Bac S – Sujet de SVT – Amérique du Nord 1ère PARTIE : (8 ...€¦ · Chaque trait indique un lien social, c’est-à-dire les observations d’un individu en présence d’un

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Bac S – Sujet de SVT – Amérique du Nord 1ère PARTIE : (8 points). Le domaine continental et sa dynamique.

Le magmatisme en zone de subduction

Expliquer la production de croûte continentale au niveau d’une zone de subduction.

L’exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion et sera accompagné d’un schéma de synthèse. 2ème PARTIE – Exercice 1 (3 points). Génétique et évolution.

Montrer que la transmission du comportement de pêche lobtail feeding chez les baleines à bosse est uniquement due à un apprentissage. Document de référence : Des comportements favorables à la pêche chez la baleine à bosse dans le Golfe du

Maine (Etats-Unis d’Amérique).

En 1980, alors qu’il étudie le comportement de pêche des baleines à bosse dans le Golfe du Maine, le cétologue Mason Weinrich repère un individu qui, juste avant de plonger et produire des bulles (bubble feeding) frappe violemment la surface de l’eau avec sa queue (lobtail feeding).

Ces comportements permettent de produire un rideau de bulles qui regroupe les poissons ce qui facilite leur capture.

Photographie de lobtail feeding Allen, Ocean Alliance

Document 1 : Développement du comportement de lobtail feeding au sein de plusieurs groupes de baleines

À partir de 1979, suite à la disparition des harengs dans le Golfe du Maine, les baleines à bosse se

mettent à consommer des lançons, proies plus difficiles à regrouper.

D’après Allen et al. Science 340


Document 2 : Taux d’apprentissage du comportement de lobtail feeding comparés pour différents paramètres chez la baleine à bosse

Taux d’apprentissage (en unités arbitraires)


Document 3 : Représentation des réseaux sociaux chez les baleines à bosse du Golfe du Maine :

Principe de la construction du graphique : chaque trait indique un lien social, c’est-à-dire les

observations d’un individu en présence d’un ou de plusieurs autres individus. Les individus ayant le plus de liens sociaux ont été placés au centre du graphique ce qui génère un fond noir par superposition des différents traits.



2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement Obligatoire). 5 points. Génétique et évolution.

À partir de l’étude des documents et des connaissances, présenter les arguments en faveur d’une coévolution entre Centropogon nigricans et Anoura fistulata. Document de référence : une fleur de Centropogon nigricans visitée par une chauve-souris du genre Anoura

en Équateur.

Muchhala, Nature 444

Document 1 : Organisation de la fleur de Centropogon nigricans

*L’ensemble des pétales forme la corolle de la fleur, le pistil et les étamines sortent de la corolle.

D’après Muchhala, Nature 444

Document 2 : L’efficacité de la pollinisation de Centropogon nigricans par Anoura fistulata

On réalise une expérience sur des fleurs de Centropogon nigricans dont la corolle est de longueur normale ou raccourcie. Les longueurs du pistil et des étamines restent inchangées.

On mesure alors les prélèvements et les dépôts de pollen réalisés par 4 chauves-souris de l’espèce Anoura fistulata.

D’après Muchhala et Thomson Proc. R. Soc. B (2009)


Document 3 : Études réalisées sur des espèces du genre Anoura et des végétaux présents en Équateur 3a Analyses réalisées sur des individus du genre Anoura.

Espèces Caractéristiques

Anoura caudifer Anoura fistulata Anoura

geoffroyi

Taille de la langue en cm 3 8 2.9

Végétaux dont les pollens sont retrouvés sur le pelage

de l’animal Burmeistera

Markea, Centropogon nigricans, Marcgravia et

Meriana Burmeistera

D’après Muchhala et al. Journal of Mammalogy 86

3b Profondeur des corolles de fleurs de différents genres et espèces.


Document 4 : Répartition des espèces Anoura fistulata et Centropogon nigricans en Équateur

Les triangles noirs représentent les zones où des chauves-souris de l’espèce Anoura fistulata ont été

observées. Centropogon nigricans est une espèce endémique (présente uniquement) des versants des Andes

d’Équateur.



2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points. Energie et cellule vivante

Montrer que les produits synthétisés lors de la phase photochimique sont nécessaires au déroulement de la phase chimique de la photosynthèse.

Document de référence : Organisation d’un chloroplaste

www.ac-dijon.fr

Document 1 : Résultats des expériences de Gaffron (1951)

Sur des suspensions de chlorelles, Gaffron mesure la quantité de 14CO2 incorporée à l’échelle de la seconde dans des molécules organiques, lors du passage entre lumière et obscurité.

D’après Gaffron et coll. 1951

Document 2 : Résultats des expériences d’Arnon (1958)

En 1958 Arnon réalise une série d’expériences en séparant le stroma et les thylakoïdes de chloroplastes :

Expérience 1 Expérience 2 Expérience 3 Expérience 4

Conditions expérimentales

Thylakoïdes isolés et placés à la lumière en

présence de 14CO2

Stroma seul, maintenu à

l’obscurité et alimenté en 14CO2



+ thylakoïdes ayant séjourné à

la lumière



+ RH2 et ATP

Radioactivité des molécules organiques ayant incorporé du 14C, en coups par minute (cps.min-1)

0 4000 96000 97000

D’après Arnon, 1958


Document 3 : Réaction de Hill

Le réactif de Hill est un accepteur d’électrons (de type R). On mesure les variations de concentration en O2 dans une suspension de thylakoïdes.

www.ac-dijon.fr

Document 4 : Conditions d’éclairement et évolution de la concentration en O2 et en ATP dans une solution

contenant des thylakoïdes.

Des thylakoïdes isolés sont maintenus dans un bioréacteur à pH constant. On mesure la concentration en dioxygène et en ATP au cours du temps dans différentes conditions.

Manuel de Terminale S


Eléments de correction 1ère PARTIE : (8 points). Le domaine continental et sa dynamique.

Expliquer la production de croûte continentale au niveau d’une zone de subduction.

Sujet classique. En intro, peuvent notamment être définis les termes de CC et de subduction. Penser à la problématique. - Dire qu’en zone de subduction c’est une LO hydratée qui pénètre dans l’asthénosphère (suite au contact antérieur avec l’eau de l’océan et de son hydratation). - C’est donc une LO de faciès schiste vert qui entre en subduction. - En pénétrant dans l’asthénosphère, elle subit un gradient métamorphique BT- HP, ce qui provoque sa déshydratation progressive : les réactions du métamorphisme qui ont lieu libèrent de l’eau initialement contenue dans les minéraux hydratés. - C’est ce que l’on observe lors du passage aux faciès SB (partiellement hydraté) puis éclogite (déshydraté). - L’eau remonte alors vers la surface, et en traversant le manteau de la plaque chevauchante (LC), elle hydrate les péridotites, ce qui abaisse leur point de fusion : la fusion partielle se déroule alors à des températures plus basses qu’elle ne le devrait (le géotherme croise le solidus hydraté) entre 80 et 160 km de profondeur environ. - Le taux de fusion partielle, de l’ordre de 10 %, engendre alors des magmas riches en silice (composition de granitoïdes). Ces derniers remontent vers la surface par différence de densité avec l’encaissant. - La majorité des magmas cristallise en profondeur, et est à l’origine de plutons de granitoïdes (roches à texture grenue suite à une faible vitesse de refroidissement). - Une minorité de magmas atteint la surface et est à l’origine d’un magmatisme explosif créant des roches volcaniques de type andésite ou rhyolite à texture microlithique (forte vitesse de refroidissement). - L’ensemble RP + RV forme alors une nouvelle croûte continentale.

Le schéma reprend les éléments du texte. Une ouverture possible pour la conclusion concernerait le recyclage de la CC produite. 2ème PARTIE – Exercice 1 (3 points). Génétique et évolution.

Sur ce sujet un peu moins classique, on cherche à montrer que la transmission du comportement de pêche « lobtail feeding » (frappe violente de la surface de l’eau avec la queue permettant le regroupement des poissons avec la production de bulles) chez les baleines à bosse est uniquement due à un apprentissage.

Le document 1 indique qu’à partir de 1979, suite à la disparition des harengs dans le Golfe du Maine, les baleines à bosse se mettent à consommer des lançons, proies plus difficiles à regrouper. On constate alors que la proportion de baleines adoptant le lobtail feeding, nulle en 1979 – 1980, progresse sans cesse depuis pour atteindre une proportion de 0,4 depuis 2000. Ce comportement s’est donc répandu rapidement dans la population.

Le document 2 présente les taux d’apprentissage de lobtail feeding comparés pour différents paramètres chez la baleine à bosse. Pour les baleines issues de mères ayant adopté ce comportement, le taux d’apprentissage est de 1 UA (référence ? Toutes les baleines ont acquis ce comportement ?) Pour les baleines issues de mères n’ayant jamais adopté ce comportement, le taux d’apprentissage est un peu supérieur à 0,9 UA. Il est donc moins élevé, mais élevé quand même. Il y a peu de différences. Cela amène à l’hypothèse que cet apprentissage se fait au sein du groupe entier de baleines.

Dans la deuxième série de mesures, les baleines observées dans le Golfe du Maine présentent un taux d’apprentissage de 1,8 UA, alors que pour les baleines non observées dans ce Golfe, il n’est que de 1 UA. Ce comportement n’est donc pas inné puisque non observé ailleurs. Il est donc acquis par apprentissage visiblement au contact des congénères.

Le document 3 représente les réseaux sociaux chez les baleines à bosse du Golfe du Maine. Chaque trait indique un lien social, c’est-à-dire les observations d’un individu en présence d’un ou de plusieurs autres individus. Les individus ayant le plus de liens sociaux ont été placés au centre du graphique ce qui génère un fond noir par superposition des différents traits. On voit que beaucoup d’individus qui sont au centre du graphique (beaucoup de liens sociaux) ont adopté le comportement de lobtail feeding alors qu’aucun individu qui a peu de liens sociaux ne l’a acquis. Cela confirme donc que cet apprentissage se fait au contact des congénères. Conclusion. Suite à la disparition des harengs, les baleines ont dû changer de technique de chasse. C’est ainsi qu’un nouveau comportement est apparu, et il s’est répandu rapidement dans la population par apprentissage.


2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement Obligatoire). 5 points. Génétique et évolution.

Sur ce sujet assez simple, on cherche à présenter les arguments en faveur d’une coévolution entre Centropogon nigricans et Anoura fistulata. Le document de référence, qui n’est pas à exploiter, montre que la fleur de Centropogon nigricans est visité par une chauve-souris Anoura. Cette chauve-souris est probablement le pollinisateur de cette plante. Le document 1 présente l’organisation de la fleur de Centropogon nigricans. Extérieurement on trouve les pièces stériles de la fleur, organe de la reproduction : les sépales d’environ 2 cm de longueur, puis des pétales (d’environ 5 cm) formant la corolle. Les pièces fertiles, le pistil et les étamines, sont encore plus longues et dépassent de la corolle. Au fond de la corolle se trouve du nectar constitué d’eau et de sucre (source de nourriture). Le document 2 présente l’efficacité de la pollinisation de Centropogon nigricans par Anoura fistulata. Pour ce faire, on réalise une expérience sur des fleurs de Centropogon nigricans dont la corolle est de longueur normale ou raccourcie, les longueurs du pistil et des étamines restant inchangées. On mesure alors les prélèvements et les dépôts de pollen réalisés par 4 chauves-souris de l’espèce Anoura fistulata. On constate que quand le corolle est raccourcie, la quantité moyenne de pollen transmis de la fleur à l’animal diminue, quelle que soit la chauve-souris. Il en est de même pour la quantité moyenne de pollen déposé par l’animal sur la fleur. Cela confirme donc que cette chauve-souris est le pollinisateur de cette fleur. Les résultats peuvent s’expliquer par le fait que la chauve-souris a plus facilement accès au nectar situé au fond de la corolle lorsqu’elle est raccourcie, et qu’elle touche moins (avec son corps) les étamines qui produisent le pollen et le pistil (qui réceptionne le pollen visiblement d’une autre fleur) qui sont désormais trop en hauteur par rapport à la taille de la fleur. Le document 3 présente des études réalisées sur des espèces du genre Anoura et des végétaux présents en Équateur. Le document 3a présente trois espèces d’Anoura. Anoura caudifer et geoffroyi ont une langue de 2,9 à 3 cm, et on ne retrouve sur leur pelage que du pollen de Burmeistera. Anoura fistulata a quant à elle une langue de 8 cm, bien plus grande, et on retrouve du pollen de différentes espèces, mais pas Burmeistera, mais on retrouve du pollen de Centropogon nigricans notamment. Le document 3b montre la profondeur des corolles de fleurs de différents genres et espèces. Burmeistera présnte une corolle profonde de 1,5 cm (donc courte) et en adéquation avec la taille des langues des espèces d’Anoura précédentes ayant une langue de 2,9 à 3 cm. En revanche, Markea, Centropogon nigricans, Marcgravia et Meriana dont on retrouve du pollen sur Anoura fistulata ont des corolles profondes de 4 à 7,5 cm. En particulier, Centropogon nigricans qui est l’objet de l’étude, a une corolle profonde de 7,5 cm, en relation avec la langue d’Anoura fistulata (8 cm). Les deux longueurs sont donc en adéquation. Le document 4 montre la répartition des espèces Anoura fistulata et Centropogon nigricans en Équateur. Anoura fistulata est uniquement présente sur les contreforts ouest et surtout est de la chaîne des Andes. Centropogon nigricans est une espèce endémique des versants des Andes d’Équateur. Les deux espèces ont donc la même aire de répartition, ce qui est un argument supplémentaire en faveur de la coévolution (ensemble de transformations coordonnées de deux espèces en interaction l’une avec l’autre). Conclusion. Centropogon nigricans est une campanulacée tropicale. Sa corolle est très profonde, et contient du nectar que seule la chauve-souris Anoura fistulata est capable de prélever : en effet, cette dernière dispose d’une longue langue permettant d’atteindre le fond de la corolle. Lorsqu’elle visite une fleur, la chauve-souris par son pelage, touche les longues étamines et du pollen se dépose dessus. Par ailleurs, toujours via le pelage, le pollen peut alors se déposer sur le pistil d’une autre fleur, le pistil dépassant lui aussi de la corolle. Enfin, les aires de répartition de ces deux espèces sont similaires. Les deux êtres vivants sont ainsi adaptés l’un pour l’autre : il s’agit d’un exemple de coévolution.


2ème PARTIE – Exercice 2 (Enseignement de spécialité). 5 points. Energie et cellule vivante

Sur ce sujet peu intéressant, proche du cours, on cherche à montrer que les produits synthétisés lors de la phase photochimique sont nécessaires au déroulement de la phase chimique de la photosynthèse.

Le document de référence, qui n’est pas à exploiter, rappelle l’organisation du chloroplaste, notamment les notions de stroma et de thylakoïde.

Le document 1 indique les résultats de l’expérience de Gaffron. Sur des suspensions de chlorelles, Gaffron mesure la quantité de 14CO2 incorporée à l’échelle de la seconde dans des molécules organiques, lors du passage entre lumière et obscurité. A la lumière, la quantité de CO2 incorporée dans les molécules organique reste stable. A l’obscurité, elle diminue rapidement, mais pas instantanément (15 s pour que l’incorporation devienne nulle). L’incorporation du CO2 ne s’interrompt pas brutalement à l’obscurité et continue transitoirement : elle dépend donc de produits fabriqués à la lumière (les 15 s correspondent au temps d’épuisement).

Le document 2 donne les résultats des expériences d’Arnon. Ce dernier réalise une série d’expériences en séparant le stroma et les thylakoïdes de chloroplastes : Expérience 1. Thylakoïdes isolés et placés à la lumière en présence de 14CO2. Aucune radioactivité dans les molécules organiques. Il n’y a donc pas eu de synthèse de molécules organiques à la lumière par les thylakoïdes. Les thylakoïdes isolés ne synthétisent donc pas les molécules organiques (ce n’est pas le lieu de la phase chimique). Expérience 2. Stroma seul à l’obscurité et alimenté en 14CO2 : peu de radioactivité dans les molécules organiques, donc très peu de molécules organiques synthétisées. Absence de photosynthèse (pas de lumière) et donc de réduction du CO2 . Expérience 3. La différence, c’est qu’avant fragmentation, les thylakoïdes sont exposés à la lumière : forte radioactivité, forte synthèse de molécules organiques à partir du14CO2. En reliant à l’expérience de Gaffron, on voit que les produits fabriqués par les thylakoïdes à la lumière ont servi à assurer la réduction du CO2 à l’obscurité. Expérience 4. Même protocole que la 3, sauf que le fort éclairement des chloroplastes avant fragmentation est remplacé par un ajout de RH2 et d’ATP. Résultats identiques : synthèse de molécules organiques. Conclusion : les thylakoïdes à la lumière synthétisent du RH2 et de l’ATP nécessaires à la deuxième phase de la photosynthèse (phase chimique). C’est la phase photochimique de la photosynthèse.

Le document 3 concerne la réaction de Hill. Le réactif de Hill est un accepteur d’électrons (de type R). On mesure les variations de concentration en O2 dans une suspension de thylakoïdes au cours du temps, suivant l’éclairement et l’absence ou la présence du réactif de Hill (oxydant remplacement celui normalement présent dans le stroma). A l’obscurité : pas ou peu d’évolution de la concentration en O2. A la lumière : idem. La concentration en O2 dans le milieu diminue légèrement. Pas de photosynthèse. Ajout du réactif de Hill à 2 min, toujours à la lumière : brutale augmentation de la concentration en O2 dans le milieu. Il y a donc libération d’O2 par les chloroplastes, et donc photosynthèse (phase photochimique). A l’obscurité : baisse de la concentration d’O2 = arrêt de la photosynthèse (phase photochimique). A la lumière : reprise de la photosynthèse. Conclusion : la photosynthèse faite par les chloroplastes est possible uniquement à la lumière et en présence du réactif de Hill, soit l’oxydant normalement présent dans le stroma du chloroplaste. Cet oxydant naturellement présent est R ; quand il est réduit à la lumière, c’est RH2. Les électrons libérés lors de la photolyse de l’eau sont captés par R qui est alors réduit en RH2. RH2 sert à la phase chimique.

Le document 4 montre l’évolution de la concentration en O2 et en ATP dans une solution contenant des thylakoïdes suivant les conditions d’éclairement. A l’obscurité et à la lumière, la concentration en O2 est stable avant l’ajout d’ADP + Pi. Lors de l’ajout d’ADP + Pi, la concentration en O2 augmente à la lumière (et reste stable à l’obscurité). Il y a donc nécessité d’ADP + Pi pour que l’O2 soit synthétisé et donc que la photolyse de l’eau se fasse. De même, la concentration en ATP augmente à la lumière lors de l’ajout d’ADP + Pi. L’ATP est donc synthétisé à la lumière à partir d’ADP + Pi lors de la phase photochimique. Il sert ensuite à la phase chimique. Conclusion. Au cours de la photosynthèse, l’énergie lumineuse est convertie en énergie chimique dans la membrane des thylakoïdes (couplage photochimique), ce qui implique la chlorophylle. Il y a alors synthèse d’ATP et de RH2, composés intermédiaires utilisés lors de la phase chimique dans le stroma. L’ATP est une molécule capable de transférer une partie de son énergie chimique pour permettre la réduction du CO2 (avec RH2) et donc la synthèse de glucides dans le stroma lors de la phase chimique.

Documents

Bac S – Sujet de SVT – Amérique du Nord 1ère PARTIE : (8 ...€¦ · Chaque trait indique un lien social, c’est-à-dire les observations d’un individu en présence d’un