Enseignement de spécialité

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• Publié par: ibilokar
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Extrait

Enseignement de spécialité
THÈME 1
DLu passé géologique
à l’évolution future de la planète
Les climats passés 7 semaines.
Sciences de la Terre. de la planète
La spécialité en sciences de la Te rre se concentre Les changements climatiques
sur les variations du climat et les variations du
des 700 000 dern i è res années
niveau de la mer au cours de l’histoire de la Te rre .
Les objectifs de cet enseignement sont les suivants :
Le premier objectif est de reconstituer à part i r
1) Établir que des phénomènes et événements géo- d’indices physico-chimiques les climats de la
logiques majeurs qui se produisent à la surface de Terr e dans un passé géologiquement très récent.
la Terre ont des causes qui sont liées au fonctionne- On utilise les variations du rapport isotopique
1 8 1 6 1 8ment de l’intérieur de la planète, mais aussi au fait O / O (noté O, delta isotopique de l’oxygène;
que la Te rre appartient au système solaire et subit v o i r annexe p. 42) des glaces polaires dans un prem i e r
l’influence du Soleil. temps, celles des tests de foraminifères des sédiments
océaniques dans un second temps.
2) Découvrir la richesse des enre g i s t rements dans les Les prérequis portent sur la notion d’isotopes
16roches, sédiments et glaces des changements de stables, en prenant comme support les isotopes O
18l’environnement de la Terre au cours du temps. et O de l’oxygène, sur la possibilité de déterminer
par une méthode analytique le rapport de ces iso-
3) Rechercher les mécanismes physiques élémen- topes dans un matériel glaciaire ou sédimentaire, et
t a i res qui permettent d’expliquer et de quantifier sur la notion de delta isotopique.
l’ampleur des changements climatiques et du niveau À partir des données que constituent les variations
1 8de la mer au cours du temps. du O des glaces, divers aspects de la pratique
scientifique peuvent être mobilisés:
4) Faire le lien, quand il existe, entre les phénomènes – extraction d’informations pertinentes à partir de
biologiques et géologiques dans la régulation du cli- données analytiques; appréciation de la concor-
mat (ex.: baisse du taux de CO , augmentation du dance des informations tirées de données 2
taux de l’O et glaciation lors du carbonifère). p o rtant sur des lieux diff é rents (ex.: Gro e n l a n d ,2
A n t a rc t i q u e );
5) Montrer que la re c h e rche des mécanismes qui – re c h e rche de la signification des faits constatés à
18contrôlent la variation des climats de la Te rre dans partir de l’exploitation de données sur le O des
le passé est importante pour appréhender l’évolu- précipitations en divers lieux;
tion future de notre environnement. En dehors de – mise en évidence d’une corrélation entre le delta
l’aspect purement scientifique, cette partie du pro- isotopique de l’eau de pluie ou de la neige et la
gramme doit aussi être l’occasion de sensibiliser les température;
élèves à la gestion de l’environnement qui les – exploitation de cette corrélation pour convertir les
1 8e n t o u re (acc o rds internationaux, proto c o le de variations du O des glaces en changements de tem-
K y o t o ) . p é r a t u re; évaluation quantitative de ces changements.
D’autres aspects de la pratique scientifique peuvent
Il s’agit d’initier aux raisonnements qui perm e t t e n t être mobilisés:
la reconstitution des climats de la Terre et les varia- – conception d’un modèle de la Te rre en rapport
tions du niveau de la mer. Ces raisonnements repo- avec le problème posé: système clos où le volume
1 8sent sur l’application du « principe d’actualisme ». d ’ e a u e t l e O global de l’eau terre s t re est
Du passé géologique à l’évolution future de la planète 39Les changements climatiques auxconstant, existence de réservoirs de volume inégal
1 8où le O n’est pas le même, existence de flux entre plus grandes échelles de temps
ces réservoirs;
1 8– prévision de l’évolution du O d’un compart i- La reconstitution des climats du Carbonifère et du
ment (réservoir océanique) quand la répartition de Crétacé moyen, à partir de données paléontolo-
l’eau entre les divers compartiments change; pour giques, sédimentologiques et morphologiques néces-
1 8l’océan, le O de l’eau et ses variations sont site aussi de pre n d re en compte la situation et la
1 8déduites des variations du O des tests de fora- répartition des masses continentales à ces époques.
minifères benthiques (voir annexe p.42); La prise de conscience de l’importance des change-
– établissement d’un système de relations entre plu- ments climatiques de la Ter re au cours de son histoire
1 8sieurs paramètre s : volume des glaces, O des est ainsi établie. Une vue d’ensemble de l’évolution
1 8 1 8glaces, O de l’eau des océans, O des carbo- climatique depuis le Crétacé jusqu’à aujourd’hui pré-
nates des tests; sente l’intérêt de sensibiliser à la nécessité de pre n d re
– discussion sur la concordance des conclusions en compte les échelles de temps: les alternances de
extraites de l’étude des glaces et des sédiments. périodes glaciaires et interg l a c i a i res précédemment
envisagées apparaissent comme des changements
Le deuxième objectif est de re c h e rcher l’éten- rapides au sein d’une période froide marquée par la
due planétaire des changements climatiques à f o rmation de la calotte glaciaire antarctique il y a
p a rtir d’un autre type de données: les pollens, vingt millions d’années enviro n .
recueillis en des lieux différents. La perception de l’échelle de temps doit conduire
Les mécanismes de formation des modelés glaciaire s l’élève à saisir que les mécanismes explicatifs des
(moraine…) ne sont pas au programme mais changements climatiques du Pléistocène, notamment
l’existence de ces modelés peut être utilisée pour ceux liés aux variations d’insolation engendrées par
retrouver les climats anciens. les modifications orbitales, ne peuvent re n d re
compte de l’installation d’un climat glaciaire ou
Le troisième objectif est de re c h e rcher les d’une période chaude pendant des dizaines de mil-
causes possibles des variations climatiques des lions d’années. Dans la re c h e rche d’explications, on
7 0 0 0 00 d ern i è re s a nn ées , de l’alternance de cible sur les paramètres qui modifient l’ampleur de
périodes glaciaires et des périodes interg l a c i a i re s . l ’ e ffet de serre et que les élèves connaissent: change-
Les acquis de la seconde doivent conduire les élèves ment d’albédo et concentrations en CO . L’ h y p o-2
à proposer des explications (connaissances sur les thèse de changements de longue durée de ces
mécanismes à l’origine des températures de la Terre ) . p a r a m è t res étant émise, les élèves sont conduits à la
C’est donc l’occasion de confronter de nouvelles tester à partir de l’analyse de données multiples fai-
données à ces hypothèses, de développer l’esprit cri- sant intervenir les processus physico-chimiques et
tique en ne confondant pas corrélation et causalité géologiques inscrits au programme : développement
dans un seul sens (température et CO ), de faire des plantes au Carbonifère et piégeage de la matière2
saisir la complexité des interactions. o rganique, accroissement de l’altération des ro c h e s
en relation avec les orogenèses, accroissement de l’acti-
Les cycles de réchauffe m e n t / re f roidissement observé s vité des dorsales et du volcanisme au Crétacé… La
e n t re deux maximums glaciaires avec des périodes liaison avec la partie « Diversité et complémentarité
de 43 000 ans, 24 000 ans et 19 000 ans peuvent des métabolismes » facilite la perception de l’impor-
être signalés. tance de la fossilisation de la matière org a n i q u e .
Les équations chimiques des réactions de précipita-
Les variations de température induites par les phé- tion/dissolution des carbonates, d’une part, et des
nomènes astronomiques sont amplifiées par leurs réactions d’altération des silicates calciques, d’autre
r é t roactions positives sur les variations de l’albédo p a rt, illustrent les flux de CO e n t re les diff é re n t s2
de la planète et de la teneur en CO atmosphérique. r é s e rvoirs. En effet, ces équations montrent que la2
seule précipitation/dissolution des carbonates a un
Limites (ne sont pas exigibles) bilan nul sur la quantité de CO présent dans l’at-2
– L’étude de chacune des glaciations en tant que m o s p h &