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Il y a 500 millions d'années environ, les organismes vivants colonisent les continents, protégés désormais du rayonnement solaire mortel par la couche d'ozone. Les variations des concentrations sont depuis 300 millions d'années entre autre la conséquence d'un équilibre entre consommation et production d'O2 et de CO2 entre la biosphère et l'atmosphère.
Comment expliquer les variations récentes de la composition de l'atmosphère?
Document de référence: Evolution du dioxyde carbone et du dioxygène atmosphérique depuis 500 millions d'années.
Document de référence: Evolution du dioxyde carbone et du dioxygène atmosphérique depuis 500 millions d'années.
Analysez l'évolution des deux gaz depuis 500 millions d'années et formulez une hypothèse.
A- Interactions entre l'atmosphère et le vivant, à l'échelle des organismes.
A- Interactions entre l'atmosphère et le vivant, à l'échelle des organismes.
On s'intéressera principalement à la photosynthèse apparu il y 3,7 Ga et la respiration il y a 2 GA.
Chez les végétaux
Les euglènes sont des algues vertes unicellulaires capables de se mouvoir grâce à leur flagelle. Elles vivent notamment dans les eaux douces. On a placé des euglènes dans un dispositif ExAO (expérimentation assistée par ordinateur) afin de suivre l'évolution du dioxygène dans l'eau à la lumière et à l'obscurité.
Doc.1 : Photographie de l'observation en microscopie optique d'une Euglène.
Doc.2 : Schéma d'une Euglène.
Doc.3: Résultats des mesures de dioxyde de carbone et de dioxygène réalisés à l'aide du dispositif ExAO
Des échanges gazeux chez les animaux
Les criquets sont des insectes terrestres. On réalise deux manipulations pour suivre les échanges gazeux entre le criquet et son milieu de vie.
Graphique obtenu par ExAO (expérimentation assistée par ordinateur) représentant l'évolution de la teneur en dioxygène dans une enceinte sans criquet (témoin) et dans une enceinte avec criquet
Doc.4 : Graphique obtenu par ExAO (expérimentation assistée par ordinateur) représentant l'évolution de la teneur en dioxygène dans une enceinte sans criquet (témoin) et dans une enceinte avec criquet
Doc.5 : Résultat d'une expérience au cours de laquelle un criquet a été placé pendant une heure sur une plateforme perforée, au-dessus d'une solution d'eau de chaux, dans une enceinte hermétique. L'eau de chaux, habituellement translucide, devient trouble en présence de dioxyde de carbone.
En utilisant tous les documents montrez la complémentarité des deux métabolismes.
Notez dans un tableau, les résultats des deux expériences, les métabolismes, les organites cellulaires, le bilan simplifié des réactions de ces deux métabolismes.
Commentez vos résultats en montrant l'équilibre des gaz produits et consommés par les deux métabolismes.
Faites un schéma répondant au problème.
B- Interactions entre l'atmosphère et le vivant, à l'échelle des écosystèmes et des temps géologiques
B- Interactions entre l'atmosphère et le vivant, à l'échelle des écosystèmes et des temps géologiques
Les stocks de carbone de la forêt correspondent au stock de carbone présent dans la végétation (parties aériennes et souterraines), le sol, le bois mort et la litière. Actuellement les forêts couvrent la planète sur environ 3 900 millions d’hectares et se répartissent dans trois grands domaines géographiques : tropical pour 50 % environ (2 000 Mha), boréal (1 100 Mha) et tempéré (750 Mha) .
Doc.6: Un contexte géologique (représentation et planisphère)
Il y a 400 millions d'années, à la fin du Dévonien, deux grands continents, la Laurasia au nord et le Gondwana au sud, qui sont entrés en collision, donnant naissance à un supercontinent : la Pangée. Entre les latitudes tempérées et l'équateur s'installent de gigantesques forêts de prêles et de fougères. Le Carbonifère tient son nom du charbon principalement formé à cette époque. Cette période géologique s'étend de −360 à −300 millions d'années (Ma) .
Doc.6a : Représentation d'une forêt du carbonifère.
Doc.6b: Planisphère montrant la disposition des continents au carbonifère.
Montrez en utilisant l'exemple des forêts du Carbonifère, comment les différentes interactions entre l'atmosphère et le vivant au carbonifère sont à l'origine de l'augmentation de la concentration en dioxygène.
Utilisez le principe de l'actualisme* pour montrer comment les fossiles du carbonifères indiquent la présence d'une atmosphère riche en oxygène. Vous devrez faire une analyse chiffrées des documents. On attends une estimation de la taille de Meganeura. Vous pouvez si vous avez le temps faire une représentation graphique des résultats de l'expérience.
*L'actualisme est un principe utilisé par les géologues selon lequel les phénomènes géologiques du passé s'expliquent de la même manière que les phénomènes actuellement observables.
Montrez le lien entre l'écosystème du carbonifère et l'augmentation de la concentration en dioxygène.
Expliquez la diminution du dioxyde carbone atmosphérique.
faites un schéma bilan montrant les échanges gazeux au niveau entre l'atmosphère et la biosphère pendant le Carbonifère.
Vous devrez faire une synthèse courte mais précise répondant au problème.
Doc.7: Évolution de la teneur en dioxygène atmosphérique au cours des 600 derniers millions d'années
Doc.8: Fossile de Meganeura conservé à la galerie des fossiles de Taïwan
Doc.9: Résultats de l'expérience sur les drosophiles au bout de 11 générations (les dimensions correspondent à des moyennes)
Une équipe de scientifiques a travaillé sur l'influence de la pression partielle en dioxygène sur la taille des drosophiles après plusieurs générations.
C- Interactions entre l'atmosphère et le vivant et les activités humaine.
C- Interactions entre l'atmosphère et le vivant et les activités humaine.
Doc. 8 : Variations du taux de couvert des forêts dans le monde de 2000 à 2016
Seules les augmentations supérieures et les diminutions inférieures à 0,5 % par an sont représentées. Le rectangle correspond à une zone très dynamique de replantations dans le sud de la Chine. D’après le produit AVHRR Tree cover.
Auteur(s)/Autrice(s) : Tong et coll., 2020
Licence : CC-BY
Source : Nature Communications
D'après vos connaissances (pas de recherches) et de l'analyse du doc.8, quels sont les facteurs associés à l'activité humaine qui expliquent les variations du taux de couvert des forêts.
Quel peut-être l'impact de ces activités sur l'atmosphère? Formulez une ou plusieurs hypothèses (pas de recherches).
Synthèse.
Synthèse.
Notez les mots clés de l'activité, faites un texte précis et concis et un schéma synthétique montrant les interactions entre l'atmosphère et la biosphère.
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