TP 1 : Les grains de pollen : marqueurs des variations climatiques passées Les variations climatiques ont toujours accompagné l'histoire de la Terre et différents marqueurs peuvent témoigner de ces modifications. Ainsi, en tant qu'étudiant en géologie, votre enseignant vous demande de déterminer l'évolution des conditions climatiques dans la région du lac de Saint Jean de Chevelu qui se situe au pied de la montagne du Chat en Savoie, à 320 m d altitude. En effet, dans cette région alpine on a observé une augmentation importante du nombre de sites occupés par les hommes préhistoriques entre -15000 et -10000 ans. Certains chercheurs envisagent que cette évolution pourrait être la conséquence d une modification climatique. Dans le cadre de cette étude, vous devez montrer que cette région a en effet été marquée par des variations climatiques importantes au cours des derniers milliers d'années. Ressources Document 1 : Quelques caractéristiques des grains de pollen La palynologie étudie les grains de pollens et de spores actuels et fossiles. Produits en très grand nombre par les plantes supérieures, ces éléments microscopiques sont transportés par le vent, les insectes et l eau. Dans les grains de pollen, l'enveloppe la plus externe du grain est indestructible sinon par oxydation. Lorsque des grains de pollen sont piégés dans les sédiments ou dans un milieu réducteur comme les tourbières, cette enveloppe n'est pas dégradée et se conserve très longtemps. Par ailleurs, les grains de pollen présentent des caractéristiques de l espèce végétale à laquelle il appartient. Les documents ci-dessous correspondent à des photographies de grains de pollen appartenant à 3 espèces différentes : Document 2 : Principales espèces en fonction du climat Abondance Climat froid Steppes (Herbacées, graminées) Plantes pionnières (Bouleau) Conifères (Pin) Matériel - Toute donnée physicochimique, palynologique, géologique relative au site étudié. - matériel de laboratoire (verrerie, instruments ) - matériel d observation (microscope, loupe binoculaire ) - matériel informatique et d'acquisition numérique Arbres feuillus (Noisetiers, hêtre, chêne) Climat moins froid Abondance Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant d une part de valider l'hypothèse qu un changement climatique aurait permis la colonisation de nouveaux territoires alpins par les Hommes entre -15000 et -10000 et d autre part d'en déterminer la période approximative. Rédiger votre proposition sur feuille, puis appeler l examinateur pour obtenir la suite du sujet.
Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole d étude des pollens afin d une part, de valider l'hypothèse d'un changement climatique ayant permis la colonisation de nouveaux territoires alpins par les Hommes entre -15000 et -10000 ans et d autre part d'en déterminer la période approximative. Appeler l examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide. Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème. Répondre sur votre copie (numérique ou non) Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats pour d une part, valider l'hypothèse d'un changement climatique ayant permis la colonisation de nouveaux territoires alpins par les Hommes entre -15000 et -10000 ans et d autre part déterminer la période approximative de ce changement climatique. Répondre sur votre copie (numérique ou non)
RESSOURCES COMPLEMENTAIRES Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Exigences climatiques de quelques végétaux Type de végétaux Quelques espèces Exigences climatiques Climats herbacées Graminées (Poaceae) - supportent les très grands froids. - végétaux formant les steppes. Froid et sec arbres Pin sylvestre (Pinus sylvestris) Bouleau (Betula sp.) Chêne pédonculé ou sessile (Quercus sp.) - ne craint pas les gelées de printemps. - craint les fortes pluies. - supporte la chaleur - résiste au froid ; très exigeant en eau. - craint la sécheresse. - préfère les climats relativement chauds ; exige de la lumière. Froid à tempéré sec Froid -Tempéré humide Tempéré à chaud Noisetier (Corylus avellana) - résiste au froid, demande une humidité de l'air élevée - craint la sécheresse Tempéré à chaud Matériel - microscope optique - lame - lamelles - tube contenant une suspension de pollens - pipette - palynologie_cle (affichée à l'écran ou imprimée) - Fichier pollens_tp1.xls - FT_logiciel_tableur Afin de valider le changement climatique qui a permis la colonisation de nouveaux territoires alpins par les Hommes au Paléolithique et d autre part de déterminer la date de ce changement - Identifier dans une suspension de pollens correspondant à une période chaude deux grains de pollens caractérisant l échantillon. Appeler l examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide. - Extraire du fichier «pollens_tp1.xls», les informations ou arguments nécessaires permettant de montrer une évolution de la végétation. Appeler l examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide. - Estimer la période approximative de ce changement. Précautions de la manipulation : Agiter le tube contenant la suspension avant l emploi Fiche laboratoire et évaluateur
Blouse Gants Lunettes Calculatrice Oui Non Non Non Données complémentaires pour l étape 2 : Matériel par poste : - microscope optique - lame - lamelles - tube contenant une suspension de pollens extrait de tourbe - pipette - papier filtre - flacon d éthanol - palynologie_cle.pdf (version numérique ou papier) - pollens.xls ou pollens.ods - FT_logiciel_tableur - Eventuellement un dispositif d acquisition numérique si disponible. Télécharger sur le site : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/: «FT acquisition d image numérique» adaptée au matériel d acquisition d image de microscopie, librement utilisable par le candidat. A prévoir : - suspensions de pollens contenant des pollens de graminées (période froide) et très peu d arbres (pas de pins mais bouleau) : suspension A - ou suspension de pollens contenant des pollens de nombreux arbres dont du pin (période plus chaude) et très peu de graminées : suspension B Fichiers numériques associés : à télécharger sur le site : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/ - ʺFT_logiciel _tableurʺ Attention, vérifier la cohérence entre la FT et la version du logiciel. Fournir dans le dossier du sujet : - pollens.xls ou pollens.ods - palynologie_cle.pdf (version numérique ou papier) Aides majeures : - L'examinateur réalise le geste à la place du candidat (réglage du microscope et/ou utilisation du tableur) A la fin de l étape 2, l évaluateur doit s assurer que le candidat possède l ensemble des informations nécessaires
CORRECTION Etape 1 : Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant d une part de valider l'hypothèse qu un changement climatique aurait permis la colonisation de nouveaux territoires alpins par les Hommes entre -15000 et -10000 et d autre part d'en déterminer la période approximative. 3 éléments sont attendus Quoi faire? Mettre en évidence l existence d un changement climatique entre -15000 et -10000 ans à partir de l étude de données polliniques provenant de cette région alpine. Comment procéder? Dans une carotte sédimentaire prélevée dans la région étudiée, nous allons déterminer, pour les périodes envisagées (entre 15000 et 10000 ans), les proportions de pollen d espèces végétales ayant des exigences climatiques différentes (espèces de climat chaud, tempéré ou froid). Quels sont les résultats attendus et comment les interpréter? On s'attend à observer des changements dans la répartition des végétaux caractéristiques de climats particuliers entre -15000 et -10000 ans. La période montrant les changements les plus importantes correspondra à la période approximative du changement climatique. Etape 2 : Mettre en œuvre le protocole 1. Observation et identification des grains de pollen : pollen de chêne et de noisetier 2. Utilisation du tableur Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus On attend du candidat qu'il : - exploite l'ensemble des résultats (= je vois) A partir des données du diagramme pollinique sur la période étudiée, on constate une évolution de la végétation. Au Dryas ancien (environ -15000 ans), celle-ci est très riche en herbacées et poacées (ou graminées), alors qu au Dryas moyen (environ -10000 ans), ces deux groupes végétaux deviennent très rares alors que les Pins sont les végétaux les plus représentés. On note que le changement de végétation a été très significatif durant la 2de moitié du Bölling, soit il y a environ 13000 ans. - intègre des notions (issues des ressources et de la mise en situation) (= je sais) Nous savons que les herbacées et les poacées se développent surtout dans des climats froids alors que les Pins caractérisent des climats moins froids. - construise une réponse au problème posé explicative et cohérente intégrant les résultats (= je conclus) On en déduit que cette région a bien été marquée par un réchauffement global qui s est produit il y a environ 13000 ans qui a pu permettre la colonisation de certains territoires de cette région par l Homme.