambalacoque qui avaient certainement moins de soixantequinze ans. L'extinction du dodo remonte à 1675! (...). D'après S. Jay Gould, Le pouce du panda (1996) 1ère PARTIE : Mobilisation des connaissances (8 points). Nouvelle Calédonie mars 2014 GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Le caryotype est caractéristique de chaque espèce. Expliquez comment la méiose et la fécondation participent à la stabilité du caryotype au cours de la reproduction sexée. Votre exposé sera accompagné de schémas en choisissant le caryotype 2n = 4. 2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d'une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points. LE DOMAINE CONTINENTAL ET SA DYNAMIQUE Les continents sont constitués d'une lithosphère continentale qui repose en équilibre sur l asthénosphère. On a longtemps pensé que la croûte continentale ne pouvait avoir une épaisseur supérieure à 30 km. À partir de l analyse des documents et de leur mise en relation, ainsi que de vos connaissances, vous donnerez deux arguments qui amènent à remettre en cause cette affirmation. Document 1 : Carte de l Est de la France montrant la profondeur du Moho en km. Le Moho est la limite croûte - manteau. D'après http://planet-terre.ens-lyon.fr Colloque C7 Géologie de la France, 1980 Document 2 : Observation microscopique d une quartzite du massif de Dora Maira prélevée en surface. Observée en lumière naturelle La composition chimique de la quartzite montre qu il s'agit d'une ancienne roche sédimentaire de la croûte continentale. http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 3
Gr : Grenat Co : Coesite Qz : Quartz Le quartz est disposé en couronne autour de la coesite. La formation du quartz est postérieure à celle de la coesite. Dans certaines conditions de pression et de température, il peut y avoir une transformation réversible du quartz en coesite. D'après http://christian.nicollet.free.fr/ Document 3 : Diagramme Pression / Température et domaines de stabilité de quelques minéraux D'après Précis de géologie - Pétrologie - Dunod 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d un raisonnement scientifique dans le cadre d'un problème donné (3 points). Amérique du Sud 2013 LA PLANTE DOMESTIQUÉE La sélection exercée par l Homme sur les plantes cultivées a souvent retenu des caractéristiques différentes de celles des plantes sauvages et favorisant leur utilisation. On appelle «syndrome de domestication / domestication syndrome» l ensemble des caractéristiques de la plante qui diffèrent entre la plante cultivée et ses «ancêtres» sauvages. À l aide des trois documents fournis, précisez les différentes caractéristiques associées au syndrome de domestication en comparant les blés modernes et ancestraux. Précisez ensuite, en le justifiant, la caractéristique sélectionnée qui a rendu possible les techniques de récolte du blé. Document 1 : Epis de blé : Epi de blé ancestral sauvage (a) et épi de blé cultivé (d). Chaque épi de blé est formé d un axe porteur d épillets (b) qui à maturité se détachent de l épi chez le blé ancestral sauvage (c) mais restent fixés chez le blé cultivé, ne se séparant que lors du battage (e) D après Trends in Ecology and Evolution (AIP) http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 4
Document 2 : Grains de variétés de blé cultivées modernes (haut) et de variétés sauvages ancestrales (bas) (Le trait d'échelle mesure 1mm). D après The Plant Cell April 2010 vol.22 no.4993 Document 3 : Techniques médiévales de moissonnage à la faucille et battage au fléau. Aujourd hui, dans les pays industrialisés, ces deux gestes techniques sont réalisés par une machine : la moissonneuse batteuse. (Livre d heures à l'usage de Paris par l atelier Jouvenel, Lyon XVème siècle) 2ème PARTIE - Exercice 1 - Pratique d un raisonnement scientifique dans le cadre d un problème donné (3 points). Polynésie 2013 GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique. Chez la souris, comme chez tous les organismes à reproduction sexuée, la diversité génétique s explique par le brassage génétique ayant lieu lors de la reproduction sexuée. On considère ici 4 caractères phénotypiques de la souris (appelés A, B, F et D) ; des croisements sont réalisés pour mettre en évidence ce brassage. Deux étudiants analysent ces croisements. Ils s accordent sur le fait qu il y a bien eu brassage génétique entre ces deux gènes lors de ces deux croisements, mais leurs avis diffèrent concernant les mécanismes mis en jeu pour ce brassage. Le premier étudiant affirme qu il y a eu à chaque fois uniquement un brassage interchromosomique, l autre affirme qu un brassage intrachromosomique a eu lieu, en plus, dans l un des croisements. Exploitez les résultats expérimentaux proposés dans le document afin de : - justifier le fait qu il y a bien eu brassage génétique dans les deux croisements - préciser quel étudiant a finalement raison, en argumentant la réponse. Aucun schéma explicatif n est attendu. Document : Résultats de 2 croisements-tests réalisés entre un individu F1 hétérozygote et un parent double récessif. Phénotypes des parents Allèles de chaque gène Résultats (nombre d individus par phénotype) Croisement 1 F1 [AB] X Parent double récessif [ab] Croisement 2 F1 [FD] X Parent double récessif [fd] Gène A : allèle A dominant allèle a récessif Gène B : allèle B dominant allèle b récessif Gène F : allèle F dominant allèle f récessif Gène D : allèle D dominant allèle d récessif 442 - AB 437 - ab 64 - Ab 59 - ab 492 - FD 509 - fd 515 - Fd 487 - fd http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 5
2ème PARTIE - Exercice 2 - Pratique d une démarche scientifique ancrée dans des connaissances (Enseignement Obligatoire). 5 points. Amérique du Sud 2013 NEURONE ET FIBRE MUSCULAIRE : LA COMMUNICATION NERVEUSE Un patient est atteint de syndactylie : certains de ses doigts sont soudés. Il a des difficultés à différencier les sensations tactiles en provenance des différents doigts (faible discrimination tactile). Une intervention chirurgicale a permis la séparation de son petit doigt d avec les autres doigts. Une amélioration de la discrimination tactile a été obtenue à la suite de cette opération. En vous appuyant sur les données d imagerie cérébrales présentes dans les documents et vos connaissances, expliquer la faible discrimination tactile du patient atteint de syndactylie et l amélioration observée après l opération. Document 1 : Représentation somatotopique (a et b) et photographie de la main gauche correspondante (c) chez un homme adulte non atteint de syndactylie Les techniques d enregistrement de magnétoencéphalographie (MEG) par microélectrodes ont permis de localiser les zones du cortex somatotopiques* activées lors d une sensation tactile. *somatotopique : relatif à la somatotopie, représentation du corps au sein d une structure nerveuse permettant la discrimination spatiale des impressions sensitives. a : localisation des aires somatotopiques des doigts de la main gauche dans le cortex cérébral de l hémisphère droit. b : représentation dans le plan (YZ) de ces aires somatotopiques. Les zones grises représentent les erreurs standards. c : doigts de la main gauche et symboles utilisés. http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 6
Document 2 : Représentation somatotopique (a) et photographie de la main droite correspondante (b) chez le patient atteint de syndactylie avant opération Le patient atteint de syndactylie a le majeur et l annulaire soudés et le petit doigt partiellement soudé (son index étant absent) Document 3 : Représentation somatotopique (a) et photographie de la main droite correspondante (b) chez le patient atteint de syndactylie après opération L opération a permis la séparation du petit doigt. D'après Mogilner et al, in Neurobiology 1993 http://lewebpedagogique.com/bouchaud 14_TS_annales.docx 7