bac spécialité SVT 16 mars 2021 Métropole, liste des indicateurs de réussite (inspirée du corrigé officel)

Les critères de notation sont sur la page du barème général

Exercice 1, première proposition : (7 points) Les climats de la Terre - climats et dioxyde de carbone

Rédaction et schématisation (qualité de l'exposé)

En introduction: la température moyenne a baissé vers -310 Ma (Carbonifère/Permien), depuis -65 Ma (Tertaire) et surtout -30 Ma, à nos jours, sauf depuis les 50 dernières années. Peut-on expliquer (au moins en partie) ces variations par l'évolution du taux de CO2 atmosphérique et par des perturbations du cycle du carbone ?

Eléments scientifiques (connaissances)

Grande idée 1 et notions associées: il existe une liaison entre le taux de CO2 atmophérique et la température
- Le CO2 est un gaz à effet de serre; l'explication physique détaillée de l'effet de serre est extrêmement complexe; on peut se contenter de dire qu'un gaz à effet de serre se comporte globalement comme un isolant (d'autant que ce point est une remobilisation des acquis antérieurs et non un acquis de la terminale); plus il est présent dans l'atmosphère et moins d'énergie est envoyée vers l'espace par radiation et convection;
- la solubilité des gaz dans l'eau décroit avec la température;
- la dissolution d'un d'un gaz dans l'eau dépend de sa pression partielle (loi de Henry).

Grande idée 2 et notions associées: les perturbations du cycle du carbone font varier le taux atmosphérique de CO2.
- description du cycle du carbone: l'altération des matériaux continentaux (silicates) permet de piéger du CO2 essentiellement dans des calcaires, parfois dans des roches carbonées (charbon, pétrole); les volcans recyclent ces roches et jettent du CO2 dans l'atmosphère;
- depuis le début de l'agriculture, l'Homme pratique une déforestation qui s'est fortement accentuée depuis environ 200 ans;
- depuis la "révolution industrielle", l'Homme utilise des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz).
Source: Wikimedia, modifié.

Construction scientifique et argumentation

Un exemple (expérience, observation...) au moins est attendu par idée clé. Le barème officiel ne fournit aucun exemple ou confond connaissances et exemples.
Exemples pour la grande idée 1:
- corrélation (et non causalité) entre variation de température et variation du taux de CO2 depuis les années 1970;
- serre agricole utilisée comme analogie (vu la complexité à expérimenter sur l'effet de serre !);
- la dissolution du CO2 dans les océans a pu amplifier les glaciations quaternaires.

Exemples pour la grande idée 2:
- l'altération de la chaine hercynienne et la fossilisation importante de matière organique (grands gisements carbonés) sont tenues pour responsables du refroidissement et de la glaciation Carbonifère-Permien;
- l'augmentation de l'activité des dorsales pendant le Crétacé, donc des rejets de CO2 dans l'atmosphère par le volcanisme semble principalement responsable de la hausse des températures à cette époque;
- l'altération de la chaine Alpine, principalement des silicates, capture du CO2 atmosphérique et est suivie d'une baisse progressive de la température à l'ère Tertiaire;
- comparaison des valeurs des rejets atmosphériques de CO2 liés à l'activité humaine et du recyclage naturel. L'augmentation actuelle du taux de CO2 atmosphérique est extrêmement rapide.

C'est un sujet pardoxalement difficile car comme le souligne le programme, certains biais cognitifs doivent être surmontés (confusion entre météorologie et climatologie, mauvaise appréhension des échelles de temps, confusion entre corrélation et causalité). De plus il fait appel à des notions abordées pendant les études antérieures ou en enseignement scientifique et non en spécialité.

Exercice 1, deuxième proposition : (7 points) De la plante sauvage à la plante domestiquée - les sèves des plantes à fleurs

Eléments scientifiques (connaissances)

Grande idée 1 et notions associées: la sève brute et la sève élaborée différent par la présence de glucides dans la sève éléborée. L'eau et les sels minéraux prélevés dans le sol par les racines circulent dans les vaisseaux conducteurs du xylème; l'appareil racinaire est une très grande surface d'échange; les échanges sont assurés par des poils absorbants voire facilités par des associations symbiotiques avec des champignons, (les mycorhizes). La sève élaborée est transportée par les vaisseaux du phloème.

Grande idée 2 et notions associées: l'énergie lumineuse est convertie par la photosynthèse au niveau des chloroplastes des cellules foliaires en énergie chimique par la photolyse de l'eau et libère du dioxygène; les feuilles représentent une grande surface d'échange.

Grande idée 3 et notions associées: cette énergie chimique permet, toujours au niveau foliaire la fabrication de matières organiques végétales avec réduction du CO2 approvisionné via les stomates, et aboutissant à la production de glucose et d'autres sucres solubles qui seront distribués dans le végétal par la sève élaborée.

Construction scientifique et argumentation

Un argument (expérience, observation...) au moins est attendu par idée clé. Le barème officiel ne propose aucun exemple !
Exemples pour la grande idée 1:
- analyses de la sève brute et de la sève élaborée (tableau);
- description de l'appareil racinaire;
- coupes de tiges.

Exemples pour la grande idée 2:
- Expériences historiques sur la photosynthèse (production de dioxygène par une plante exposée à la lumière);
- ExAO: production de dioxygène par des algues vertes ou des fragments de feuilles exposées à la lumière;
- chromatographie de pigments végétaux.

Exemples pour la grande idée 3:
- Expériences historiques sur la photosynthèse (synthèse de l'amidon par des feuilles éclairées);
- Synthèse d'amidon dans les chloroplastes (Elodées observées au microscope).

Exercice 2, première proposition : (8 points) Comportements, mouvement et système nerveux - le mode d'action des venins de serpents

Données (informations issues des documents)

Document 1: l'acétylcholinestérase est une enzyme qui permet la destruction de l'acétylcholine pour mettre fin à la transmission du message nerveux moteur au muscle; l'activité de l'acétylcholinestérase dépend de la présence de fasciculine. On observe qu'à une concentration de 10-11 M de fasciculine, l'activité de l'enzyme est divisée environ par deux. Pour des concentrations de 10-10 et plus de fasciculine, l'activité de l'enzyme est quasiment nulle.
Document 2: la fasciculine peut se lier à la molécule d'enzyme juste au niveau du site actif, "bouchant" ainsi le passage.
Document 3: en l'absence d'α-bungarotoxine, chaque ajout d'acétylcholine au milieu entraine un courant entrant d'environ -130 nA, ce qui correspond à l'entrée d'ions dans la cellule. La réponse à l'acétylcholine est fortement diminuée en présence de 10 nM de toxine, pour être quasiment abolie en présence de 50 nM de d'- bungarotoxine: le courant entrant observé en réponse à l'acétylcholine est autour de -10 à -15 nA seulement. Cet effet perdure après que la toxine a été enlevée du milieu de culture.
Document 4: le récepteur à l'acétylcholine présent sur la cellule musculaire au niveau de la synapse neuromusculaire est un canal à ions: quand l'acétylcholine s'y fixe, le canal s'ouvre, ce qui fait entrer des ions positifs dans la cellule musculaire et nous écrit-on, déclenche sa contraction. Il est aussi écrit que que l'α-bungarotoxine peut se fixer sur ces mêmes récepteurs.

Démarche

- Mise en relation des documents 1 et 2: la fasciculine, en se fixant sur la molécule d'acétylcholinestérase au niveau de son site actif, inhibe l'activité de cette l'enzyme.
- Mise en relation des documents 3 et 4: l'α-bungarotoxine, inhibe l'action de l'actétylecholine en se fixant à sa place sur les récepteurs à l'acétylcholine.

Exploitation: mise en relation des informations prélevées et des idées (connaissances)

Les deux toxines présentes dans différents venins de serpents perturbent l'action de l'acétylcholine au niveau de la synapse neuromusculaire.

La fasciculine empêche la destruction de l'acétylcholine libérée dans la synapse. Les cellules musculaires sont alors stimulées en permanence et le muscle reste contracté ce qui entraine la paralysie. Le fonctionnement normal d'une synapse suppose la destruction rapide du neurotransmetteur.

L'α-bungarotoxine prend la place de l'acétylcholine sur ses récepteurs sans pour autant provoquer l'ouverture du canal ionique. Elle bloque ce canal. L'effet est plus ou moins proportionnel à la quantité de toxine introduite, mais persiste une fois la toxine fixée au récepteur; elle s'en détache donc difficilement et très lentement. Les cellules musculaires ne peuvent être stimulées et le muscle reste relâché, ce qui entraine la paralysie.

Les mécanismes d'action des deux toxines sont différents aboutissant à une paralysie muscle contracté pour la première, et à une paralysie muscle relâché pour la seconde.

Exercice 2, deuxième proposition : (8 points) A la recherche du passé géologique de notre planète - le passé mouvementé du Massif central

Données (informations issues des documents)

Document 1:
-le socle granitique est situé à la base;
- la faille de Limagne n'affecte pas les coulées de lave du Puy Pariou qui sont au-dessus du socle;
- la coulée de lave trachy-andésitique est au-dessus des coulées trachy-basaltiques; la coulée de lave trachy-andésitique est au-dessus des sédiments du fossé;
Document 2: le calcul de la pente pour l'isochrone du granite étudié donne a = 0,005.
Document 3: dans un contexte de convergence (subduction puis collision) la lithosphère plongeante peut voir apparaître une extension à l'avant de la zone en convergence si la racine lithosphérique est importante.
Document 4: un phénomène de subduction débute à partir de 100 Ma qui amène à la formation des Alpes par collision depuis 30 Ma avec une importante racine crustale et lithosphérique. L'épaississement crustal, la superposition de nappes et la présence de failles inverses sont des preuves de convergence.

Démarche

- application des principes de datation relative au données du document 1;
- application des principes de datation absolue au document 2;
- comparaison des documents 1, 3 et 4: la présence d'une importante racine crustale au niveau des Alpes entraine une situation comparable à celle présentée dans le document 2, donc favorable à l'apparition d'une extension en avant de la zone de concergence; les datations fournies sont parfaitement compatibles.

Exploitation: mise en relation des informations prélevées et des idées (connaissances)

- d'après le principe de superposition, le socle granitique du plateau des Dômes est plus vieux que tout ce qui le recouvre;
- les méthodes de datation absolues appliquées à un granite d'âge équivalent à celui de ce plateau donnent, pour un a = 0,005, un âge de 351 Ma;
- selon le principe de recoupement, les coulées du Puy Pariou sont donc plus tardives que la faille de Limagne; elles sont postérieures au socle en fonction du principe de superposition; le même principe permet d'affirmer que la coulée de lave trachy-andésitique est postérieure (plus jeune) aux coulées trachy-basaltiques et aux sédiments du fossé;
- la faille de Limagne est une faille d'extension; elle a pu se produire entre 30 Ma (formation des Alpes) et 20 Ma;
- les coulées trachy-andésitiques du Puy Pariou ont moins de 20 Ma; elles aussi peuvent être la conséquence du mécanisme d'extension localisé en avant des Alpes;
- les coulées volcaniques plus anciennes ne peuvent être datés par rapport à la faille de Limagne, n'ayant pas de relation géométrique avec elle; on pourrait cependant supposer d'elles relèvent de la même cause d'extension et qu'elles résultent d'une éruption antérieure du même complexe volcanique (La chaine des Puys) que celui ayant formé le Puy Pariou.

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