Bac Spécialité SVT 13 mars 2023 Londres

Exercice 2 : (9 points) Les climats de la Terre: comprendre le passé pour agir aujourd'hui et demain - Les Coccolithophoridés, amplificateurs des variations climatiques

Des études scientifiques suggèrent que les Coccolithophoridés auraient, au cours du Quaternaire, amplifié les variations climatiques liées aux paramètres astronomiques.

Expliquez comment les Coccolithophoridés ont pu constituer à amplifier les variations du climat au cours du quaternaire.

Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix intégrant des données issues des documents et les connaissances complémentaires nécessaires.

document 1 : les Coccolithophoridés, organismes planctoniques des écosystèmes marins


Schéma de la structure cellulaire, chez Emiliana huxleyi

document 1a : caractéristiques cellulaires des Coccolithophoridés

Les Coccolithophoridés sont des algues unicellulaires photosynthétiques. A un certain stade de leur développement, elles produisent des plaques de carbonate de calcium (CaCO3) cristallisées sous forme de calcite et appelées Coccolithes. Ces plaques forment une protection autour de la cellule: la Coccosphère.

d'après Laurie Perrot. 2017. Observer les Coccolithophores de l'espace (thèse).


Distribution d'Emiliana huxleyi dans la mer de Barent

Image prise par le satellite ENVISAT en 2011.

document 1b : distribution géographique et temporelle des Coccolithophoridés

Les Coccolithophoridés sont présents dans tous les océans actuels. ils sont connus à l'état fossile, depuis le début du Mésozoïque, il y a 215 millions d'années.

Ces organismes se développent en abondance sur d'immenses zones, couvrant jusqu'à plusieurs centaines de milliers de km².

d'après Laura Perrin. 2016. Physiologie du Coccolithophoridé Emiliana huxleyi en co-limitation de nutriments et de lumière, (thèse).


document 2 : métabolisme des Coccolithophoridés et propriétés physico-chimiques des nuages

Le phytoplancton produit un composé soufré, le diméthylsulfoniopropionate (DMSP), impliqué dans les réactions de défense contre les prédateurs et les pathogènes. Les Coccolithophoridés sont les principaux producteurs océaniques de DMSP.

document 2a : effet de la température sur la production de DMSP chez Emiliana huxleyi en culture


Les DMSP diffusent dans l'atmosphère où ils se forment des aérosols qui condensent l'eau. Cela permet la formation de gouttes d'eau qui composent les nuages.


document 2b : teneur atmosphérique en aérosols et taille des gouttes dans les nuages au dessus de l'océan



document 2c : relation entre l'albédo des nuages et le rayon des gouttes d'eau


L'albédo des nuages est d'autant plus élevé que le rayon des gouttes d'eau est petit.

d'après parasol.cnes.ft et pedagotech.inp-toulouse.fr/200525/co/Wiki_04_02.htm

document 3 : métabolisme des Coccolithophoridés et flux de carbone à l'interface océan/atmosphère.

Les coccolithophoridés réalisent deux réactions métaboliques qui impliquent le CO2.
1. Pompe à CO2 liée à la photosynthèse en surface suivie de la sédimentation en profondeur
Pendant le processus de photosynthèse, les Coccolithophoridés utilisent la lumière comme source d'énergie lors de la synthèse des composés organiques à partir du dioxyde de carbone dissous dans l'eau. Après la mort des cellules, une partie de la matière organique formée par les coccolithophoridés sédimente en profondeur, ce qui conduit au piégeage du carbone atmosphérique.
2. Contre-pompe liée à la calcification de la Coccosphère
Les Coccolithophoridés forment des Coccolithes en calcite ce qui conduit à une libération de CO2 dans l'océan qui diffuse ensuite dans l'atmosphère.

d'après Laura Perrin. 2016. Physiologie du Coccolithophoridé Emiliana huxleyi en co-limitation de nutriments et de lumière, (thèse).

document 4 : index d'efficacité de la pompe biologique déterminé à partir de sédiments d'âge quaternaire échantillonnés dans l'océan austral

Les teneurs en carbone organique et minéral de sédiments marins issus de l'activité des Coccolithophoridés permettent d'estimer l'importance relative des processus de pompe et de contre-pompe et de déterminer un index au cours du temps. Plus l'index est élevé plus le piégeage du carbone a été important.

Sur le graphique, les périodes glaciaires correspondent aux zones sur fond blanc et les périodes interglaciaires correspondent aux zones sur fond gris; leur alternance est contrôlée par les paramètres orbitaux de la Terre.

d'après M. Brandon. 2020. Les changements majeurs de la productivité biologique au cours du Quaternaire et leurs impacts sur les cycles du carbone et de l'oxygène; thèse.

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