Correction Bac Blanc de SVT - Bac S

Correction Bac Blanc de SVT - Bac S

Voici la correction du Bac Blanc #2 de SVT pour le Bac S. Retrouvez gratuitement le sujet de SVT pour mieux comprendre cette correction.

Pour rappel, le sujet portait sur la géothermie, la biologie des végétaux et la photosynthèse.

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Correction Bac Blanc de SVT - Bac S

Le contenu du document

 

1ERE PARTIE : MOBILISATION DES CONNAISSANCES (8 POINTS) 
GEOTHERMIES ET PROPRIETES THERMIQUES DE LA TERRE

 

Cette partie comporte deux sous parties : un questionnaire à choix multiples (QCM) et une question de synthèse. L'ordre et le traitement des deux parties sont laissés au choix du candidat.

 

LE PLUS HAUT VOLCAN DU MONDE CULMINE A 9 863 METRES !

 

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Le Nevado Ojos del Salado

 

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Document 1

Localisation du Nevado Ojos del Salado, volcan situé dans les Andes

 

 

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Document 2

Photographie de l’observation microscopique d’une lame mince de roche récoltée au Nevado Ojos Salado ; Lumière polarisée (X 20).

 

SYNTHESE (5 POINTS)

 

À partir des données des documents présentés, caractériser le contexte géodynamique de cette zone et identifier la nature des roches produites par le volcan Nevado Ojos Salado.

 

L’exposé doit être structuré avec une introduction, un développement et une conclusion. 

 

NB : Il va falloir associer les différents documents de manière à démontrer que la structure de la roche observée correspond à une roche d’origine volcanique.

Le lien entre la roche appelée andésite et la cordillère des Andes doit nous mener à illustrer que ce volcan est le résultat d’une zone de subduction.

 

INTRODUCTION :

La Terre est une machine thermique qui libère en permanence un flux thermique qui s’effectue du manteau vers la surface par des mouvements de convection. Ces derniers sont à l’origine du déplacement des plaques lithosphériques au niveau des dorsales océaniques également appelé tectonique des plaques.   Aussi, les frontières des plaques lithosphériques sont le siège d’une dynamique, de mécanismes et de phénomènes géologiques qui font naître des volcans.

 

1. Nature de la roche produite par le volcan Nevado Ojos Salado :

 

A/ Structure de la roche :

 L’analyse de la photographie de la lame mince de la roche prélevée sur le volcan nous indique que sa structure est particulière.

En effet, on note la présence de quelques gros cristaux de plagioclases (famille des feldspaths) appelés phénocristaux, de nombreux minéraux en forme de baguettes appelés microlites et d’une pâte amorphe appelée également verre.

Il s’agit là d’une structure ou texture dite microlitique (nom donné essentiellement à cause du grand nombre de microlites qui la compose).

 

Ce type de structure témoigne du refroidissement rapide d’une lave produite par un volcan.

L’andésite est donc une roche volcanique.

En effet, il existe l’équivalent plutonique de cette roche appelée diorite.

Leur composition chimique est identique mais dans le cas de la diorite, le pluton (poche de magma piégé en profondeur) a refroidi très lentement et laissé se développer une structure dite grenue constituée essentiellement de phénocristaux).

 

B/ Composition chimique et viscosité :

La lame mince du document 2 correspond donc à une roche volcanique de couleur grise.

Plus une roche volcanique est claire, plus le magma dont elle est issue était riche en silice (près de 60% de SiO2).

Or, c’est la quantité de silice présente dans un magma qui va déterminer sa viscosité et donc le caractère plus ou moins explosif du volcan à l’origine de la production de ce type de lave.

En effet, plus le magma est riche en silice, plus il est visqueux. Il retient alors plus de gaz et rend alors l’éruption plus explosive.

Effectivement, l’andésite est une roche caractéristique des volcans explosifs que l’on trouve dans la cordillère des Andes (qui lui a donné son nom), au Japon ou dans des arcs insulaires (groupement d’îles volcaniques).

 

2. La cordillère des Andes : une zone de subduction

 

A/ La rencontre d’une lithosphère océanique et continentale :

L’activité sismique et volcanique de certaines zones du globe associées à une chaîne de montagnes telle la cordillère des Andes sont les marqueurs d’une zone de subduction.

En l’occurrence, toute la côte ouest de l’Amérique du Sud présente ces critères et possède les plus hauts volcans du monde dont le Nevado Ojos Salado.

La cordillère des Andes a commencé à se former il y a environ 230 millions d’années et résulte de la déformation de la lithosphère continentale lors de la subduction.

Elle s’étend sur environ 9 000 kilomètres et a une hauteur moyenne de 4 000 mètres.

 

Une zone de subduction est la convergence d’une lithosphère océanique froide et dense avec une lithosphère continentale plus dense.

Cette rencontre de ces deux plaques va se traduire par l’enfoncement de la plaque océanique sous la plaque continentale.

Ce mouvement d’enfoncement de la lithosphère dans l’asthénosphère est dû aux effets conjugués du refroidissement et de l’épaississement de la lithosphère océanique.

 

Il se traduit par une activité sismique importante du au frottement des deux plaques. La répartition et la profondeur des hypocentres (ou foyers) de ces séismes s’inscrit sur un plan incliné appelé plan de Bénioff.

 

B/ Le volcanisme andesitique

La croute océanique est composée pour l’essentiel de basalte (et de gabbro).

En s’enfonçant, les roches de la lithosphère océanique sont soumises à des conditions de pression et de température différentes de celles de leur formation.

Au contact de l’eau de mer, elles subissent des réactions métamorphiques croissantes.

Ces réactions s’accompagnent de réactions de déshydratation des roches de la croûte océanique.

L’eau ainsi libérée migre vers le haut et provoque la fusion partielle des péridotites du manteau à 100 km de profondeur sous la croûte continentale.

Le magma chaud s’élève dans le manteau puis dans la croûte continentale.

Dans les zones de subduction, la majorité du magma (85 % environ) cristallise en profondeur dans la croûte formant des granitoïdes.

Le reste migre vers la surface et donne naissance à un volcanisme explosif en surface.

Nuées ardentes et éruption cataclysmiques rendent ces volcans particulièrement dangereux et nécessitent une surveillance spécifique.

Le refroidissement rapide en surface de la lave forme alors des roches volcaniques, comme l’andésite.

 

L’activité magmatique et donc volcanique de la zone de subduction se caractérise par la présence d’un magma issu de la fusion partielle des péridotites du manteau sous la croûte continentale.

 

CONCLUSION :

Ainsi, le Nevado Ojos de Salado, spectaculaire par son altitude n’est qu’une illustration des 200 volcans actifs de la cordillère des Andes.

Les particularités de cette zone géographique s’expliquent par le mécanisme de subduction à la fois responsable d’un volcanisme explosif mais aussi d’une activité sismique intense et de la formation d’une chaine de montagnes d’exception.

A cela, s’ajoute le fait que les zones de subduction permettent de justifier du diamètre constat de la Terre par la fermeture des océans due la disparition de la lithosphère océanique sous la lithosphère continentale.

 

QCM (3 POINTS)

 

QCM :  À partir des connaissances, répondre au QCM en cochant la bonne réponse.

 

1-Dans les zones de subduction :

☐ la lithosphère océanique chevauche toujours la lithosphère continentale,

☐ la lithosphère océanique est moins dense qu’au niveau de la zone d’accrétion,

la lithosphère océanique est plus dense que dans la zone d’accrétion,

☐ la lithosphère océanique est plus jeune que dans la zone d’accrétion.

 

2- La lithosphère continentale se distingue de la lithosphère océanique par :

☐ une croûte plus épaisse, plus dense,

une croûte plus épaisse, moins dense,

☐ une croûte moins épaisse, plus dense,

☐ une croûte moins épaisse, moins dense.

 

3-Le magmatisme des zones de subduction a pour origine la fusion de péridotite :

partielle, par déshydratation de la plaque plongeante,

☐ totale, par déshydratation de la plaque plongeante,

☐ partielle, par hydratation de la plaque plongeante,

☐ totale, par hydratation de la plaque plongeante.

 

1- Dans les zones de subduction la lithosphère océanique est plus dense que dans la zone d’accrétion.

La densité augmente au cours de l’expansion océanique et donc de son refroidissement. 

La lithosphère océanique augmente, et celle-ci n’est plus en équilibre sur l’asthénosphère. Elle plonge donc au niveau d’une zone de subduction.

 

2- La lithosphère continentale se distingue de la lithosphère océanique par une croute plus épaisse et moins dense.

En effet la croute continentale a une épaisseur moyenne de 30 km, alors que la croute océanique n’en a que 6 km.

La densité moyenne de la coûte continentale est de 2,7 alors que celle de la croûte océanique est de 2,9.

 

3- Le magmatisme des zones de subduction a pour origine la fusion partielle de péridotite par déshydratation de la plaque plongeante sous l’effet de la pression et de la température.

L’eau libérée hydrate la péridotite et abaisse la température de fusion de celle-ci.

 

2EME PARTIE : EXERCICE 1 - PRATIQUE D'UN RAISONNEMENT SCIENTIFIQUE DANS LE CADRE D'UN PROBLEME DONNE (3 points).
GÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION : LA VIE FIXÉE CHEZ LES PLANTES

 

LA PLUS GROSSE FLEUR DU MONDE !

 

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Arum titan mesure plus de 3 mètres

 

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Le baobab, d’une circonférence de près de 50 mètres est l’un des plus gros arbres du monde

 

Malgré leur taille, Arum titan et le baobab connaissent, comme toutes les plantes une vie fixée au sol.

Ceci peut constituer un obstacle au moment de la reproduction sexuée.

 

A partir de l’étude des documents, montrez en quoi une coopération avec des animaux permet la reproduction sexuée de certaines plantes à fleurs comme le baobab et comment elle se déroule. 

 

La pollinisation du baobab repose sur la collaboration entre un animal et une plante.

 

Document 1 :

Les fleurs commencent à s'ouvrir le soir et émettent un parfum nauséabond.

Le lendemain matin, on retrouve la plupart d’entre elles détruites : Les pétales blancs et sépales parsèment le sol et présentent de nombreuses lacérations.

La couronne d’étamines et le pistil sont pratiquement intacts et restent fixés à la branche.

Les quelques fleurs intactes ne sont pas pollinisées.

 

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Document 2 : Anatomie de la fleur de baobab

 

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Document 3 : Tableau de quelques caractéristiques des pollinisateurs

 

NB : Il va falloir associer les caractéristiques de la fleur de baobab à son mode de reproduction.

Pour cela, Il s’agit, d’abord, d’identifier l’animal responsable de la pollinisation de la fleur de baobab afin de démontrer que la coopération est indispensable entre animaux et végétaux pour assurer la reproduction.

Dans un second temps, il faudra établir la relation entre l’action de l’animal pollinisateur et le mécanisme de reproduction d’une fleur.

 

1. Exploitation du document 1 :

 

Argument 1 :

« Les fleurs commencent à s’ouvrir le soir et les pétales sont blancs » :

On peut donc en déduire que la pollinisation de la fleur de baobab est nocturne et est faite par un animal actif la nuit capable de repérer des pétales blancs.

 

Argument 2 :

« Les fleurs pollinisées sont détruites » :

On peut donc en déduire que le pollinisateur est de grande taille, ce qui élimine les insectes, animaux de trop petite taille.

 

Argument 3 :

« Les fleurs émettent une odeur nauséabonde » :

On peut donc en déduire que le pollinisateur est capable de repérer les odeurs fortes

 

2. Exploitation du document 3 :

Le document 3 illustre les caractéristiques de quelques pollinisateurs possibles du baobab.

- L’argument 2 excluant de fait les insectes, il ne reste de pollinisateur possible de la liste que les oiseaux ou les chauves-souris.

- L’argument 1 exclut ensuite les oiseaux qui ne sont pas des animaux nocturnes mais diurnes et qui sont attirés par les fleurs rouges.

- Il ne reste que la chauve-souris dont l’attirance pour les fleurs blanches et nauséabondes compatible avec l’argument 3 confirme son rôle de pollinisateur du baobab.

 

En effet, la chauve-souris est un animal nocturne, de grande taille, repérant les grandes fleurs blanches et nauséabondes et léchant le nectar en recouvrant son museau de pollen.

 

3. Exploitation du document 2 :

Les gamètes (cellules reproductrices) des fleurs, constitués des grains de pollen contenus dans les étamines, et les ovules enfermés dans l’ovaire situé à la base du pistil doivent fusionner pour effectuer la fécondation.

 

Pour cela, il faut donc que les grains de pollen (gamètes mâles) soient transportés jusqu’au stigmate (sommet du pistil) d’une autre fleur.

Très nombreux, ils sont transportés par le vent ou les insectes qui effectuent ainsi la pollinisation.

Le grain de pollen fabriquera alors un tube dans le pistil qui lui permettra de féconder l’ovule situé dans l’ovaire et ainsi produire une cellule-œuf qui deviendra une graine.

Le reste de la fleur deviendra un fruit.

 

Dans le cas du baobab, c’est la chauve- souris, par l’intermédiaire de son museau recouvert de pollen que la pollinisation sera assurée.

 

 

2EME PARTIE 
EXERCICE 2 - PRATIQUE D'UNE DEMARCHE SCIENTIFIQUE ANCREE DANS DES CONNAISSANCES (ENSEIGNEMENT DE SPECIALITE). 5 POINTS.

 

ET SI LA FORCE DE HULK VENAIT DE LA LUMIERE !?!

 

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Hulk, le personnage de BD Marvel

 

 

Le scientifique Bruce Banner devient Hulk lorsqu'il est submergé par la colère.

Il acquiert alors une taille dépassant facilement les 2 mètres, développe une force surhumaine extraordinaire et devient vert (de rage ?).

Tout comme les végétaux, Hulk tirerait-il ses super pouvoirs de la lumière ?

 

Science-fiction ? Pas vraiment

 

ÉNERGIE ET CELLULE VIVANTE

 

La limace « solaire »

Elysia chlorotica est un mollusque vivant le long de la côte atlantique nord-américaine. Dénué de coquille, son corps arbore une couleur verte identique à celle des algues parmi lesquelles il se camoufle.

 

À partir de l’exploitation des documents et de la mise en relation avec les connaissances, expliquer le fait que cet animal ne prenne qu’un seul repas en quelques mois.

 

 

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Document 1 : électronographie d'une portion de cellule intestinale d’Elysia chlorotica

 

Document 2 : échanges de dioxygène d'Elysia adulte en fonction de l’intensité lumineuse

 

Les chercheurs ont quantifié les échanges de dioxygène des individus adultes (âge : 6 à 7 mois) avec leur environnement, en fonction de l’intensité lumineuse à laquelle ont été soumis les animaux. Le tableau indique les résultats obtenus :

cycle-de-vie-elysia

 

Document 3 : le cycle de vie d’Elysia 

 

A leur naissance, les jeunes limaces sont brunes. Puis elles consomment l'algue Vaucheria litorea, et leur corps change de couleur, virant progressivement au vert, couleur qu'elles garderont toute leur vie.

Parallèlement, un phénomène accompagne cette transformation : une fois ce repas terminé, elles peuvent rester plusieurs semaines, voire plusieurs mois, sans manger de nouveau.

 

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D'après Rumpho M E et al. J Exp Biol 2011;214:303-311

 

Document 4 : les échanges de dioxygène d’Elysia au cours de leur vie

 

Les chercheurs ont étudié les échanges d’O2 des mollusques durant leur vie. Il s’agit d’animaux élevés dans une eau de mer artificielle et soumis à un jeûne (pas d’apport de filaments d’algues) à partir d’une quinzaine de jours après leur premier repas. Ces échanges ont été mesurés en plein éclairement d’une part (bilan photosynthèse/respiration) et à l’obscurité d’autre part (respiration seule). Le document présente les résultats obtenus.

 

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D’après Acces.ens-lyon.fr/evolution 

 

NB : La mise en relation des documents devra permettre d’expliquer comment un « animal vert » est capable de ne prendre qu’un seul repas, à base d’algues Vaucheria, en quelques mois.

L’articulation logique des éléments de réponse conduira à une explication raisonnée et rigoureuse du phénomènr étudié.

 

INTRODUCTION :

Elysia chlorotica,un mollusque de bord de mer, possède à la naissance une couleur brune puis devient verte dans les premiers mois de sa vie.

Comment expliquer la capacité d’Elysia à ne prendre qu’un seul repas sur une longue période de plusieurs mois ?

Pour répondre à cette question, nous étudierons le cycle de vie d’Elysia et ainsi qu’une électronographie d’une de ses cellules intestinales.

Enfin, l’étude des échanges de O2 d’Elysia avec son milieu nous permettra de caractériser le métabolisme très particulier de ce mollusque. 

 

1. Exploitation du document 3 : LE CYCLE DE VIE D’ELYSIA

D’après le document 3, les œufs incolores donnent naissance à de jeunes limaces brunes, qui se développent sur l’algue Vaucheria, qu’elles consomment. Après leur premier repas de cette algue, Elysia devient progressivement verte. Comment expliquer le changement de couleur de l’Elysia ?

 

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2. Exploitation du document 1 : LES CELLULES DU MOLLUSQUE

 

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Le document 1 est l’électronographie d’une partie de cellule intestinale d’Elysia.

Elle montre la présence dans son cytoplasme de mitochondries et de chloroplastes.

Or, les chloroplastes, organites riches en chlorophylle, présentent une couleur verte, qui explique la couleur d’Elysia.

 

Si la présence de mitochondries est normale dans une cellule animale puisque ce sont des organites qui permettent la respiration, en revanche la présence de chloroplastes, organites spécifiques des cellules végétales chlorophylliennes, est étonnante.

On peut émettre l’hypothèse qu’à la suite de l’ingestion de l’algue verte Vaucheria par Elysia, les cellules intestinales d’Elysia ont pu capturer les chloroplastes des cellules de Vaucheria, conférant ainsi une couleur verte à la jeune limace.

 

La présence de chloroplastes chez Elysia expliquerait-elle sa capacité à ne consommer qu’un seul repas pendant plusieurs mois ?

 

3. Exploitation du document 2 : ELYSIA ET LA LUMIERE

Document 2 : échanges de dioxygène d'Elysia adulte en fonction de l’intensité lumineuse

Les chercheurs ont quantifié les échanges de dioxygène des individus adultes (âge : 6 à 7 mois) avec leur environnement, en fonction de l’intensité lumineuse à laquelle ont été soumis les animaux. Le tableau indique les résultats obtenus :

 

cycle-de-vie-elysia-terminale

 

Le document 2 illustre les échanges d’O2 d’Elysia adulte en fonction de l’intensité lumineuse.

Il montre qu’à la lumière Elysia produit et libère de l’O2 dans le milieu, et ce d’autant plus que l’intensité lumineuse est forte.

En effet, la production d’O2 passe de +0.5 à +17 microlitres d’O2 par mg de chlorophylle et par heure lorsque l’intensité augmente de 10% à 100%.

 

Par contre, à l’obscurité, Elysia consomme l’O2 du milieu.

En effet, à 0% d’intensité lumineuse, Elysia absorbe 7 microlitres d’O2 par mg de chlorophylle et par heure.

Or, on sait que la photosynthèse a lieu dans les chloroplastes en présence de lumière et qu’elle s’accompagne d’une production d’O2.

On peut donc supposer qu’à la lumière Elysia réalise la photosynthèse au niveau des chloroplastes présents dans ses cellules intestinales.

En absence de lumière, l’Elysia réalise la respiration au niveau des mitochondries de ses cellules.

 

4. Exploitation du document 4 : LE MODE DE RESPIRATION D’ELYSIA

Document 4 : les échanges de dioxygène d’Elysia au cours de leur vie

 

Les chercheurs ont étudié les échanges d’O2 des mollusques durant leur vie. Il s’agit d’animaux élevés dans une eau de mer artificielle et soumis à un jeûne (pas d’apport de filaments d’algues) à partir d’une quinzaine de jours après leur premier repas. Ces échanges ont été mesurés en plein éclairement d’une part (bilan photosynthèse/respiration) et à l’obscurité d’autre part (respiration seule). Le document présente les résultats obtenus.

 

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Le document 4 étudie les échanges d’O2 d’Elysia après son premier repas d’algues puis soumise à un jeûne.

Il permet de préciser le métabolisme d’Elysia :

- À l’obscurité, la consommation d’O2 d’Elysia traduit sa respiration cellulaire.

- À la lumière, les échanges d’O2 résultent à la fois de la respiration et de la photosynthèse d’Elysia.

- Du 2ème au 5ème mois, la production d’O2 par photosynthèse est supérieure à la consommation d’O2 par la respiration

En effet, le bilan respiration/photosynthèse est positif et augmente pour passer de 4.7 à 6 micromoles d’O2 par mg et par heure.

En considérant que les échanges d’O2 reflètent l’intensité des différents métabolismes, on en déduit que la photosynthèse est plus intense que la respiration.

 

Or, la photosynthèse permet la production de molécules organiques énergétiques.

Une partie de ces molécules est donc utilisée par la jeune Elysia pour se fournir en énergie lors de la respiration et l’autre partie est utilisée pour sa croissance.

 

Puis, aux 6ème et 7ème mois, l’intensité de la photosynthèse et celle de la respiration diminuent et le bilan respiration/photosynthèse s’équilibre.

En effet, à cette date, l’Elysia adulte a fini sa croissance (cf. document 3).

Ainsi, la majeure partie de la matière organique produite lors de la photosynthèse est utilisée pour la respiration.

 

CONCLUSION :

Ainsi, Elysia est capable de ne consommer qu’un seul repas d’algue Vaucheria sur plusieurs mois car dans un 1er temps, elle capture les chloroplastes de l’algue dans ses cellules intestinales.

Elle acquiert ainsi la capacité à réaliser la photosynthèse à la lumière et produit ensuite sa propre matière organique, qu’elle utilise pour sa croissance et pour se fournir en énergie par l’intermédiaire de la respiration.

 

Cet exemple met en évidence un couplage énergétique à l’échelle d’un organisme animal entre la photosynthèse et la respiration comme le ferait un végétal vert.

Cette symbiose très particulière entre les chloroplastes d’une algue et les cellules d’un mollusque constitue un exemple de diversification du vivant particulièrement étonnant et exceptionnel.

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