Questionnaire du 2e tour (demi-finale)...A. il n’a pas de fonction endocrine B. il permet à la mère de fournir au foetus des protéines nécessaires pour sa croissance C. il permet

Questionnaire du 2e tour (demi-finale)

Mercredi, le 24 février 2016

Instructions:

• Vous avez 120 minutes pour répondre aux 50 questions ;

• Aucune aide n’est permise (dictionnaire, calculatrice, …) ;

• A chaque question, il y a toujours une et une seule bonne réponse.

• Indiquez clairement votre réponse en reportant votre choix sur la

grille de réponses jointe.

• Evaluation:

o Partie A (questions à choix multiples) :

§ Chaque bonne réponse vous apporte 4 points ;

§ Chaque mauvaise réponse vaut 0 points ;

§ L’absence de réponse vaut 1 point.

o Partie B (questions ouvertes) :

§ 4 points par question

§ Il n’y a pas de retrait de points

Biologiesolympiad Lëtzebuerg 2016 Demi-finale (2e tour)

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PARTIEA 1) Le squelette de l’oiseau qui est adapté au vol présente par rapport au nôtre les

caractéristiques suivantes :

A. l’absence de clavicules B. la réduction du nombre de dents C. la réduction à trois doigts de l’extrémité des ailes D. la soudure des vertèbres lombo-sacrées

2) Le système auditif des mammifères comporte trois parties : l’oreille externe, l’oreille

moyenne et l’oreille interne. Indiquez la proposition correcte.

A. Les canaux semi-circulaires se situent dans l’oreille moyenne. B. Les osselets se situent dans l’oreille interne. C. Les osselets servent à la transmission des vibrations du tympan. D. Les osselets sont au nombre de 4,

3) Que se passe-t-il si un neurone est stimulé expérimentalement à ses deux extrémités en

même temps ?

A. Les potentiels d'action se croisent au milieu et seront transmis vers l'autre extrémité. B. Les potentiels d’action se rencontrent au milieu, puis seront reconduits vers leur point

de départ respectif. C. Les potentiels d'action cesseront dès qu'ils se rencontrent au milieu. D. Le potentiel d’action plus fort anéantirait le potentiel d’action plus faible.

4) Martin passe malencontreusement devant la maison de son voisin dont la grille n’est pas fermée ; il se fait poursuivre par le chien qui aboie, furieux. Indiquez quelle glande n’intervient PAS dans la réaction de Martin.

A. l’hypophyse B. l’hypothalamus C. les glandes surrénales D. la thyroïde

5) L’insuline est sécrétée par le pancréas. Lequel des triplets suivants est vrai concernant

les effets de l’insuline sur les tissus adipeux, les muscles et le foie ?

Tissu adipeux Muscle Foie A. Stimule l'entrée du

glucose Diminue l'entrée du

glucose Diminue la synthèse des

lipides

B. Stimule l'entrée du glucose

Stimule la synthèse du glycogène

Diminue la quantité des molécules cétoniques

C. Stimule la synthèse des acides gras

Diminue la synthèse du glycogène

Augmente la quantité des molécules cétoniques

D. Diminue la synthèse des acides gras

Diminue l'acquisition des acides aminés

Diminue la synthèse des protéines


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6) Voici un schéma anatomique d’organes (image d'après WiseGeek, modifiée). Répondez

aux questions relatives à ce schéma.

Si le canal D est temporairement ligaturé pour une expérience, qu’observe-t-on à propos des glucides ?

A. le contenu en glucides augmente dans les fèces, diminue dans l’urine. B. le contenu en glucides augmente dans les fèces, ne change pas dans l’urine. C. le contenu en glucides diminue dans les fèces, augmente dans l’urine. D. le contenu en glucides diminue dans les fèces, ne change pas dans l’urine.

7) Sur le schéma de la question précédente, quel(le)s organes (parties d’organe) ont une fonction contractile ?

A. B et G B. B,G et M C. B et J D. B, G et J

8) Le placenta constitue une interface entre la circulation sanguine maternelle et celle du

fœtus. Indiquez la proposition correcte.

A. il n’a pas de fonction endocrine B. il permet à la mère de fournir au foetus des protéines nécessaires pour sa croissance C. il permet d’éliminer les déchets du métabolisme cellulaire du foetus D. il est entièrement d’origine maternelle

9) Au sujet de la pression sanguine au niveau de la circulation systémique (= grande

circulation), quelle est la proposition correcte ?

A. elle est plus élevée dans les veines des membres inférieurs ce qui permet au sang de remonter au cœur.

B. elle est régulière dans tout le système artériel. C. elle augmente dans les différentes artères au-fur-et-à-mesure qu’on s’éloigne du cœur. D. elle est plus élevée dans les artères que dans les veines.


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10) Bien que l’ornithorynque (Ornithorhynchus anatinus, voir photo) ponde des oeufs, on le classe parmi les mammifères parce qu’il allaite ses petits comme les autres mammifères.

Parmi les autres caractéristiques de l’ornithorynque, ci-dessous, indiquez celles qui sont spécifiques des mammifères.

I. Corps recouvert de poils II. Présence de l’hypophyse et de la thyroïde III. Présence d’un circuit sanguin avec un cœur à 4 cavités IV. Un diaphragme sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale V. Régulation de la température corporelle, indépendante de la température

ambiante VI. Globules rouges sans noyau

A. III et VI B. I, IV et V C. I et IV D. I, IV et VI

11) Au cours de la grossesse, le corps de la femme subit des changements anatomiques,

physiologiques et métaboliques. Quelle est la proposition correcte ?

A. La motilité du tube digestif augmente. B. La pression artérielle et la fréquence du pouls diminuent. C. Le métabolisme ralentit. D. Le volume sanguin et le débit cardiaque augmentent.

12) Quelle est la caractéristique commune aux lymphocytes T et B :

A. ils produisent des anticorps libérés dans le sang B. une fois stimulés, ils forment des clones C. leurs cellules filles sont des plasmocytes D. ils circulent dans le sang en quantités plus ou moins égales

13) La taille d’une population animale peut être estimée par la méthode CMR (Capture –

Marquage – Recapture). Lors d’une étude, un entomologiste capture 40 coléoptères d’une certaine espèce dans un espace limité, les marque et les remet ensuite en liberté sous un tronc d’arbre. Après 24 heures, il revient au même endroit et il trouve 30 coléoptères, dont 5 présentent la marque. En supposant que dans ces 24 heures, aucun coléoptère n’est mort ou né, immigré ou émigré, quelle est la taille de la population de coléoptères?

A. 240 B. 200 C. 6000 D. 3200


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14) Les plantes vivant dans des régions très chaudes et arides ont une activité

photosynthétique réduite pendant les heures chaudes. L'explication en est que :

A. il n'y a pas d'eau disponible pour la phase claire de la photosynthèse. B. quand le taux de transpiration est très élevé, les stomates des feuilles se referment ;

ainsi le dioxyde de carbone ne peut plus pénétrer dans la feuille. C. les enzymes de la phase sombre sont inactivés par la température élevée. D. une intensité lumineuse trop importante inhibe la photosynthèse.

15) Laquelle des propositions suivantes est en rapport avec l’anémophilie (= pollinisation

par le vent) chez les plantes :

A. Les plantes anémophiles ont de grandes fleurs de formes diverses B. Les fleurs des plantes anémophiles présentent du pollen agglutiné C. Les plantes anémophiles produisent une grande quantité de pollen D. Les plantes anémophiles ont une odeur forte

16) Si dans une cellule végétale, on peut mesurer une production d’ATP, mais pas de

synthèse de NADPH, de quoi cette observation est-elle révélatrice ? I. Photophosphorylation cyclique II. Photosynthèse normale

III. Photosystème I défectueux IV. Photosystème II défectueux

A. I, II, III, IV B. I, III, IV C. I, IV D. uniquement l’affirmation III

17) Une salade verte est habituellement préparée avec une vinaigrette peu de temps avant

de la servir et reste ainsi plus fraîche que si on la prépare déjà à l’avance. Ceci peut être expliqué par le fait que :

A. l’eau diffuse hors des cellules et en raison de cette perte d’eau, les cellules perdent en

turgescence, ce qui rend les feuilles de salade molles. B. la vinaigrette adoucit les parois cellulaires et le croquant de la salade est ainsi perdu. C. le vinaigre en tant qu'acide attaque les structures végétales et conduit à la destruction

des tissus de soutien. D. L’eau de la vinaigrette entre dans les cellules, ce qui rend les feuilles de salade molles

et spongieuses. 18) Laquelle des fonctions mentionnées ci-dessous n’est PAS assurée par la vacuole des

cellules végétales ?

A. Stockage de nutriments B. Régulation de la turgescence C. Régulation du pH cytoplasmique D. Stockage d’enzymes pour la germination

19) Au cours de la réplication, l’excision des amorces (primers)

A. a lieu dans le cytoplasme B. n’a lieu qu’au niveau du brin retardé C. découpe les fragments d’Okasaki en plusieurs petits segments d’ADN D. se fait à l’aide d’une ribonucléase


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20) La photo ci-dessous prise par microscopie photonique montre une coupe transversale

d’une tige d’une plante dicotylédone. Quelle est la flèche qui pointe vers le centre de la tige ?

21) L’ARN polymérase

A. est une enzyme qui participe à la traduction B. parcourt (« lit ») le brin monocaténaire d’ADN dans le sens 3’ à 5’ C. est une enzyme qui se fixe sur le site opérateur de l’ADN D. est une enzyme dont l’activité peut être bloquée par une protéine « répresseur »

22) Les microtubules :

A. de l’axonème des cils et flagelles sont tous formés d’un nombre identique de protofilaments

B. sont des structures permanentes dans les cellules C. contribuent notamment à la constitution du fuseau mitotique. D. interviennent dans la contraction des sarcomères des cellules musculaires

23) La réaction de polymérisation en chaîne (PCR) est une technique d'amplification rapide

des fragments d'ADN. La figure suivante montre l’ADN double brin et les amorces P et Q. Quel est le nombre minimum de cycles PCR nécessaires pour générer une copie stricte du fragment PQ?

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

24) Un gène homéotique

A. sert de contrôle final dans les opérons des procaryotes B. réprime les protéines histones qui protègent l’ADN chez les eucaryotes C. aide au splicing des ARN messagers après la transcription D. régule l’expression de groupes de gènes au cours du développement

A

B

C

D


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25) Quatre souches mutantes bactériennes (1 à 4) ont toutes besoin pour croître de la substance S. Chaque souche est inhibée lors d'une étape dans la voie de biosynthèse de la substance S. On réalise quatre plaques de gel d’agarose avec un milieu minimal et une trace de la substance S afin de permettre à une petite quantité des cellules mutantes de croître. Sur la plaque « a », des cellules mutantes de la souche 1 ont été étalées sur toute la surface du gel d’agarose, sur la plaque « b », on a étalé sur toute la surface des cellules mutantes de la souche 2, et ainsi de suite. En outre, les cellules de chacune des quatre souches mutantes ont été inoculées sur chaque plaque (cadres ronds 1-4, voir la figure). Les cercles noirs indiquent une très bonne croissance. Une souche qui est inhibée dans une étape ultérieure de la synthèse de la substance S, libère des produits intermédiaires qui peuvent nourrir une souche qui est inhibée dans une étape précédente.

Quel est l’ordre des gènes 1-4 qui interviennent dans la voie de synthèse de la substance S?

A. 2→4→3→1 B. 1→3→4→2 C. 2→1→3→4 D. 4→3→2→1

26) La figure ci-dessous montre un antibiogramme, c’est-à-dire une culture bactérienne sur

laquelle on a testé 5 antibiotiques de concentration identique (I-V). Les taches blanches sont dépourvues de croissance bactérienne. Le tableau ci-joint montre les doses toxiques pour l’Homme des cinq antibiotiques. Lequel des 5 antibiotiques vous semble le mieux adapté pour le combat contre une infection de cette bactérie ?

A. I B. II C. III D. IV E. V

Antibiotique Dose toxique pour l’Homme

I II III IV V

5 mg 1 mg 8 mg 6 mg 2 mg


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27) Laquelle des conditions suivantes est nécessaire pour que la sélection naturelle puisse s’exercer dans une population ?

A. Les individus sont capables de passer d’une population à l’autre. B. Toutes les variations confèrent à tous les individus la même probabilité de survie et de

reproduction. C. Les variations sont héritables. D. Tous les individus dans la population peuvent se reproduire.

28) Voici l’arbre généalogique de la famille Michaux. Les membres de cette famille sont atteints ou porteurs d’une affection particulière. D’après l’arbre généalogique, déterminez le mode de transmission de cette affection et choisissez, parmi les propositions suivantes, celle qui est vraie.

A. Elle concerne généralement les deux sexes de façon

équivalente. B. Il n’y a que de transmission père-fils de cette affection C. Les femmes atteintes de cette affection sont toujours nées

d’une mère atteinte D. Les hommes atteints sont généralement nés de parents sains

29) Chez les oiseaux, le sexe est déterminé par les chromosomes Z et W. Les mâles sont ZZ

et les femelles ZW. Un gène récessif létal qui provoque la mort de l’embryon se trouve sur le chromosome Z chez les pigeons. Dans la descendance issue d’un croisement entre un mâle hétérozygote porteur du gène létal et une femelle normale, le rapport des sexes sera :

A. 2 mâles / 1 femelle. B. 1 mâle / 3 femelles C. 1 mâle / 1 femelle. D. 3 mâles / 1 femelle.

30) Un nain achondroplasique avec vision normale épouse une femme de taille normale et

daltonienne. Le père du nain mesure 1,90 m et les deux parents de la femme ont une taille moyenne. Le caractère nanisme achondroplasique est dû à un gène autosomique dominant et le gène du daltonisme est porté par le chromosome X et est récessif. La proportion de filles naines et daltoniennes sera, statistiquement :

A. aucune. B. la moitié. C. ¼. D. ¾

31) Suivant les données de la question précédente, le nombre de garçons daltoniens et de

taille normale sera statistiquement :

A. aucun. B. ¼. C. ½. D. ¾.


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32) Dans la classification des êtres vivants, un groupe peut être paraphylétique lorsqu'il regroupe un ancêtre commun avec une partie de ses descendants, ou polyphylétique lorsque l’ancêtre commun est exclu du groupe. En considérant l’arbre phylogénétique simplifié des animaux ci-dessous, quelle est l’affirmation vraie ?

A. les protostomes constituent un groupe paraphylétique B. parmi les protostomes, les mollusques et les arthropodes forment un groupe

paraphylétique C. les protostomes constituent un groupe polyphylétique D. parmi les protostomes, les mollusques et les arthropodes forment un groupe

polyphylétique 33) Un homme dont les testicules ne descendent pas dans les bourses est stérile, car :

A. les spermatozoïdes ne peuvent pas être éjaculés. B. les rapports sexuels sont impossibles. C. la méiose est impossible. D. la spermatogenèse ne peut se réaliser à la température du corps.


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34) Les espèces de sangliers en Europe diffèrent clairement dans la taille de leur corps, pour lequel la longueur du crâne peut être considérée comme référence. Les sangliers de l'ouest de la Russie ont, en moyenne, un crâne de 46 cm de long ; en Allemagne, la taille du crâne est de 38 à 41 cm ; dans les Pyrénées de 35 cm ; et de 32 cm dans le sud de l'Espagne. Quelle règle écologique est démontrée par cet exemple ?

A. la règle d’Allen B. la règle de Bergmann C. La règle de Gloger D. La règle de Mendel

35) Certaines nuits, le vampire commun du Costa-Rica (chauve-souris) ne peut pas obtenir

du sang de mammifères. Wilkinson (1984) capturait certains individus pour la nuit, ces individus ne pouvaient donc pas se nourrir. Wilkinson a observé que ces individus gardés captifs étaient nourris par certains de leurs congénères qui avaient pu sortir chasser. Partant de cette expérience, quelles observations sont indispensables pour confirmer l’altruisme réciproque dans cette espèce ?

I. Le sang n’est échangé qu’entre membre d’une fratrie. II. Le sang est échangé également entre des individus non-apparentés.

III. On donne souvent du sang aux individus faibles même si ceux-ci ne peuvent pas rendre la pareille.

IV. Les individus donnent du sang à ceux qui leur en ont donné précédemment.

A. I, IV B. II, III C. I, III D. II, IV


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PARTIE B 36) Indiquez l’organe ou la glande qui secrète les hormones suivantes :

Hormone Organe ou glande Insuline Progestérone Hormone de croissance Thyroxine

37) Tracez une croix dans les cases adéquates du tableau ci-dessous (ne tenez compte que

des caractères fondamentaux, pas d’éventuelles exceptions).

Sys

tèm

e ne

rveu

x

Cœ

lom

e

Sym

étrie

bila

téra

le

Bou

che

et a

nus

App

arei

l circ

ulat

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Cor

ps s

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Hom

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erm

ie

Squ

elet

te e

xter

ne

Coq

uille

Eponges

Cnidaires

Plathelminthes

Annélides

Mollusques

Echinodermes

Insectes

Reptiles

Oiseaux

38) La photographie ci-dessous prise par microscopie électronique montre une synapse.

Légendez-la.

A

B

C

D


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39) Légendez ce schéma représentant les différents os d’un crâne humain

40) Attribuez chaque image A et B à son espèce, et indiquez trois critères, relevés sur ces

dessins, qui ont guidé votre choix

Vue inférieure des crânes d’un chimpanzé et d’un Homme, amenés à la même dimension.

41) Selon les règles de l’osmose, il existe une pression osmotique qui est déterminée par la différence de concentration en 2 solutions séparées par une membrane semi-perméable. Quel va être le phénomène cellulaire observé si on place des cellules humaines dans un milieu appauvri en ions par rapport au milieu intracellulaire?

A B

B

A

C

D


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42) Des trois feuillets embryonnaires – ectoderme, endoderme, mésoderme – quel est celui

à partir duquel se développent les organes suivants :

Organe Feuillet embryonnaire Os Foie Encéphale Cœur Muscles squelettiques Pancréas Vaisseaux sanguins Moelle épinière

43) Le tétanos est une maladie grave voire mortelle due à l’action sur les centres nerveux

d’une toxine secrétée par des bacilles. Cette toxine, additionnée de formol en solution et placée à l’étuve à 40°C pendant plusieurs semaines, devient de l’anatoxine tétanique. On procède à l’expérience suivante sur des lapins :

• On injecte de l’anatoxine tétanique à un premier lapin; trois jours après, on prélève du sang sur cet animal. Après 18 jours, on effectue un second prélèvement de sang puis on lui injecte une dose mortelle de toxine tétanique ; il survit. A partir des deux échantillons de sang on prépare du sérum : d’une part , S0 préparé à partir du prélèvement du 3ème jour et d’autre part, S1 préparé à partir du prélèvement du 18ème jour.

• Un second lapin reçoit une injection de sérum S1, puis 24 heures après une dose mortelle de toxine tétanique ; il survit.

• Un troisième lapin reçoit une injection de sérum S0 puis, 24 heures après, une dose mortelle de toxine tétanique ; il meurt.

Pourquoi le second lapin survit-il et pas le troisième ?

44) En utilisant les lettres figurant sur le diagramme ci-dessous, indiquez les sites où se

déroulent :

a) la glycolyse :

b) le cycle de Krebs :

c) les réactions de la chaîne respiratoire :

45) Donnez le nom de 2 molécules qui, au cours de la respiration mitochondriale:

a) entrent dans la mitochondrie :

b) sortent de la mitochondrie :


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46) Dans le cordon ombilical, on trouve : (1) du sang maternel

(2) du sang fœtal (3) une veine renfermant du sang oxygéné (4) une veine renfermant du sang désoxygéné (5) deux artères renfermant du sang oxygéné (6) deux artères renfermant du sang désoxygéné

Indiquez toutes les propositions correctes :

47) Les quatre énoncés suivants sont faux. Remplacez le terme souligné de façon à ce que

chaque énoncé soit correct.

a) Lorsque la peau est exposée aux rayons du soleil, ses cellules produisent de plus grandes quantités d’un pigment appelé carotène.

b) Pour que les enzymes protéolytiques de l’estomac soient actives, elles nécessitent la présence de bicarbonate de sodium.

c) Tous les échanges gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires se font par transport actif.

d) Les leucocytes peuvent s’échapper des vaisseaux sanguins en vertu d’un processus appelé chimiotactisme.

Nom correct

a) Carotène b) Bicarbonate de sodium c) Transport actif d) Chimiotactisme

48) La figure suivante montre des courbes de dissociation d’ADN hybrides de différents

organismes (A – E). Ordonnez les différents organismes en fonction de leur lien de parenté, sachant que l’organisme A est à la base de l’arbre phylogénétique (de gauche à droite).

ADN hybride dissocié (%)


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49) Les îles Galápagos sont célèbres pour la radiation adaptative de 14 espèces de Pinsons. Les moteurs de cette radiation sont : • Hypothèse 1 - la compétition alimentaire dans la communauté des espèces de

pinsons. • Hypothèse 2 - la diversité de la nourriture disponible (graines, fruits) • Les deux à la fois

Le choix de l'alimentation dépend de la taille et de la forme du bec. Les hypothèses ont été testées sur 6 espèces de pinsons terrestres, aux becs très différents.

Figure � . Relation entre la diversité des graines/fruits d'un habitat et la diversité de l'alimentation en graines/fruits d'une population de pinsons de cet habitat. Chaque point représente une population de pinsons dans un habitat ; les formes et couleurs des points correspondent à des espèces de pinsons. Figure � . Comparaison deux à deux d’espèces de pinsons vivant dans le même habitat : relation entre les hauteurs comparées de leurs becs et le pourcentage de leur alimentation qui est commune.

Indiquer pour chacune des affirmations si elle est vraie ou fausse.

A. Selon la figure �, l'hypothèse 2 est plus vraisemblable que la 1. B. Selon la figure �, l'hypothèse 1 est plus vraisemblable que la 2. C. Dans leur alimentation, les différentes espèces de pinsons répondent de façon similaire

à une augmentation de la diversité en graines et fruits. D. Les figures � et � indiquent que la compétition interspécifique est faible quand la

nourriture est variée.

� �


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50) La toundra arctique se réchauffe plus rapidement que la moyenne des autres écosystèmes de la planète. Ce phénomène influence les réserves en carbone du sol. Le permafrost (ou pergélisol) de la toundra est recouvert par une couche qui présente une alternance annuelle de congélation / décongélation. L'influence de la végétation de la toundra sur ces alternances à été étudiée en Sibérie entre 2006 et 2012. La figure montre 4 paramètres qui ont été étudiés comparant une toundra dont la végétation (arbres…) a été enlevée (histogrammes bleus) par rapport à une toundra de référence, normale (histogrammes noirs).

� Élévation de la surface par rapport au niveau basal du sol (0) � Epaisseur de neige au printemps � Niveau d'eau basal en été par rapport au niveau de la surface du sol � Émission de méthane au mois d'août. * = différences statistiquement significatives Indiquer si chacune des affirmations suivantes est vraie ou fausse.

A. Le sol s'affaisse quand la végétation arborée est enlevée. B. La végétation arborée normale de la toundra fonctionne comme une source globale

d’émission de méthane. C. La disparition de la végétation de la toundra initie un cycle qui conduit à une dominance

de plantes tolérantes à l’eau. D. On peut affirmer que la présence de la végétation influence l'épaisseur de la couche de

neige au printemps.

� � � �

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Questionnaire du 2e tour (demi-finale)...A. il n’a pas de fonction endocrine B. il permet à la mère de fournir au foetus des protéines nécessaires pour sa croissance C. il permet