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

Correction type Baccalauréat général Session 2015
SVT Série S
Enseignement SPECIALITE
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
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th, 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 ».
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.
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- 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)
Energie et cellule vivante
Lorsque l’inflorescence d’un pied d’Arum est prête à libérer du pollen, une brutale production
de chaleur est observée au niveau du spadice.
On cherche à identifier et comprendre le mécanisme à l’origine de cette production de chaleur.
1/ Un épisode particulier chez l'Arum : une production de chaleur.
A maturité, dans les inflorescences d’Arum la température du spadice peut atteindre les 50°c
alors que la température au niveau du spathe est bien moins importante (20 °C) comme le
montre le document 1. Cette forte augmentation de la température est liée à la mise en place
d’un métabolisme accéléré que l’on va étudier.
2/ Une production de chaleur par respiration.
Plusieurs indices laissent à penser que le mécanisme impliqué est la respiration. Nous allons
les voir avec l’étude des documents proposés. Ces indices sont les suivants :
- Production de CO2 (document 2)
Au cours de la journée, sur les mêmes intervalles de temps (entre 10h et 16h environ), on
note une augmentation de la température et en parallèle une forte augmentation de la
production de CO2 (la concentration passe de 0.1 μmol/sec à 1.2 μmol/sec à 12h).
- Consommation de O2 (document 3)
Au moment de la production de chaleur, la quantité de dioxygène consommé augmente
brutalement (elle est multipliée par 4) pour redescendre dès la fin de production de chaleur. Or
le dioxygène est un gaz indispensable à la respiration.
- Consommation de sucres (document 3)
Deux jours avant la production de chaleur, on note une augmentation significative de la
quantité d'amidon au niveau de l'inflorescence (elle est 100 mg/g plusieurs jours avant et
passe à plus de 200 mg/g juste avant la production). L'amidon est un glucide, polymère de
glucose. Or, le glucose est l'un des réactif de la respiration.
- Présence de mitochondrie (document 4).
Juste avant la production de chaleur et au moment même de cette production, l'abondance en
mitochondrie augmente de façon significative pour revenir à un taux initial juste après.
La mitochondrie est l'organite dans lequel se déroule la respiration. Sa recrudesdence au
niveau su spadice est en faveur de la réalisation de la respiration.
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Remarque : C6H12O6 (glucose)+ 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Bilan : Par le mécanisme de la respiration, au moment de la maturité florale, la plante d'Arum
augmente la température de son appareil reproducteur pour attirer à elle les insectes
pollinisateurs par l'émission de substances volatiles. Cette adaptation bien singulière permet
de favoriser la fécondation et donc la reproduction de la fleur.
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