Exploiter des documents pour indiquer les différentes ressources énergétiques utilisées dans le monde en précisant pour chacune d’elles s’il s’agit d’énergies sous forme de stock ou de flux. Indiquer les différents secteurs consommateurs d’énergies. Préciser comment la consommation mondiale d’énergie a évolué au cours des 40 dernières années et préciser les raisons de cette évolution. Calculer la consommation mondiale d’énergie en 2017 en kWh puis en Joules. 

 

Notions abordées :

L’énergie utilisée dans le monde provient d’une diversité de ressources parmi lesquelles les combustibles fossiles dominent.Les énergies primaires sont disponibles sous forme de stocks (combustibles fossiles, uranium) et de flux (flux radiatif solaire, flux géothermique, puissance gravitationnelle à l’origine des marées). La consommation en est très inégalement répartie selon la richesse des pays et des individus. La croissance de la consommation globale (doublement dans les 40 dernières années) est directement liée au modèle industriel de production et de consommation des sociétés. En moyenne mondiale, cette énergie est utilisée à parts comparables par le secteur industriel, les transports, le secteur de l’habitat et dans une moindre mesure par le secteur agricole. 

Descriptif des activités : 

Utiliser les fonctionnalités du logiciel ANAGENE pour comparer les molécules appartenant à différents primates . Réaliser un tableau de comparaison pour présenter les différences moléculaires entre l’homme et les autres primates. Exploiter les données obtenues afin d’établir une phylogénèse entre l’homme et les autres primates.

Les notions abordées : 

L’espèce humaine actuelle (Homo sapiens) fait partie du groupe des primates et est plus particulièrement apparentée aux grands singes avec lesquels elle partage des caractères morpho-anatomiques et des similitudes génétiques. C’est avec le chimpanzé qu’elle partage le plus récent ancêtre commun.

Etude comparative basée sur l’étude des crânes du système locomoteur (bassin, fémurs) entre l’homme et le chimpanzé puis comparaison de différents hominidés fossiles. Etude de l’évolution de quelques outils dans la lignée humaine. Mise en évidence des caractères d’appartenance à la lignée humaine et évolution.

Etude de quelques mécanismes non-génétiques d’évolution des hominidés.

Les notions abordées : 

L’étude de fossiles datés de 3 à 7 millions d’années montre des innovations caractéristiques de la lignée humaine (bipédie prolongée, forme de la mandibule). Le genre Homo regroupe l’espèce humaine actuelle et des espèces fossiles qui se caractérisent notamment par le développement de la capacité crânienne. Plusieurs espèces humaines ont cohabité sur Terre. Certains caractères sont transmis de manière non génétique : microbiote, comportements appris dont la langue, les habitudes alimentaires, l’utilisation d’outils… 

 

Descriptif des activités : 

Utilisation du logiciel MESURIM pour déterminer les valeurs de l’angle facial et du rapport hauteur/longueur du crâne fossile à disposition afin de l’identifier.

Utiliser le logiciel PHYLOGENE pour construire et exploiter une matrice de caractères anatomiques chez les primates. Etude de l’arbre phylogénétique.

Les notions abordées : 

La phylogénèse s’appuie sur la comparaison de caractères homologues qui sont à l’état ancestral ou à l’état dérivé. Seul le partage de caractères dérivés témoigne d’une étroite parenté. Les individus qui partagent une ou plusieurs nouveautés évolutives témoignent d’une étroite parenté.

Légender un schéma de l’œil et comparer la structure de l’oeil humain avec celle de l’oeil de seiche. Exploiter des données sur les deux types d’yeux afin de déterminer quelques caractéristiques de la vision liées à chaque type d’œil. Indiquer quelques innovations évolutives qui ont conduit à l’oeil de seiche et à l’oeil humain.  

Etude de la construction de quelques structures anatomiques en fonction de contraintes évolutives variées.

 
Les notions abordées : 
Des variations génétiques apparaissent au hasard et sont à l’origine de caractères nouveaux. Le développement d’une structure anatomique est soumis au hasard, à des variations entre individus, des adaptations à un milieu et à une sélection naturelle lorsque l’innovation apporte un avantage.

Les structures anatomiques présentent des particularités surprenantes d’un point de vue fonctionnel, pouvant paraître sans fonction avérée ou bien d’une étonnante complexité. Elles témoignent de l’évolution des espèces, dont la nôtre. Les caractères anatomiques peuvent être le résultat de la sélection naturelle mais certains sont mieux expliqués par l’héritage de l’histoire évolutive que par leur fonction : Contraintes historiques (comme le trajet de la crosse aortique), des contraintes de construction (comme le téton masculin), des compromis sélectifs (comme les difficultés obstétriques) ou des régressions en cours (comme les dents de sagesse).

Etude de la résistance bactérienne aux antibiotiques : utiliser le logiciel MESURIM pour déterminer l’efficacité de différents antibiotiques sur deux souches différentes de bactéries : mesurer le diamètre des plages de lyses bactériennes associées à chaque antibiotique puis calculer la surface de chaque plage de lyse. La résistance des microorganismes aux antibiotiques s’explique par une évolution et une sélection naturelle : quelques bactéries subissent des mutations génétiques aléatoires qui leur confèrent une résistance. Ces bactéries survivent alors que les autres disparaissent. Les bactéries résistantes enrichissent la population au fil des générations.

àIl faut utiliser les antibiotiques seulement dans le cas d’infections bactériennes (pas virales), utiliser les bons antibiotiques et en quantités adaptées.

 

Les virus mutent très souvent et peuvent se recombiner entre-eux.

àLa vaccination et le respect de gestes-barrières (distanciation physique, hygiène, désinfection) sont des stratégies de lutte.

 

Etude sur documents des effets de pratiques culturales sur l’évolution de la biodiversité (recours aux produits phytosanitaires, labours, co-cultures …).

 

Les notions abordées : 

L’évolution permet de comprendre des phénomènes biologiques ayant une importance médicale. L’évolution rapide des organismes microbiens nécessite d’adapter les stratégies prophylactiques, les vaccins et les antibiotiques. 

Depuis la révolution agricole, la pratique intensive de la monoculture, la domestication et l’utilisation de produits phytosanitaires ont un impact sur la biodiversité et son évolution.

Etude sur documents de l’abondance (richesse selon les taxons), de l’abondance relative (proportions de différentes espèces au sein d’un taxon) et de la richesse spécifique (nombre d’espèces présentes).

La biodiversité se mesure par des techniques d’échantillonnage (spécimens ou ADN) qui permettent d’estimer le nombre d’espèces (richesse spécifique) dans différents milieux. Les composantes de la biodiversité peuvent aussi être décrites par l’abondance (nombre d’individus) d’une population, d’une espèce ou d’un plus grand taxon.

Etude des effets de la fragmentation d’un territoire sur l’effectif d’une population et sur sa structure génétique à partir de deux exemples.

 

Mise en évidence des effets de mesures visant à préserver la biodiversité : mise en place de corridors écologiques, limitation des polluants et pesticides, etc.

 

Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces…) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes (dont la variation d’abondance) et conduisent à l’extinction d’espèces. 

La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population. 

La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité. 

Réaliser une estimation de l’effectif total d’une population en réalisant une manipulation. Appliquer une méthode de comptage selon la méthode de capture-marquage-recapture.

Application de la méthode à une population étudiée dans son milieu naturel (mission scientifique).

Déterminer l’intervalle de confiance pour un caractère donné dans un échantillon de population puis déterminer l’intervalle possible d’individus portant ce caractère dans la population totale. 

 

Il existe plusieurs méthodes permettant d’estimer un effectif à partir d’échantillons. La méthode de « capture-marquage-recapture » repose sur des calculs effectués sur un échantillon. Si on suppose que la proportion d’individus marqués est identique dans l’échantillon de recapture et dans la population totale, l’effectif de celle-ci s’obtient par le calcul d’une quatrième proportionnelle

À partir d’un seul échantillon, l’effectif d’une population peut également être estimé à l’aide d’un intervalle de confiance. Une telle estimation est toujours assortie d’un niveau de confiance strictement inférieur à 100 % en raison de la fluctuation des échantillons. Pour un niveau de confiance donné, l’estimation est d’autant plus précise que la taille de l’échantillon est grande. 

Etude de la structure génétique d’une population : à partir de l’exemple étudié, il s’agit de calculer la fréquence de chaque phénotype dans cette population ; calculer la fréquence p des allèles A et la fréquence q des allèles a dans cette population ; déterminer les effectifs attendus à la prochaine génération. 

 

 

Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de transmission des allèles dans une population. En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille (loi des grands nombres), le modèle prédit que la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

Etude d’un exemple de pression de sélection chez l’araignée montrant les limites du modèle de Hardy-Weinberg.

 

Etude de la relation entre le risque de paludisme et la structure génétique des populations : calculer les fréquences théoriques des allèles dans la 2ème génération, calculer les fréquences des génotypes HbA/HbA , HbA/HbS et HbS/HbS, calculer les fréquences des allèles HbA et HbS ; indiquer si un génotype favorise la survie dans un environnement impaludé. 

 

Utiliser un logiciel en ligne pour simuler l’évolution des fréquences alléliques en considérant dans un premier temps une valeur sélective identique pour les génotypes HbA//HbA et HbS//HbS (ω=0,5) puis en considérant des valeurs sélectives différentes pour les génotypes HbA//HbA et HbS//HbS. 

Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération. Les écarts entre les fréquences observées sur une population naturelle et les résultats du modèle s’expliquent notamment par les effets de forces évolutives (mutations, sélection naturelle, dérive génétique, migrations, sélection sexuelle, etc.). 

-Identifier les principaux réservoirs de carbone. 
-A partir des données chiffrées sur les flux de carbone entre les différents réservoirs, préciser comment évolue la quantité de carbone chaque année pour chaque réservoir. 
-Rappels de première sur les conditions de formation d’un combustible fossile.

-Calculer la réserve mondiale de pétrole en utilisant différentes unités (nombre de barils, gigatonnes de pétrole). -Préciser la consommation annuelle globale de pétrole en gigatonnes (Gt). 
-Expliquer la notion d’énergie fossile non-renouvelable. 

 

Notions abordées : donnée pendant une période donnée. Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, le degré d’hygrométrie, la pluviométrie, la nébulosité, la vitesse et la direction des vents. 

La climatologie étudie les variations du climat local ou global à moyen ou long terme (années, siècles, millénaires…). 

La météorologie étudie les phénomènes atmosphériques qu’elle prévoit à court terme (jours, semaines). 

La température moyenne de la Terre, calculée à partir de mesures in situ et depuis l’espace par des satellites, est l’un des indicateurs du climat global. Il en existe d’autres : volume des océans, étendue des glaces et des glaciers.

Notions abordées : Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. Toutefois, depuis plusieurs centaines de milliers d’années, jamais la concentration du CO2 atmosphérique n’a augmenté aussi rapidement qu’actuellement. 

https://www.who.int/globalchange/ozone_uv/fr/ 

https://youtu.be/VMuI4S6e_yw

Les résultats des modèles sont évalués par comparaison aux observations in situ et spatiales ainsi qu’à la connaissance des paléoclimats.

Notions abordées : L’océan a un rôle amortisseur en absorbant à sa surface une fraction importante de l’apport additionnel d’énergie. Cela conduit à une élévation du niveau de la mer causée par la dilatation thermique de l'eau. À celle-ci s’ajoute la fusion des glaces continentales. Cette accumulation d’énergie dans les océans rend le changement climatique irréversible à des échelles de temps de plusieurs siècles. A court terme, un accroissement de la végétalisation constitue un puits de CO2 et a donc un effet de rétroaction négative (stabilisatrice).

Exploiter des documents pour montrer qu’un modèle climatique élaboré tient compte des données accumulées dans le passé, discuter de la pertinence d’un modèle. Etude de différents scénarios climatiques, en particulier les scénarios RCP.

Mise en évidence des conséquences du réchauffement climatique sur la santé et l’environnement.

 

Notions abordées :

Les modèles, nombreux et indépendants, réalisent des projections climatiques. Après avoir anticipé les évolutions des dernières décennies, ils estiment les variations climatiques globales et locales à venir sur des décennies ou des siècles. 

L’analyse scientifique combinant observations, éléments théoriques et modélisations numériques permet aujourd’hui de conclure que l’augmentation de température moyenne depuis le début de l’ère industrielle est liée à l’activité́ humaine : CO2 produit par la combustion d’hydrocarbures, la déforestation, la production de ciment ; CH₄ produit par les fuites de gaz naturel, la fermentation dans les décharges, certaines activités agricoles. 

Les modèles s’accordent à prévoir, avec une forte probabilité d’occurrence, dans des fourchettes dépendant de la quantité émise de GES : 

- une augmentation de 1,5 à 5°C de la température moyenne entre 2017 et la fin du XXIe siècle ; 

- une élévation du niveau moyen des océans entre le début du XXIe siècle et 2100 pouvant atteindre le mètre 

- des modifications des régimes de pluie et des événements climatiques extrêmes 

- une acidification des océans (l’augmentation du CO2 atmosphérique augmente ses échanges avec l’océan dans lequel l’eau et le CO2 se combinent pour former de l’acide carbonique : H₂O + CO₂ßà H₂CO₃ ßàH⁺ + HCO₃^-

- un impact majeur sur les écosystèmes terrestres et marins. (modification de la répartition des espèces, disparition d’espèces devenues inadaptées …).

Etudier des documents pour mettre en évidence les conséquences des polluants sur la santé.

Utiliser des données pour montrer comment minimiser notre empreinte carbone et étudier différents scénarios de transition écologique

Notions abordées :
La combustion de carburants fossiles et de biomasse libère du dioxyde de carbone et également des aérosols et d’autres substances (N2O, O3, suies, produits soufrés), qui affectent la qualité de l’air respiré et la santé. 

L’empreinte carbone d’une activité ou d’une personne est la masse de CO2 produite directement ou indirectement par sa consommation d’énergie et/ou de matière première. 

Les scénarios de transition écologique font différentes hypothèses sur la quantité de GES émise dans le futur. Ils évaluent les changements prévisibles, affectant les écosystèmes et les conditions de vie des êtres humains, principalement les plus fragiles. Les projections fournies par les modèles permettent de définir les aléas et peuvent orienter les prises de décision. Les mesures d’adaptation découlent d’une analyse des risques et des options pour y faire face. 

 

Réaliser un schéma bilan sur l’interconnexion des rétroactions climatiques. 

Notions abordées :

L’évolution de la température terrestre moyenne résulte de plusieurs effets amplificateurs (rétroactions positives), dont : l’augmentation de la concentration en vapeur d’eau (gaz à effet de serre) dans l’atmosphère ; la décroissance de la surface couverte par les glaces et diminution de l’albédo terrestre ; le dégel partiel du permafrost provoquant une libération de GES dans l’atmosphère. 

Exploiter des documents pour montrer comment la fonte des glaces polaires initiée par une augmentation de la température globale amplifie le phénomène de réchauffement climatique. Montrer comment l’effet de serre de la vapeur d’eau auto-amplifie le réchauffement climatique. Montrer comment la fonte du permafrost constitue « une bombe climatique à retardement ».

 

Réaliser un schéma bilan sur l’interconnexion des rétroactions climatiques. 

 

Notions abordées : Depuis un siècle et demi, on mesure un réchauffement climatique global (environ +1°C). Celui-ci est la réponse du système climatique à l’augmentation du forçage radiatif (différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise) due aux émissions de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère : CO2, CH4, N2O et vapeur d’eau principalement. 

Lorsque la concentration des GES augmente, l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance radiative reçue par le sol de la part de l’atmosphère. Cette puissance additionnelle entraîne une perturbation de l’équilibre radiatif qui existait à l’ère préindustrielle. L’énergie supplémentaire associée est essentiellement stockée par les océans, mais également par l’air et les sols, ce qui se traduit par une augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre et la montée du niveau des océans.