Corrigé BAC 2015 - SVT obligatoire - S - Izi-Bac

Correction type Baccalauréat général Session 2015
SVT Série S
Enseignement OBLIGATOIRE
Partie 1
Enjeux planétaires contemporains. Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
Synthèse : (5 points)
L’énergie géothermique en provenance des profondeurs de la Terre est utilisée depuis
l’Antiquité notamment par les Romains (thermes).
Cette énergie d’origine interne est liée aux propriétés particulières de la planète Terre.
Son exploitation connaît aujourd’hui un essor non négligeable.
On se propose d’étudier l’origine de cette énergie interne, d’en présenter les modes de
transfert et d’expliquer pourquoi certaines zones du globe sont favorables à son exploitation.
1/ L’énergie géothermique, une ressource énergétique liée aux propriétés terrestres.
A/ L’origine
L’énergie géothermique provient principalement de la désintégration des éléments
radioactifs contenus dans les roches.
En effet les minéraux des roches contiennent des isotopes radioactifs tels que le thorium
238th, le potassium 40K ou l’uranium 235U, qui libèrent de l’énergie par désintégration
radioactive.
Ces éléments sont inégalement répartis à l’intérieur de la Terre mais chaque enveloppe
contribue à cette libération d’énergie.
Comme tenu de son volume, c’est le manteau qui libère le plus d’énergie (70% de l’énergie
totale) même si il est relativement pauvre en éléments par rapport à la croûte continentale.
Remarque : Dans le noyau, la cristallisation progressive d’un cœur solide libère également de
l’énergie)
B/ Les modes de transfert
L’énergie géothermique est transférée vers la surface de la Terre selon deux modes :
- la conduction dans la lithosphère
L’énergie est transférée de proche en proche sans mouvement de matière. Le gradient
géothermique* est plus fort dans la lithosphère, traduisant un transfert de chaleur peu efficace.
- la convection dans le manteau
L’énergie est transférée avec mouvement de matière. La convection se manifeste en effet, par
l’ascension de roches mantelliques chaudes et à l’état solide et par le plongement de plaques
lithosphériques refroidies dans le manteau sous jacent.
Le gradient géothermique dans le manteau est faible ce qui traduit un transfert d’énergie
efficace, la température des roches dans le manteau est globalement homogène.
*Gradient géothermique : variation de la température en fonction de la profondeur.
2/ Les zones favorables à l’exploitation de l’énergie géothermique.
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L’énergie géothermique utilisable est variable d’un endroit à l’autre en fonction du flux
géothermique qui parvient en surface. Le flux géothermique correspond à la quantité
d’énergie dissipée par unité de temps et de surface.
Il reflète la dynamique du globe.
Les zones les plus favorables à l’exploitation de cette énergie sont donc celles où le flux est
le plus important. Il s’agit des régions présentant une activité magmatique comme les arcs
volcaniques associés à la subduction (Guadeloupe par ex.), les zones de rifting ( Est de
l’Afrique) ou encore les points chauds (Islande, Açores).
La remontée de magmas dans la croûte permet d’augmenter la température des roches en
profondeur et de disposer dans ces régions d’un flux anormalement élevé par rapport au flux
géothermique moyen.
Bilan : L’énergie géothermique est variable d’un endroit à l’autre de la planète, son
exploitation n’est possible que dans des contextes géologiques actifs. Cependant le
prélèvement de cette énergie ne représente qu’une infime partie de ce qui est dissipée en
surface, pour des raisons diverses (coût des installations, accessibilité des zones). La
géothermie apparaît bien comme une alternative à l’utilisation des combustibles fossiles
(inépuisable et permet de diminuer les émissions en dioxyde de carbone).
QCM : (3 points)
1/ La sélection exercée par l’Homme sur les plantes cultivée est un processus :
Réponse 1 : réalisé au départ à partir d’espèces sauvages.
2/ Des plantes possédant des nouvelles propriétés peuvent être obtenus par :
Réponse 2 : le croisement de variétés différentes et homozygotes pour obtenir des hybrides
hétérozygotes.
3/ La transgénèse consiste à :
Réponse 3 : à introduire dans le génome de la plante un ou plusieurs gènes provenant d’une
autre espèce.
Partie 2 Exercice 1 (3 points)
Génétique et évolution.
Les variétés « spring » et « okiep » appartiennent à l’espèce Gorteria diffusa dont la
reproduction se fait par pollinisation croisée.
Le succès reproductif est donc lié à la réussite de cette fécondation croisée. La variété
« spring » a une plus grande efficacité de reproduction suite à une particularité liée à son
mode de reproduction.
- une fécondation facilitée
Comme l’autre variété, elle est pollinisée par un insecte (Megapalpus capensis) mais chez
« spring » la fécondation semble facilitée notamment par les insectes mâles. En effet on
voit dans le document 3 que le nombre d’inflorescences recevant du pollen est 3.5 fois plus
important chez la variété « spring » lorsque le pollen est apporté par les mâles. Il est
légèrement plus important lorsque il est pollinisé par les femelles chez la variété « Spring ».
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Le nombre d’inflorescences recevant du pollen étant plus important, le nombre des
fécondations le sera aussi chez la variété « spring », ce qui explique la plus efficacité de
reproduction.
- une adaptation morphologique de l’inflorescence de la variété « spring ».
Cette plus grande efficacité s’explique par la particularité anatomique de la fleur de la variété
« spring » : elle présente en effet de larges taches sombres qui attirent essentiellement les
insectes mâles (doc 2b). Ces derniers sont leurrés par la tache qu’ils prennent pour une
femelle et au niveau de laquelle ils adoptent un comportement d’accouplement.
Le document 2a montre bien que les fleurs de la variété « spring » sont visitées par les mâles
surtout pour un comportement d’accouplement (0.7) et moins pour la prise de nourriture (0.2).
Alors que pour ces mêmes fleurs, les femelles réalisent une visite pour la prise de nourriture
essentiellement (0.9). Lors du comportement d’accouplement, le pollen est déposé sur la fleur
visitée.
Ce comportement n’est pas observé pour la variété « okiep » ( les visites sont essentiellement
liées à une prise de nourriture chez le mâle et la femelle de l’insecte).
Partie 2 Exercice 2 (5 points)
La formation de l’Himalaya.
La subduction correspond à l’enfoncement de la lithosphère dans l’asthénosphère au niveau
des fosses océaniques. On s’intéresse ici à la subduction qui a précédé la collision dans la
région de l’Himalaya. Dans cette région deux plaques s’affrontent : la plaque Inde-Australie et
Eurasie.
On cherche à retrouver les arguments qui valident la subduction de lithosphère océanique et
continentale.
1/ Indice tomographique
La technique de tomographie sismique (document 2) montre la présence d’une anomalie
positive dans les vitesses de propagation des ondes sous l’Himalaya. Cette anomalie
témoigne de la présence de matériaux froids à des profondeurs allant jusqu’à 600 km. Ces
matériaux froids correspondent à une plaque lithosphérique refroidie qui plonge dans
l’asthénosphère. C’est un premier argument en faveur d’une ancienne subduction dans cette
région.
Remarque : la nature de la lithosphère ne peut pas être connue par cette technique.
Plusieurs autres indices géologiques témoignent d’une subduction passée.
2/ Indices en faveur de la subduction d’une lithosphère océanique
On observe sur la carte géologique simplifiée de l’Himalaya (document1) :
- des lambeaux de lithosphère océanique appelés ophiolites situés à la suture des deux
plaques. Ce sont des vestiges d’un domaine océanique disparu
- la présence de sédiments marins. Ces sédiments se déposent sur la croûte océanique
à des profondeurs importantes. C’est un témoin en faveur de la présence d’une
lithosphère océanique disparue.
- la présence de chevauchements parallèles à la zone de suture entre les deux plaques.
Ils témoignent de fortes contraintes compressives et du rapprochement des deux
plaques l’une vers l’autre. Le sens d’un chevauchement indique un glissement la plaque
Inde-Australie vers et sous (antérieurement) la plaque Eurasie.
3/ Indices en faveur de la subduction d’une lithosphère continentale.
L’étude d’une lame mince de roche continentale (document 3) montre l’existence de coésite
parmi des minéraux de quartz.
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Comme le montre le graphique du document 4, la coésite est un minéral de haute pression. Il
se forme dans des conditions particulières : pour des pressions supérieures à 2.0GPA soit des
profondeurs supérieures à 100 km.
La coésite résulte en fait de la transformation du quartz, minéral typique des roches de la
croûte continentale. Les conditions de cette transformation se rencontrent dans les zones de
subduction où les roches sont soumises à une augmentation de la pression avec la
profondeur. Ce constat témoigne donc de la subduction de lithosphère continentale à une
profondeur de l’ordre de 100 km.
Remarque : Des roches de cette lithosphère ont été ensuite exhumées et sont accessibles à
l’échantillonnage en surface.
Bilan : Les études réalisées dans la région de l’Himalaya prouvent la présence d’une
subduction de la plaque Inde-australie sous la plaque Eurasie par le passé. Cette subduction a
affecté la lithosphère océanique mais également une partie de la lithosphère continentale,
juste avant la mise en place de la collision et la formation de la chaîne de montagnes.
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