Fossil fuels

video 4'40: https://youtu.be/e9wiM_mUbXU What is oil even made of? Here's how fossil fuels form in the ocean and how scientists know where to find it.

text : https://www.livescience.com/9404-mysterious-origin-supply-oil.html

8/ Delta O dixhuit : δ¹⁸O

Comprendre et utiliser le concept de thermomètre isotopique (δ¹⁸O dans les glaces arctiques et antarctiques, δ¹⁸O dans les carbonates des sédiments océaniques) pour reconstituer indirectement des variations de températures.

Exploiter les équations chimiques associées aux transformations d’origines géologiques pour modéliser les modifications de la concentration en CO₂ atmosphérique.

Manuel p.294

Manuel p.298

logiciel oxygene : http://tice.svt.free.fr/spip.php?article2281

logiciel Vostok : https://nuage01.apps.education.fr/index.php/s/wi3SBx8WJACaiDA

https://svt.ac-versailles.fr/IMG/pdf/scientifique_composition_isotopique_glace.pdf

https://svtlyceedevienne.com/spe-svt-terminale/les-climats-de-la-terre/reconstituer-et-comprendre-les-variations-climatiques-passees/

« La scène se situe en 1965, non loin de la base Dumont d’Urville de Terre Adélie. Au soir d’une journée de carottage particulièrement ratée et pénible, nous prenons l’apéritif […]. Ce jour-là, tentés par le sacrilège, nous glissons dans nos verres des morceaux prélevés au fond de ce maudit forage à une centaine de mètres de profondeur ; ils doivent avoir des milliers d’années… Or les glaçons de profondeur, très compressés, sont particulièrement pétillants […]. Et là, en regardant dans mon verre éclater les bulles d’air libérées de leur pression, j’ai la brusque intuition que la glace pourrait contenir les archives de l’atmosphère. » C. Lorius, L. Carpentier. Voyage dans l’Anthropocène. Actes Sud

On peut calculer le rapport ¹⁸O/¹⁶O des échantillons d’eau récoltés et les normaliser par rapport à un standard [¹⁸O/¹⁶O]_SMOW. On obtient le δ¹⁸O qui permet de déterminer la température de l’atmosphère à laquelle cet échantillon s’est formé (formation d’une couche de glace).

Selon la température, l’eau qui s’évapore contient des proportions différentes de molécules d’eau H₂¹⁶O (eau légère) et H₂¹⁸O (eau lourde).

Une température élevée permet à plus d’eau lourde de s’évaporer, la condensation favorise la précipitation de l’eau lourde.

L’eau légère H₂¹⁶O s’évapore plus facilement que l’eau lourde H₂¹⁸O qui à l’inverse condense plus facilement.

L’évaporation qui a lieu surtout au dessus des océans favorise le passage des molécules les plus légères (H₂¹⁶O) de l’océan vers l’atmosphère.

Au contraire, la condensation qui a lieu dans les régions froides privilégie la précipitation des molécules les plus lourdes (H₂¹⁸O).

le stock d’eau se partage entre la mer et la glace.

l’ ¹⁸O reste préférentiellement dans l’eau de mer. Plus il y a de glaces, moins il y a d’eau de mer et plus celle-ci est concentrée en ¹⁸O.

Durant une période froide, l’eau évaporée subit davantage de condensation et arrive donc appauvrie en ¹⁸O au niveau de la zone finale de précipitation, les pôles. Par conséquent, le δ¹⁸O sera plus élevé en valeur absolue (car c’est une valeur négative).

Dans les glaces, plus il fait froid et plus le δ¹⁸O est négatif. Dans les foraminifères c’est le contraire !!

Le test des Foraminifères est carbonaté (CaCO₃) car fabriqué à partir des ions HCO₃^- et Ca²⁺ prélevés dans l’eau de mer.

Le δ¹⁸O des ions HCO₃^- est en équilibre avec celui de l’eau de mer. Le δ¹⁸O des tests carbonatés varie donc avec celui de l’eau de mer.

Le δ¹⁸O des sédiments permet d’estimer le volume de glaces : plus il est élevé, plus il y a de glace.

Quand les mesures concernent des organismes planctoniques [πλαγκτός / plagktós, errant, instable], elles donnent accès aux changements du volume des glaces et de températures ayant affectés les couches superficielles des océans.

Elles peuvent aussi traduire des événements plus localisés, comme des arrivées d’eaux douces (fontes) ou des anomalies liées à une exceptionnelle pluviosité, ou inversement, évaporation.

Un échantillon de glace polaire relativement riche en ¹⁸O (=> δ¹⁸O moins fortement négatif) témoigne d'une période plutôt chaude tandis qu'un échantillon plus pauvre en ¹⁸O (=> δ¹⁸O plus fortement négatif) témoigne d'une période froide.

Thermomètre isotopique, rapports isotopiques (δ¹⁸O)

5,1,3/ Climats du passé

1/ climat paléozoïque = ère primaire : Cam Or Si De Ca Pe

Reconstituer l’extension de la glaciation permienne à partir de la distribution des tillites.

Reconstituer un paléoclimat local à partir d’une variété d’indices paléontologiques ou géologiques en tenant compte de la paléo-latitude (ex : paléobiocénose des forêts carbonifères de Montceau-les-Mines par rapport à d’autres indices localisés à d’autres endroits de la planète).

Manuel p.306

Tillite : (moraine consolidée) conglomérat d'origine glaciaire, constitué d'éléments mal classés, emballés dans une matrice argilo-sableuse, signalant une période de glaciation.

https://www.profsvt71.fr/pages/terminale-spe-svt/les-climats-de-la-terre/variations-climatiques-anciennes.html

Moraine : amas de débris rocheux, érodé et transporté par un glacier ou par une nappe de glace.

pierres qui bougent : https://www.pourlascience.fr/sd/geosciences/le-mystere-des-pierres-mouvantes-elucide-11998.php

La forêt marécageuse de Montceau-les-Mines il y 300 millions d'années : http://blog.ac-versailles.fr/stratetik/public/e_education/XiaMontceau_les_Mines/XiaMontceau_les_Mines/La_foret_mareca_material.html

reconstitution paléotectonique : https://dinosaurpictures.org/ancient-earth/view/Dacentrurus#0

en video : https://youtu.be/g_iEWvtKcuQ?si=HG4lMJWCiJ4D8fmJ

phylogène : collection "Homininés"

1. sélectionner la collection "Homininés"

2. consulter les informations de quelques fossiles

3. comparer les fossiles

4. construire une matrice

5. polariser les états de caractères

6. trouver les états primitifs

7. choisir le taxon extragroupe

8. colorer les états primitifs suivant l'extragroupe

9. coder les états dérivés en colorant les cellules

10. trier la matrice, organiser le tableau

11. établir des parentés pour obtenir un arbre

12. organiser les données paléonthologiques

13. réaliser un compte-rendu

Comment un tissu peut-il être spécialisé dans une fonction particulière ?

4,1,2/ Les cellules spécialisées par une molécule universelle

1/ Tissus spécialisés au microscope

Observation de peaux au microscope : observer de près sa peau

video 3'21 : https://www.lemonde.fr/sciences/video/2016/07/06/plongee-au-c-ur-de-la-peau_4964615_1650684.html

photos :

https://www.microscopies.com/EXPORT/galerie -2.htm

https://www.ismphoto.com/index.php?page=galerie_aff&idgal=23

https://www.gettyimages.fr/photos/peau-microscope

https://www.sciencephoto.fr/images/skin

Un tissu est une structure composée de cellules qui effectuent une même tâche pour l’ensemble de l’organisme.

Il est possible de différencier plus de quatre types de tissus fondamentaux en s’appuyant sur leur mode de développement, leur structure et leur fonction :

1. Tissu épithélial Structure cellulaire superficielle ; recouvre les surfaces externes et internes du corps, des cavités organiques et des conduits et canaux (tissu de revêtement).

2. Tissus conjonctif et de soutien → donnent la forme de l’organisme et permettent son maintien. Tissu conjonctif (TC) : peut être lâche, dense, réticulaire ou adipeux. Tissu de soutien : cartilage et os.

3. Tissus musculaire

4. Tissus nerveux

5. tissus sanguins

6. tissus endocrine

7. tissus exocrine

Un organe est formé de différents types de tissus :
– le parenchyme : composé des cellules responsables de la fonction propre de l’organe ;
– le stroma ou compartiment interstitiel (du latin interstitium, compartiment intermédiaire) : forme l’ossature de l’organe, il contient du tissu conjonctif (TC), plus rarement du tissu épithélial et des cellules musculaires, ainsi que des vaisseaux et des nerfs.

L’espace intercellulaire est rempli d’une substance intercellulaire ou matrice extracellulaire→ échange de substances entre le sang et les cellules, fonction mécanique

https://www.elsevier.com/fr-fr/connect/concours-paramedicaux/les-differents-tissus-de-lorganisme

? dessinez les différentes cellules pour décrire leur particularité # spécialisation # spécialité => structures et fonctions

En anatomie, l’épiderme est la couche superficielle de la peau dont la surface est formée de cellules mortes kératinisées qui desquament. Son épaisseur est variable selon les endroits du corps (1 mm d'épaisseur pour les paumes des mains). Il est formé d'un tissu épithélial stratifié, kératinisé, pavimenteux, squameux et non vascularisé qui recouvre le derme (conjonctive recouvrant l'hypoderme, tissu profond de la peau). Les kératinocytes sont le principal type cellulaire représenté dans ce tissu, cellules extrêmement dynamiques qui subissent une prolifération et une différenciation permanentes aux termes desquelles elles se transforment en cellules mortes (cornéocytes), s'éliminant régulièrement par desquamation.

En botanique, l'épiderme est le tissu végétal superficiel formant une couche protectrice continue à la surface des parties aériennes d'une plante, tant que les structures sous-jacentes sont primaires (jeune tige, feuille, fleur...). Ses principales fonctions sont de prévenir les dommages mécaniques et de limiter des pertes d'eau, tout en permettant les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant (O2, CO2) et la transpiration. L'épiderme est parfois multistrate mais il est le plus souvent constitué d'une seule strate de cellules étroitement jointives, dépourvues de chloroplastes et dont la paroi externe est épaissie et rendue imperméable par un dépôt de cires et de cutine formant la cuticule. La cuticule est elle-même généralement recouverte de cire épicuticulaire fortement hydrophobe, et dont l'ultrastructure renforce parfois l'effet protecteur. La continuité de l'épiderme (surtout des feuilles) est interrompue par des pores, les stomates, permettant les échanges entre la plante et l'air ambiant. Chaque stomate est formé d'un petit orifice, l'ostiole, entouré d'une paire de cellules spécialisées, les cellules de garde, qui contrôlent son ouverture à la manière d'une valve et régulent ainsi les échanges gazeux et la transpiration. En fonction des espèces, certaines cellules se différencient pour former des excroissances ou des poils (trichomes), éventuellement glandulaires.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Épiderme_(anatomie)

? réaliser un tableau de comparaison entre peaux

peau végétale :

tissu	Cuticule	Epiderme		Parenchyme
cellules	0	Cellules épidermiques	stomates	Cellules chlorophylliennes
organites	0			chloroplaste
molécules	cires			chlorophylle
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ	PROTECTION	ÉCHANGES GAZEUX	PHOTOSYNTHÈSE

peau humaine :

tissu	Épiderme		Derme
cellules	Kératinocytes	Mélanocytes	Fibroblastes	neurones
organites		Mélanosomes	Réticulum
molécules	Kératine	Mélanine	Collagène & élastine	neurotransmetteur
FONCTIONS	IMPERMÉABILITÉ & PROTECTION	PROTECTION UV	RÉSISTANCE & ÉLASTICITÉ	COMMUNICATION

correc DS

4/ Analyse moléculaire

des molécules invisibles au microscope entourent les cellules :

collagène : https://libmol.org/ autour des cellules animales

cellulose : https://libmol.org/?libmol=118 autour de cellules végétales = fibres

MEC : https://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice_extracellulaire

Paroi : https://www.aquaportail.com/dictionnaire/definition/13276/paroi-cellulaire

matrice extracellulaire ou paroi

La matrice extracellulaire est constituée de différentes molécules qui, dans leur grande majorité, permettent l’adhérence cellulaire.

5,1,2/ Outils de mesure

c’est l’accumulation d’indices convergents qui permet à la communauté scientifique de reconstituer un modèle des climats passés. Ci-dessous la boitàOut' du paléoclimatologue.

1/ Températures

On constate que, depuis les années 1960, les anomalies de température par rapport à la température référence de l’année 1960 ont tendance à être de plus en plus positives. Autrement dit, la température semble globalement augmenter depuis 1960. Cette augmentation se limite à quelques dixièmes de degré, ce qui peut sembler anecdotique, mais qui cependant engendre des modifications environnementales de tout type.

2/ Peintures

Le peintre flamand Pieter Breughel nous montre dans son tableau des chasseurs dans la neige (1565), où l’on voit en arrière-plan des patinoires en plein air.

(Pieter Breughel. Winter Landscape with Skaters and Bird Trap. 1565. huile / toile 37 x 55,5 cm Brussels)

Le nom Groenland, signifie littéralement « Terre verte » était un pays où pouvaient paître les troupeaux des colonisateurs vikings. Les Vikings se sont installés au Groenland durant une phase de (relatif) réchauffement, nommé “l’optimum médiéval” aux alentours de l’an mil, où l’hémisphère Nord connut une longue série d’étés secs et chauds, particulièrement favorables aux récoltes, ainsi qu’un net recul des glaces à l’extrême nord de l’océan Atlantique.

Peintures rupestres Chauvet, Lascaux, Cosquer, Niau

site	i	date	époque
Le Portel		11.600 ± 150 BP	Magdalenian
Trois-Freres		13.000 ± BP
Rouffignac		13.000 ± BP
Niaux		14.000 ± 11.500 BP
Le Cap Blanc		15.000 ± 14.000 BP
Altamira		17.000 ± 13.000 BP
Cosquer (Phase 2)		19.000 ± BP	Solutrean
Lascaux		20.000 ± BP
Le Placard		21.000 ± 20.000 BP
Cougnac		25.000 ± 14.000 BP	Gravettian
Pech-Merle		25.000 ± 16.000 BP
Gargas		27.000 ± BP
Cosquer		27.000 ± BP
Chauvet		32.000 ± 30.000 BP	Aurignacian

La grotte Chauvet (36 000 ans) est une grotte ornée paléolithique située sur le territoire de la commune de Vallon-Pont-d'Arc (sud de l'Ardèche, France). Découverte en 1994, elle a d'abord été nommée grotte ornée de la Combe d'Arc (du nom du lieu-dit où elle se trouve) mais porte aujourd'hui le nom de son inventeur Jean-Marie Chauvet.

https://www.bradshawfoundation.com/clottes/index.php

3/ Vivant

l’aire de répartition d’un papillon dont le développement nécessite une température minimale. On constate que, depuis le début du XXe siècle, cette température a été atteinte dans des pays qui ne la présentaient pas habituellement. L’élévation de température permet donc la colonisation du Royaume-Uni par le Tircis qui va concurrencer les espèces endémiques et peut-être même les remplacer.

► Les vendanges correspondent à la période où les grains de raisin, arrivés à maturité, sont récoltés pour les transformer en vin. Cette maturité dépend notamment de l’ensoleillement reçu et de la température pendant l’été, saison de croissance du fruit.

4/ Eaux

Le glacier progressant vers la vallée dans les périodes froides : plus il fait froid, plus le front du glacier sera à faible altitude ; et, inversement, il remonte vers les sommets dans les périodes chaudes.

Le permafrost est une couche de sol qui reste gelée toute l’année pendant au moins deux années consécutives. Ces sols représentent presque 25 % des sols de l’hémisphère nord

La variation du niveau marin reflète le volume des océans et est déterminée par des marégraphes, puis complétée par de l’altimétrie satellitaire depuis 1993.

5/ Pollens

Le terme de « palynologie » (du grec : παλ́υνειν, répandre, saupoudrer, lui-même tiré de : π́αλη, farine, poussière pollinique), créé en 1944

Manuel p.297

TP observation de pollens au microscope : https://forum.mikroscopia.com/topic/242-la-jacinthe-pollen/ ; doc en pdf

Les grains de pollen et les spores des végétaux terrestres sont disséminés en grande quantité chaque année et ont une enveloppe résistant à la décomposition : ils s’accumulent donc dans les sédiments continentaux.

Certaines espèces végétales ne se développent que dans des climats particuliers. Les pollens produits lors de leur reproduction possèdent une paroi très résistante, ce qui favorise leur conservation. Certaines zones comme les tourbières conservent ainsi les pollens produits dans les environs au cours du temps. L’analyse des pollens en fonction de la profondeur, donc du temps, permet alors de reconstituer les climats du passé.

Diagramme pollinique simplifié de la tourbière de la Pile, proche de Lyon

On peut repérer deux périodes plus chaudes qui sont datées de –20 000 ans à l’actuel et de –105 000 ans à –65 000 ans. Avec le même raisonnement, on peut délimiter une seule période froide allant de –65 000 ans à –20 000 ans. L’époque la plus froide observable sur ce diagramme est située entre –25 000 ans et –20 000 ans où les herbacées sont les plus développées au détriment des arbres qui ne supportent pas les températures trop basses et négatives sur de longues périodes.

6/ Fossiles

paleo-, de παλαιός / palaiós, « ancien » ;

-ontos, de ὄντος / óntos, participe présent au génitif du verbe εἰμί / eimí, « être » : « étant » ;

-logie, de λόγος / lógos, « l'étude, le discours ».

La paléontologie peut être définie comme la science des fossiles

sciences participatives :

https://phosphatieres.com/

https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/Img689-2020-10-12.xml

https://www.agso.net/Les-phosphatieres-du-Quercy.html

https://geoltheque.obs-mip.fr/fichesortie/a-la-recherche-des-paysages-du-passe-dans-le-sud-quercy/

Un cénogramme est un graphique permettant de caractériser un biotope à partir de la masse des mammifères adultes qui l'habitent.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cénogramme

Graphique obtenu en disposant par ordre croissant de taille les espèces d'une communauté classées par groupe trophique.

https://vitrinelinguistique.oqlf.gouv.qc.ca/fiche-gdt/fiche/8463520/cenogramme

Il s'agit de représenter, en deux dimensions, les masses moyennes des adultes des espèces de mammifères répertoriées dans un milieu donné (les carnivores et chiroptères étant exclus). Les espèces sont classées par ordre décroissant de cette masse moyenne. On reporte chaque espèce dans un repère cartésien, l'abscisse correspondant au rang de l'espèce dans le classement, l'ordonnée au logarithme de la masse moyenne de l'espèce.

https://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/paleontologie-nous-mammiferes-1720/page/8/

L’Holocène est le nom donné à la période interglaciaire qui a succédé au dernier cycle glaciaire. Cette période tout de suite chaude par rapport à ce qui précède, a débuté il y a environ 12 000 ans et elle est encore en cours de nos jours. D’un point de vue archéologique, l’Holocène regroupe toute l’histoire postérieure au Paléolithique et commence avec celle du Mésolithique. L’environnement est tout d’abord transformé par le réchauffement climatique naturel et la reconquête végétale qui l’accompagne. Depuis le Néolithique et l’invention de l’agriculture, l’impact de l’homme sur l’environnement s’amplifie en lien avec l’augmentation de la population. Sur le site d’Étiolles, cette période néolithique est marquée par des couches de colluvions, c’est-à-dire des sédiments déposés en bas de pente suite à l’érosion, ici principalement agricole.

Paléolithique : Période de la Préhistoire. On distingue : le Paléolithique inférieur (780 000 ans à 250 000 ans en Europe), le Paléolithique moyen (250 000 à 35 000), le Paléolithique supérieur (35 000 à 9500 ans).

https://archeologie.culture.gouv.fr/etiolles/fr/node/6565#holoc_ne_4642

L’anthropocène est un ensemble de transformations environnementales dues aux activités humaines ayant des conséquences sur l’habitabilité de la planète, pour les humains et le reste de la biodiversité.

principe d’actualisme

"Théorie postulant que les lois régissant les phénomènes géologiques actuels étaient également valables dans le passé" Foucault & Raoult Dictionnaire de Géologie, Masson.

La paléoécologie (paléo = ancien) se base fréquemment sur l'écologie des espèces actuelles pour reconstituer un paléoenvironnement. Par exemple, la découverte de Foraminifères planctoniques ou de Radiolaires  dans une strate conduira à émettre l'hypothèse que les sédiments qui les contiennent se sont déposés en milieu marin. En effet, les espèces actuelles correspondantes sont sténohalines (= vivant dans une eau à salinité bien définie) et ne se rencontrent pas dans des eaux peu ou pas salées.

Un tel raisonnement implique d'admettre que les espèces considérées vivent actuellement dans le même milieu que par le passé. L'hypothèse formulée doit être testée par confrontation avec les autres indices dont on dispose (minéralogiques, lithologiques...)

Certaines espèces peuvent alors être considérées comme des témoins de milieux de sédimentation : on parle alors de fossiles de faciès.

Exemples d'application du principe d'actualisme :

• estimation de la profondeur de la mer de la craie

• température de la mer de la craie

https://svt.ac-versailles.fr/IMG/archives/docpeda/banques/Limay/docs/actualis.htm

Exploiter des bases de données pour reconstituer les paléoceintures climatiques.

https://cache.media.eduscol.education.fr/file/SVT/16/2/RA20_Lycee_G_T_SVT_Theme2_BaseDonneesPaleontologique_1313162.pdf

Paleobiology Database (PBDB) est un site internet public, développé depuis 2000 et soutenu par la NSF1, permettant l’exploitation d’une base de données très riche de paléontologie.

Cette base de données paléontologique est le fruit du travail collaboratif et pluridisciplinaire de chercheurs du monde entier.

Accès à Paleobiology database (pbdb)

Le lien : https://paleobiodb.org/

7/ Sédiments

Manuel p.299

TP observation de microfossiles au microscope

Le carottage consiste à récupérer un volume (souvent un cylindre) de sédiment en place, c'est-à-dire enconservant l’intégrité et la position des différentes couches qui le composent. Le principe est simple : on fait entrer un tube creux dans le sédiment puis on le remonte. Les carottes sont coupées en deux dans la longueur : une moitié est utilisée pour analyse,

l’autre est conservée pour archive.

Il existe ainsi plusieurs carothèques dans le monde, dont une au CNRS à Gif sur Yvette.

Les carottes sont étiquetées, emballées dans un film plastique et protégées dans un tube en plastique.

Les carottes sont coupées en deux dans la longueur : une moitié est utilisée pour analyse, l’autre est conservée pour archive.

Il existe ainsi plusieurs carothèques dans le monde, dont une au CNRS à Gif sur Yvette.

Les carottes sont étiquetées, emballées dans un film plastique et protégées dans un tube en plastique.

Sur le navire sont réalisées différentes observations et mesures :

• Description de la carotte

• Analyse spectrale

• Photographie

• Analyse des propriétés physiques

• Echantillonnage

• Observation de la fraction supérieure à 150µm, après lavage et tamisage (observation des microfossiles)

Plus tard à terre, d’autres études pourront être réalisées à partir des carothèques.

Différentes équipes vont sur le même échantillon obtenir des données diverses et complémentaires qui vont permettre de reconstituer les conditions du dépôt : les assemblages de fossiles, les concentrations en diverses isotopes, la nature des sédiments…

On pourra retrouver la température de l’eau, le sens du courant…

Les boues sont des sédiments fins (grain ≤ 64µm).

En domaine océanique, on distingue :

— les boues calcaires, à Globigérine,

— les boues siliceuses, à Radiolaires, à Diatomées

— les boues rouges des grands fonds, essentiellement formées d’argiles.

Les sédiments océaniques profonds sont un mélange d’apports éoliens (poussières continentales, notamment désertiques, transportées par le vent qui se déposent dans l’océan), de particules transportées par les courants (sédimentation hémipélagique) et de particules d’origine biologique produites près de la surface et qui sédimentent à la mort des êtres vivants (sédimentation pélagique).

La sédimentation peut être carbonatée :

• Ptéropodes

• Coccolithophoridés

• Foraminifères

La sédimentation peut aussi être siliceuse :

• Radiolaires

• Diatomées

La sédimentation pélagique a pour origine la zone photique de l’océan, c’est-à-dire la zone sous la surface dans laquelle la lumière est présente. Elle est estimée à quelque chose de l’ordre de 100 à 200 tests/ m2/jour.

La craie est formée de Coccolithophoridés à 90 % , végétaux unicellulaires très petits (2 à 10 µm) aux squelettes calcaires.

Les coccolithophoridés, présents sur Terre depuis plus de 200 Millions d’années, sont des algues unicellulaires exclusivement marines. Ces microalgues font partie du nanoplancton, c'est-à-dire que leur taille est comprise entre 5 et 50 microns. Elles se caractérisent par leur squelette externe en carbonate de calcium. Cette sorte de « coquille » appelée la coccosphère est composée de plus petits éléments sphériques : coccolithes.

Coccolithophoridés, algues unicellulaires de petite taille (0,01mm) entourés d’une enveloppe sphérique (Coccosphère) formée d’un assemblage de plaques calcaires généralement en forme de disques (Coccolithes).

On distingue selon le nombre de loges

— Les Foraminifères uniloculaires,

— Les Foraminifères biloculaires,

— Les Foraminifères pluriloculaires (parmi lesquels les Fusulinidés, les Miliolidés et les Nummulitidés). Les Globigérinidés sont un groupe de Foraminifères dont la taille est de l’ordre de 0,5 à 1mm. Ils sont particulièrement abondants au voisinage de l’Equateur.

Le test est facilement conservé dans les sédiments et leur abondance ainsi que leur sensibilité aux conditions environnementales en font d’excellents marqueurs stratigraphiques et climatiques.

Le terme de microfossile s’applique à des fossiles ne pouvant s’étudier qu’à la loupe ou au microscope.

Les foraminifères sont présents dans les océans depuis au moins 550 millions d’années, et nombreux à l’état de fossile dans les sédiments marins. L’analyse de leurs coquilles et des matières qui les entourent permet d’en apprendre beaucoup sur les conditions du milieu.

Reconstituer un climat avec les Foraminifères

— Abondance dans le sédiment et diversité : le contenu des sédiments dépend de leur latitude d’origine :

• Aux latitudes tropicales, le sédiment est très riche en micro fossiles, et la fraction détritique est négligeable ou absente. On observe de nombreux Globigérinidés, de tailles et de formes diverses. La biodiversité est importante.

• Aux latitudes polaires, le sédiment présente une fraction détritique supérieure ou égale à 50%. Les fossiles sont rares et de taille réduite. La biodiversité est limitée.

On pourra donc en première approximation utiliser comme règle pour reconstituer le climat que plus les eaux sont chaudes, plus les microfossiles sont abondants, grands et divers et la fraction détritique réduite.

La réduction de la part du détritique par rapport au biogénique s’explique par deux phénomènes :

- d’une part les êtres vivants sont de plus en plus abondants lorsqu’on va vers les zones chaudes. Il y a donc une sorte de dilution du détritique par le biogénique. C’est une diminution relative.

- la fraction détritique correspond à ce qui est abandonné par les glaces, donc plus on s’éloigne des zones polaires, moins il y en a de façon absolue.

On peut dans certains cas distinguer au niveau macroscopique dans une carotte les périodes chaudes et les périodes froides : plus il y a de biogénique, donc de carbonate, plus le sédiment est clair, et plus il y a de détritique, plus il est foncé.

— Le sens d’enroulement des coquilles des Foraminifères s’observe sur la face ventrale, c’est-à-dire du côté où se trouve l’ouverture et se lit du proloculum (la première loge) vers l’ouverture.

Par exemple : enroulement dextre (sens inverse des aiguilles d’une montre).

Le sens d’enroulement peut être différent en fonction de facteurs environnementaux tels que la température. Ainsi Neogloboquadrina pachyderma est un foraminifère dont l’enroulement du test (coquille) est :

à enroulement dextre (vers la droite) lorsque l’eau de surface est chaude.

à enroulement senestre (vers la gauche) lorsque l’eau de surface est froide.

La détermination du sens d’enroulement permet donc dans une certaine mesure de reconstituer des variations climatiques.

— Les préférences écologiques des différentes espèces de Foraminifères

La répartition des Foraminifères est liée à la température de l’eau, et constitue donc un indicateur de la température :

Par exemple : les globigérines se répartissent dans les eaux chaudes. Les radiolaires par contre se répartissent dans les eaux froides, donc aux latitudes plus élevées.

De manière plus fine dans l’Atlantique nord actuellement, on peut répartir les Foraminifères en cinq grandes provinces et associer à chaque province une ou plusieurs espèces de Foraminifère :

Groupe Espèces

Arctique Neogloboquadrina pachyderma (senestre)

Subarctique N. pachyderma (dextre), Globigerina bulloides, G quinqueloba

Subtropical Globigerinoides ruber

La température de surface variant avec la saison, la répartition en latitude des Foraminifère va aussi varier saisonnièrement. Il ne faudra donc pas s’étonner de voir dans un même sédiment des espèces de climat différent, l’une ayant pu se déposer l’été, l’autre l’hiver.

Denisovans

text 262 words : https://www.newscientist.com/article/mg24933192-500-the-other-humans-the-emerging-story-of-the-mysterious-denisovans/

video 19'40 : https://youtu.be/spjH7wqms9g?si=8BRfmATaN23YZJkP Humans May Be Far Older Than We Thought

Denisovans were an enigmatic human species that, until recently, had only been identified thanks to DNA from fragmentary fossils, including a finger and a jaw bone. More recently, a spectacular skull found in Harbin, China, has enabled us to put a face to this mysterious species and potentially give the Denisovans a new name: Homo longi, or Dragon Man. But it didn't stop there. Three more skulls uncovered in Yunxian, China, are upending everything we know about human evolution. These 1-million-year-old artefacts offer a tantilising hint that Homo sapiens may be much older than previously thought and suggest we may be looking in the wrong time and place to find Ancestor X, the relative that modern humans, Neanderthals and Denisovans all decend from. Join paleoanthropologist, Ella al-Shamahi as we explore the story of Denisovans and how they are changing everything we know about human evolution. 00:00 Intro 01:25 The Human we Found in DNA 03:19 The Skull Hidden in a Well 06:08 The Family Tree Problem 12:52 What Were Denisovans Really Like? 16:40 Why Are We the Only Humans Left?

2/ Variation des paramètres orbitaux

Mettre les variations temporelles des paramètres orbitaux, définis par Milankovitch, en relation avec les variations cycliques des températures.

rappels :

sphéricité+rotation+inclinaison

Manuel p.300

Les cycles de Milankovitch sont des variations cycliques de paramètres de l'orbite de la Terre (les paramètres de Milankovitch) qui engendrent des variations du climat terrestre.

Les principaux cycles sont :

• le cycle de l'excentricité : il s'agit de la variation de la forme de l'orbite terrestre, qui oscille entre une forme plus circulaire et une forme plus elliptique. Le cycle principal a une période d'environ 400 000 ans et des cycles secondaires de l'ordre de 100 000 ans ;

• le cycle de l'obliquité : il s'agit de la variation de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport à son orbite. Ce cycle a une période d'environ 41 000 ans ;

• le cycle de la précession des équinoxes : il s'agit de la variation de l'orientation de l'axe de rotation de la Terre. Ce cycle a une période d'environ 26 000 ans.

cycles de Milankovitch

La répartition en latitude des climats et l'alternance des saisons sont des conséquences de la

• sphéricité de la Terre, et de sa

• rotation autour d'un axe

• incliné par rapport au plan de révolution autour du Soleil.

3/ Variations des masses atmo&hydrosphériques

https://www.ventusky.com/

https://earth.nullschool.net/#current/wind/surface/level/orthographic=-38.04,25.98,330

Exploiter la carte géologique du monde pour calculer les vitesses d’extension des dorsales

https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/tectoglob3d/-> geological map -> sea floor age

tectonique des plaques, circulation océanique

la variation de la position des continents a modifié la circulation océanique

la circulation océanique modifie la circulation atmosphérique

4/ Effet de serre & cycle du Carbone

Mobiliser les connaissances acquises sur les conséquences des activités humaines sur l’effet de serre et sur le cycle du carbone.

Mobiliser les acquis antérieurs sur le cycle du carbone biosphérique et les enrichir des connaissances sur les réservoirs géologiques (carbonates, matière organique fossile) et leurs interactions.

Manuel p.286-289

cours enseignement scientifique schéma-bilan-global

Notions qui ne sont pas redéveloppées en enseignement de spécialité mais les acquis sont attendus :

• la distinction entre climat et météorologie,

• le mécanisme de l’effet de serre, gaz à effet de serre,

• le cycle biogéochimique du carbone

• l’étude du réchauffement climatique

• l'albédo = rapport entre la quantité d’énergie réfléchie et la quantité d’énergie incidente

D’environ 1°C en 150 ans, le réchauffement climatique observé au début du XXI^e siècle est corrélé à la perturbation du cycle biogéochimique du carbone par l’émission de gaz à effet de serre liée aux activités humaines.

netographie

video 7'24'' : https://www.hatier-clic.fr/miniliens/mie/2020/9782401073401/est_c02_act2_classe_inversee.mp4

http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo/variations/paleoclimats/syntheses/variations-du-climats/astro/milanko9.htm

https://aurelienb.pagesperso-orange.fr/HTML/milankovitch/index.htm

http://aurelienb.pagesperso-orange.fr/downloads/MILAN.pdf

logiciel slimclimat : http://www.lmd.jussieu.fr/~crlmd/simclimat/

évaluation

EXERCICE 1 : (7 points) Bac Général Spé SVT 2023 – Amérique du Nord Sujet 1

Cycle du carbone et variations climatiques passées

Le cycle du carbone est constitué de flux entre les grandes enveloppes terrestres : la biosphère, la lithosphère, l’atmosphère et l’hydrosphère. Ces échanges sont à l’origine de la modification des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Montrer comment les modifications des flux de carbone ont pu intervenir sur les changements climatiques à l’échelle des temps géologiques.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé soit étayé par des expériences, des observations, des exemples…

EXERCICE 1 : (7 points) Bac Général Spé SVT 2023 – Métropole Sujet 1

Climat et utilisation des combustibles fossiles 

En 150 ans, les émissions anthropiques de CO₂ sont passées d’environ 1 Gigatonne par an (Gt.an^-1) à environ 34 Gt.an^-1, expliquant en grande partie le réchauffement climatique actuel.

Ces émissions sont entre autres dues à l’utilisation de combustibles fossiles comme le charbon, roche sédimentaire dont les principaux gisements se sont formés à partir de forêts du Carbonifère.

Montrer que le réchauffement climatique actuel est en partie lié à l’utilisation par l’être humain de l’énergie solaire du passé. 

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des expériences, des observations, des exemples pour appuyer votre exposé et argumenter votre propos.

Le phénotype étendu est un concept imaginé par Richard Dawkins et présenté dans un ouvrage éponyme [gr. ε ̓πω ́νυμος « attribué comme surnom », composé de επι ́ « sur » et de ο ́νομα « nom »], The Extended Phenotype, 1982, selon lequel le phénotype ne doit pas être limité au résultat de l'expression des gènes par les processus biologiques (synthèse des protéines, la croissance des tissus) mais étendu à toutes les manifestations qui en découlent, y compris celles qui passent par l'activité du système nerveux central et plus généralement par le comportement de l'animal dans son environnement.

5/ Parenté des primates passés

Positionner quelques espèces fossiles dans un arbre phylogénétique, à partir de l'étude de caractères.

Analyser des arguments scientifiques qui ont permis de préciser la parenté de Homo sapiens avec les autres Homo, et notamment la parenté éventuelle avec les Néandertaliens ou les Dénisoviens.

trier les cartes d'identité des fossiles rencontrés

Manuel p.226-27

5/ LES CLIMATS DE LA TERRE

Depuis 150 ans, le climat planétaire présente un réchauffement d’environ 1°C. Les scientifiques pointent le fait que ce changement climatique a des conséquences importantes déjà observables sur la météorologie, la biosphère et l’humanité. L’objectif de ce thème est de s’approprier les outils nécessaires pour appréhender les enjeux climatiques contemporains en établissant des comparaisons avec différents exemples de variations climatiques passées. Il s’agit en particulier de comprendre que les méthodes d’étude et les mécanismes expliquant les variations constatées peuvent être de natures différentes. Certains mécanismes, déjà étudiés, sont réactivés dans ce contexte. Après avoir compris les causes et la dynamique des variations climatiques passées et mobilisé ses acquis précédents (cycle du carbone, effet de serre, circulation océanique…), on peut aborder les enjeux contemporains liés au réchauffement climatique : ses conséquences sur la biosphère et l’humanité, mais aussi les possibilités envisagées en matière d’atténuation et d’adaptation. L’étude du réchauffement climatique, celle de ses causes mais aussi de ses conséquences sur l’atmosphère et sur les océans sont abordées en complémentarité par l’enseignement scientifique dispensé en classe terminale.

5,1/ LES VARIATIONS CLIMATIQUES PASSÉES

Objectifs : pour comprendre les variations climatiques,

• identifier les méthodes de mesure les plus adéquates,

• comprendre les mécanismes potentiellement responsables de ces évolutions et

• acquérir une idée générale de l’amplitude thermique des variations climatiques reconstruites depuis le début du Paléozoïque.

• être capable de formuler des hypothèses explicatives sur les spécificités du réchauffement climatique à la lueur de ses connaissances des climats passés.

• exercer un regard critique sur tous les biais d’interprétation pouvant affecter la compréhension de systèmes complexes impliquant de nombreux phénomènes.

Liens : SVT – classe de seconde : érosion des paysages, enseignement de spécialité en classe de première : services écosystémiques ; enseignement scientifique en classe de première : Soleil, source d’énergie. Physique-chimie, enseignement de spécialité en classe terminale : réactions chimiques, isotopes ; mathématiques, enseignement de spécialité en classe terminale, mathématiques complémentaires, enseignement optionnel en classe terminale : modélisation statistique.

5,1,1/ Causes du climat

1/ Météo & climat

Distinguer des données relevant du climat d’une part, de la météorologie d’autre part.

Manuel p.50

https://www.ventusky.com/

https://www.infoclimat.fr/cartes/observations-meteo/temps-reel/temperature/france.html

https://www.lelivrescolaire.fr/page/4822475

https://www.lelivrescolaire.fr/page/16121207

La confusion entre météorologie et climatologie est très répandue ce qui conduit à des raisonnements et des conclusions fausses. Il est donc nécessaire de savoir distinguer l’un de l’autre.

Météorologie : étude des phénomènes atmosphériques	Climatologie : étude du climat
μετεωρολογια « traité sur les corps ou les phénomènes célestes »	κλιμα « inclinaison du ciel »
Météorologie : étude des paramètres atmosphériques à un instant donné pour essayer de prévoir à court terme (quelques jours) les variations de ces paramètres.	Climatologie : étude sur le long terme des variations du climat global ou local. Un climat est défini sur une période de trente ans actuellement, mais peut concerner des temps plus longs pour les climats du passé (siècles, millénaires, etc.).
Pour la météorologie, les prévisions sont de l’ordre de l’heure à la semaine ( pour les agriculteurs,deux semaines), et sur une zone très localisée : une ville, une région au maximum.	Pour la climatologie, les prévisions ou les conclusions concernent un mois au minimum jusqu’au millénaire voire plus. Et cela pour une région et jusqu’au globe complet.

Appareil	Mesure	Unité
thermomètre	température	°C, F, K
baromètre	pression	Pa, bar, atm, mmHg
hygromètre	hygrométrie	% eau
pluviomètre	pluviométrie	mm
célomètres	nébulosité	Octas, dixième
anémomètre	vitesse des vents	km/h
girouette	direction des vents	°

Hygrométrie : mesure de l’humidité relative, correspondant à la quantité d’eau présente sous forme de vapeur dans l’air. À 100 %, il pleut.

Nébulosité : proportion du ciel couvert par les nuages.

Pluviométrie : mesure du volume des précipitations sur une période et une surface données.

La climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires…).

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques locaux qu’elle prévoit à court terme (jours, semaines).

Météo et climat sont définis par un ensemble de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée. Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, l’hygrométrie, la pluviométrie, la nébulosité, la vitesse et la direction des vents. Météo et climat utilisent les mêmes paramètres mais sur échelle de temps et espace différentes.

2/ Variation des paramètres orbitaux

Mettre les variations temporelles des paramètres orbitaux, définis par Milankovitch, en relation avec les variations cycliques des températures.

rappels :

sphéricité+rotation+inclinaison