Quelle est la composition de la lithosphère ? 2,1- Définition et évolution de la lithosphère

A3/ Utilisation des vitesses des ondes sismiques pour comprendre la composition de la lithosphère

© ondes vitesses.odg

Manuel p119

http://www.jeulin.fr/fr/a-a1000004856-edc1000005/ressource/1001176/TP-Mesure-de-la-vitesse-de-propagation-des-ondes-sismiques-dans-differentes-roches.html

http://svt.ac-montpellier.fr/spip/spip.php?article326

http://www.pierron.fr/ressources/fichestp/1ereS_svt/CSVT-107-Les_croutes_terrestres.pdf

http://ftpaster.unice.fr/docs/Acti_peda/070403_075104-2/Caract%C3%A9ristiques%20des%20ondes.pdf

http://www.edusismo.org/docs/acti_peda/070623_174103-1/ondes_sismiques_propagation.pdf

la vitesse de propagation d’ondes varie à travers des matériaux de nature différente => consistance + composition minéralogique et chimique

Lithosphère = croûte + manteau supérieur = dur et cassant

Asthénosphère = manteau moyen = solide mais ductile

croûte océanique : basalte et de gabbro

croûte continentale : granite.

manteau : péridotite.

13 janvier

Pétrographie = minéralogie = étude des roches et minéraux qui les composent

A4/ Classification des roches

© fiche id°

Diap \roches.odp

3 types de roches :

1 - Les roches Sédimentaires

Caractéristiques : sédiments + ciment → strates

Formation : érosion - transport - sédimentation (/gravité, /solubilité) - diagénèse (compaction, pression, ciment)

- érosion => détritiques : conglomérats (graviers > 2mm), grés (sables), argilites (argiles < 64 µm), ...

- précipitation => chimiques : calcaire CaCO₃, sel NaCl, ...

- fossilisation => biogéniques : charbon, pétrole, ...

Les roches sédimentaires sont à l'origine d'une accumulation de sédiments d'origine détritique, biologique ou chimique, cimentés entre eux par des éléments chimiques ayant précipité, et par compaction sous le poids des couches supérieures.

2 - Les roches magmatiques

Caractéristiques : cristaux +/- verre

Formation :

- refroidissement en surface => rapide => verre + cristaux = Volcanique

- magma riche en Fe+Mg => fluide => Volcanique effusif : basalte

- magma riche en SiO₂ => visqueux => Volcanique explosif : rhyolite

- refroidissement en profondeur => lent => cristaux joints = Plutonique : granite, gabbro, péridotite

Ces roches sont formées de minéraux et/ou de verre. Les roches magmatiques sont formées à partir de la cristallisation d'un magma plus ou moins rapidement : les roches plutoniques sont formées en profondeur, lentement et sont donc entièrement cristallisées, leur structure est grenue ; les roches volcaniques sont formées en surface, rapidement et sont donc formées de verre contenant plus ou moins de cristaux, leur structure est microlit(h)ique.

3 - Les roches Métamorphiques

Caractéristiques : cristaux modifiés, orientés → schistosité

Formation :

- de contact : cornéennes, schistes

- régional : schistes, marbres, gneiss, quartzites, amphibolites, ...

Les roches métamorphiques sont formées à l'état solide, sous l'influence de la température et de la pression. Les minéraux ont enregistré les contraintes que la roche a subie.

§ Comment la biodiversité a-t-elle pu être modifiée au cours de l'évolution ?

§ Rappels de 2nde sur la biodiversité

Biodiversité.odp

à partir de : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbiodiv/index.php?pid=decouv_chapA_p1_f1 ; http://www.mnhn.fr/mnhn/geo/biodiversite-crises/index.htm

Chuck Norris :http://www.chucknorrisfacts.fr/index.php

photos des expéditions Tara 2012 et Santo 2006: http://oceans.taraexpeditions.org/fr/photos-videos/galerie.php?id_page=13&id_keyword=13 ; http://www.ird.fr/recherche/santo2006/blog/ ; http://www.ird.fr/recherche/santo2006/index.htm

photos Arthus Bertrand : http://www.yannarthusbertrand2.org/index.php?option=com_datsogallery&Itemid=27&func=detail&catid=3&id=1005&p=1&l=1280

film BBC « Terre », partie sur les jungles

conférence de Patrick Blandin : http://plateforme-depf.mnhn.fr/mod/resource/view.php?id=1279

dossier http://plateforme-depf.mnhn.fr/course/view.php?id=47

Bilan des acquis

biodiversité à différentes échelles et relations de cause à effet entre la biodiversité à l’échelle des organismes et la biodiversité génétique

• notion de biodiversité à différentes échelles, et relations de cause à effet entre la biodiversité à l’échelle des organismes et la biodiversité génétique
• ◦ le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire, lui-même induit par le phénotype moléculaire
• ◦ le phénotype moléculaire dépend du patrimoine génétique de la cellule et de la nature des gènes qui s’expriment sous l’effet de l’influence de facteurs internes et externes variés
• ◦ l’expression d’un phénotype dépend donc du génotype et de l’environnement
• les mutations sont la source aléatoire de la diversité des allèles, fondement de la biodiversité
• • notion de caractères héréditaires, transmis lors de la reproduction sexuée, et modalités de cette transmission
• • possibilité de survenues d’anomalies lors du déroulement de la méiose, conséquences de ces anomalies, pour l’individu, mais aussi dans un contexte d’évolution du vivant
• • notion de plan d’organisation (des vertébrés)
• • notion d’homologie moléculaire (utilisées pour établir des relations de parentés)

§ Comment la biodiversité a-t-elle pu être modifiée au cours de l'évolution ?

2,3/ L'évolution des espèces / de la biodiversité

Qu'est-ce qui fait évoluer ?

2,3,1/ Forces évolutives

A1 : Confrontation de deux allèles

ouvrir sur le réseau interne (classe - travail)  le document : TS_Palu_Drepano.odt

Paludisme et hémoglobine : http://genet.univ-tours.fr//gen001700_fichiers/htm/gen12ch8b.htm

http://www.larecherche.fr/actualite/sante/paludisme-hemoglobine-01-01-2012-70621

Pression du milieu, concurrence, survie, descendants

autre exemple : phalène du bouleau : http://genet.univ-tours.fr//gen001700_fichiers/htm/ch8a/gen12ch8aec1.htm

A2 : Simulation de la dérive génétique

Simulation avec littorines en 2ndes

logiciel Constantino : http://www.ac-nice.fr/svt/productions/fiche.php?numero=73

Effectuer 4 tirages (2 couleurs / 10 individus puis 100 individus ; 5 couleurs / 10 individuds puis 100 individus) , suivre sur plusieurs générations et noter le nombre de générations nécessaires pour obtenir une population uniforme (toutes les boules de la même couleur).

logiciel Fusin : http://svt.ac-rouen.fr/tice/animations/fusin/derive_genetique.swf

logiciel évolution allélique à télécharger : http://www.ac-nice.fr/svt/productions/fiche.php?numero=52

dérive génétique : modification aléatoire de la fréquence des allèles dans une population.

Elle est d'autant plus forte que la population est petite

A3 : Simulation de la séléction naturelle

Jeu Constantino /Phalène : http://www.ac-nice.fr/svt/productions/html5/phalenes/index.htm

afficher les graphiques et interpréter

Jeu SCI / Darwin : http://www.sciencechannel.com/games-and-interactives/charles-darwin-game.htm

Jeu Colorado / lapins : http://phet.colorado.edu/en/simulation/natural-selection

sélection naturelle : filtre à allèles par l'intermédiaire du milieu, de la reproduction, de l'alimentation, de la prédation, …

§ Comment les êtres vivants se sont-ils diversifiés au cours de l'évolution ?

A7 : Exemples de diversifications comportementales

Diapo : \diversifications comportementales.odp

Ethologie : étude du comportement animal

Des singes lavent des patates depuis quelques générations : http://sfeca.fr/LeconsEtho/macaques/macaques/media/Traditions.pdf

Utilisation d’outils chez certains primates (notion de « culture » chez les chimpanzé par exemple) : http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/zoologie/d/les-chimpanzes-ont-bien-un-embryon-de-culture_13322/ ; http://www.larecherche.fr/savoirs/portfolio/apprentissage-chimpanzes-01-11-2006-81855

Diversification de populations d’oiseaux en fonction du chant : notamment chez les oiseaux-chanteurs ou oiseaux oscines (des études ont été réalisées chez la Paruline à sourcils blancs ou encore chez le Diamant mandarin) : http://universitepopulaire-sael-montelimar.fr/Files/conference_de_nicolas_mathevon.pdf

danse des paradisiers : http://youtu.be/YTR21os8gTA

comportements nouveaux / diversifications comportementales

notion « d’empreinte » : processus d’apprentissage mis en jeu pendant le développement des jeunes et qui produit une modification durable d’un comportement. Cette empreinte pourrait être héritable, bien qu’elle ne soit pas génétique. Cette héréditabilité ne se fera que si l’empreinte affecte la valeur sélective.

B22 : Processus de diversification du vivant  / Évolution des individus

1. L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à expliquer la totalité de la diversification génétique des êtres vivants. D'autres mécanismes de diversification des génomes existent : hybridations suivies de polyploïdisation, transfert de gène (transgénèse) par voie virale, etc.
2. S'agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l'intensité d'expression de gènes communs, plus que d'une différence génétique.
3. Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans modification des génomes : associations (symbioses par exemple).
4. Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d'une génération à l'autre par voie non génétique, est aussi source de diversité : chants d'oiseaux, utilisation d'outils, etc.

Mots clefs : homologies de séquences, mutations, brassage génétique, méiose, fécondation, hybridations, polyploïdisation, transfert viral, développement, variations intensité d'expression + chronologie, comportements nouveaux

§ Comment les êtres vivants se sont-ils diversifiés au cours de l'évolution ?

2,2,2/ diversifications non génétiques

A5 : Observation de lichens et de champignons / µscop

TS TP lichenECE.pdf

[mycos (grec) = fungus (latin) = champignon]

Symbiose [syn (grec) : ensemble + bio (grec) : vie] = association à bénéfice réciproque

lexique : http://labopathe.free.fr/symbioses.html

D/lichen.odp

A6 : Symbiose entre une algue et une salamandre

DIAPOophila et Ambistoma.odp

l'algue Oophila amblystomatis et la salamandre Ambystoma maculatum : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/98426822/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1160729734281#contenu ;

[ecto (grec) = ext // endo (grec) = int]

autres ex de symbiose :

• l’endosymbiose cnidaires/Dinoflagellés : http://www.sb-roscoff.fr/ETSymbioses2008/pdf/Biofutur/40-44-Furla299.pdf
• Les planaires (Convoluta roscoffensis) qui hébergent des chrlorelles dans leur mésoderme)
• Le ver géant Riftia et des bactéries autotrophiques – exemple d’endosymbiose
• Quand la symbiose « corallienne » prend le large : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4359.htm

• Les mycorhizes : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1794

mycorhizes.odg

BB-04.2016.odt

• tique et Lyme : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-tiques-et-bacteries-de-lyme-un-benefice-reciproque-32073.php

  © symbioses.doc

• Microbiote: des bactéries qui nous veulent du bien : https://lejournal.cnrs.fr/articles/microbiote-des-bacteries-qui-nous-veulent-du-bien
• Faecal bacteria cocktail treats superbug infection : https://www.newscientist.com/article/dn23061-faecal-bacteria-cocktail-treats-superbug-infection

• Origine symbiotique des chloroplastes et des mitochondries

Exemples de diversification du vivant non génétique
Coévolution

Quelle est la composition de la lithosphère ?

  A2/ Etude de la lithosphère par sismologie / logiciels sismolog, excel et densitométrie

Au début du 20ème siècle, la découverte de la discontinuité du Moho qui sépare le manteau et la croute, la mise en évidence de la distribution bimodale des altitudes et l’étude des ondes sismiques mettent en évidence une différence de roches entre la croute océanique, la croute continentale et les roches du manteau.

On a pu déterminer que la vitesse des ondes sismiques était plus importante dans le manteau que dans la croute  océanique, elle même plus importante que dans la croute continentale. La vitesse d’onde sismique est influencée par la densité des roches.

Problème : quelles sont les caractéristiques des roches du sous-sol des domaines continental, océanique et du manteau ?

Objectif 1 : Déterminer quelles roches appartiennent à quel domaine grâce à l’étude des densités.

Matériel :

- une balance

- deux éprouvettes graduées

- un bécher

- 3 échantillons de roches

Ressource 1: Tableau montrant la vitesse des ondes en fonction du domaine qui les traversent, (source : académie de Montpellier)

Roche appartenant au domaine :	Echantillon :	Vitesse des ondes
Continental	2	6,25
Océanique	1	6,75
mantellique	3	8

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée 5 min)

Proposer une démarche de résolution permettant de répondre au problème

Votre réponse s’accompagnera des résultats attendus

Appeler le professeur pour vérifier votre proposition

Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution

Mettre en œuvre le protocole pour montrer que la différence de vitesse dépend de la densité 

Appeler l’examinateur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.

Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer

Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer

Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème

Exploiter les résultats pour déterminer quels échantillons appartiennent à quel domaine grâce à l’étude de la densité.

Objectif 2 : Déterminer l’épaisseur du moho grâce à l’étude des ondes sismiques.

Matériel :

• logiciel sismolog
• Fichier excel

Détermination de la profondeur du Moho à partir de la lecture de sismogrammes :

Trajet des ondes directes et réfléchies depuis le foyer du séisme jusqu’à la station d’enregistrement

La détermination de la profondeur H du Moho est basée sur le trajet des deux trains d’ondes P recueillis par certaines stations : les ondes P directes et les ondes P indirectes (ondes PmP ayant subi une réflexion sur la discontinuité de Mohorovicic). À partir de la mesure du retard des ondes PmP par rapport aux ondes Pg, on obtient la valeur de H.

La formule mathématique conduisant au calcul du Moho à partir de la mesure du retard t (= TPmP – TP) des ondes PmP par rapport aux ondes P est :

V = vitesse des ondes P dans la croûte. On admettra que la croûte continentale propage les ondes P à la vitesse de 6,25 km.s-1.

Repérage des ondes PmP sur un sismogramme 

Informations sur le séisme du 19 janvier 1991 enregistré par la station  OG02 (Annemasse) :

profondeur du foyer = 11 km ; distance (station, épicentre) = 63,3 km

Protocole :

• Avec le logiciel Sismolog :

• Ouvrir le sismogramme (Fichier/ Ouvrir un séisme de la base) sélectionné le séisme du 19/01/1991.
• Désélectionner tous les tracés sauf OG02
• Pointer l’arrivée des ondes PmP (voir précautions ci-dessous) et déterminer le retard des ondes PmP, en secondes, par rapport aux ondes P directes.

• Avec le tableur : saisir toutes les données utiles et calculer la profondeur du Moho

Résultats & CORRECTION

Roche appartenant au domaine :	Echantillon :	Vitesse des ondes	Densité	Échantilon
Continental	2	6,25	2,7	granite
Océanique	1	6,75	2,9	basalte
mantellique	3	8	3,	péridotite

Séisme du 19/01/1991 :

Sismogramme reçu par la station OG02 (Annemasse).

Profondeur focale h = 11 km
Distance épicentrale Δ = 63,3 km

Arrivée des ondes P à 3 h 12 min 15,580 s
Arrivée des ondes PMP à 3 h 12 min 18,540 s
Arrivée des ondes S à 3 h 12 min 23,080

Retard des ondes PMP δt = 2,96 s
Profondeur du Moho H = 32,1 km

2,95- à 3,02 seconde de retard => entre 31 et 31.5 km de profondeur du Moho.