Sujet zéro 2020 C - Spécialité SVT - Corrigé

Lithosphère océanique (10 points)

Astuce

Remarque :

Pour répondre à la question posée, deux démarches sont acceptées par les correcteur·rice·s :

• partir de ses connaissances et les mettre en relation avec les expériences du sujet ;
• partir des expériences proposées par le sujet pour les relier ensuite à ses connaissances.
• Le choix de la démarche est laissé à l’appréciation du candidat ; pour ce présent corrigé, c’est la seconde démarche qui a été privilégiée.

Mise en place de lithosphère océanique

Le magmatisme à l’aplomb des dorsales s’explique par la décompression du manteau. La divergence des plaques entraîne un amincissement de la lithosphère, ce qui facilite la remontée de la péridotite, roche principale de l’asthénosphère. Cette ascension est rapide, permettant ainsi à la roche de conserver sa température. Voyons plutôt.

Le document 1 montre l’état de la péridotite en fonction des conditions de température et de pression. À partir de $80\,\text{km}$ de profondeur et $1\ 200\,\degree\text{C}$, on constate que le géotherme (ligne reliant les points de même température) coupe le solidus : dans ces conditions l’état de la péridotite est donc en fusion partielle.
Or, on sait que le magma est formé de péridotite en fusion partielle, une chambre magmatique va donc se former sous la dorsale.
Une partie du magma va rapidement atteindre la surface ; la péridotite va former le basalte, alors que le gabbro se formera en profondeur lors d’une remontée plus lente. Basalte et gabbro formeront ainsi le nouveau plancher océanique.

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Astuce

La présence de schémas est toujours valorisée dans ce genre de composition.

Transformation des roches de la lithosphère océanique

Une fois mises en place, les roches du plancher océanique vont s’éloigner de l’axe de la dorsale au gré des forces de convergence.

Le document 2 montre un gabbro riche en minéraux contenant des groupements hydroxyles $\text{OH}^-$. Ces groupements proviennent de l’eau : le plancher océanique s’hydrate donc avec le temps.
Les modifications des roches se feront aussi en profondeur, car l’eau va pénétrer dans les fractures de la lithosphère. Elle va ainsi se réchauffer, ce qui lui permettra de rejaillir au niveau de structures que l’on appelle des fumeurs noirs : c’est ce qu’on nomme la circulation hydrothermale.

Lorsque la lithosphère océanique se refroidit, elle s’épaissit. Avec le temps, cette lithosphère sera de plus en plus dense, ce qui entraînera son enfouissement progressif. Lors de cet enfouissement, les conditions de pression et de température des roches vont de nouveau changer : ces roches vont subir le métamorphisme. Le document 2 montre que le gabbro comporte de la hornblende, un minéral typique du métamorphisme. Donc, les roches de la lithosphère océanique se transforment au cours du temps. Par exemple, le gabbro finira par se métamorphiser en métagabbro.

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Proposition 2-3 : Le devenir d’un écosystème dévasté par le feu (10 points)

Astuce

• Ce travail est une analyse de documents, il est donc logique de commencer par leur observation.
• Vous êtes libre de traiter les documents dans l’ordre que vous désirez, mais l’ordre proposé par le sujet est en général cohérent.
• Vous ne devrez pas hésiter à rajouter des connaissances, notamment dans les conclusions.

Document 1 : Évolution de la diversité végétale dans la zone incendiée de la forêt de Loèche

Effet de l’incendie sur la biodiversité

Le graphique du document 1a montre que le nombre moyen d’espèces sur $500\,\text{m}^{2}$ a été divisé par deux après l’incendie de 2003. Ceci s’explique par les effets mortels de l’incendie pour la flore, jusqu’à l’extinction de certaines espèces au sein de l’écosystème. Pourtant, quatre ans après l’incendie, le nombre moyen d’espèces est passé à $60$ alors qu’il était de $40$ en 1996 et en baisse depuis. Ainsi, même si l’incendie provoque une baisse importante du nombre d’espèces, cet effet est limité dans le temps : une fois la crise passée, la nouvelle biodiversité est même plus importante que la précédente. Un écosystème ravagé peut donc se régénérer.

Les graphiques du document 1b montrent l’effet de l’altitude sur la capacité de régénération de la forêt. Après l’incendie, les diversités moyennes ont toutes augmenté, peu importe l’altitude. Par exemple, le nombre moyen d’espèce est passé de $25$ à $50$ pour une altitude comprise entre $900$ et $1\ 299\,\text{mètres}$. Autrement dit, les végétaux repeuplent l’écosystème incendié. On notera que, au-delà de $1\ 700\,\text{mètres}$, il y a davantage d’êtres vivants : l’altitude a donc un effet sur le nombre d’espèces.
Pour finir, on relève que la diversité atteint assez rapidement une valeur maximale en 2006 : on en déduit que l’écosystème a une capacité maximale d’accueil.

• Après un incendie important, la biodiversité est progressivement restaurée : c’est ce que l’on appelle la résilience, c’est-à-dire la capacité d’un écosystème à retrouver son état initial.

Document 2 : Dynamique de deux espèces végétales herbacées notables dans la zone incendiée

Repeuplement végétal de l’écosystème

Le document 2 nous montre les dynamiques de repeuplement après un incendie. Deux plantes sont étudiées, la funaire et l’épilobe. L’étude de ces deux espèces n’est pas un choix anodin : il s’agit de deux espèces de plantes pionnières, capables de s’implanter sur des sols nus. Or, après un incendie, le sol est bel et bien nu.

Voici ce que nous observons. En 2005, la funaire est devenue la plante principale au centre de la région incendiée, alors que l’épilobe était majoritaire au nord. En 2007, l’épilobe progresse et devient majoritaire sur la quasi-totalité de la zone incendiée.
La funaire et l’épilobe se sont installées rapidement sur les sols nus. Une fois la recolonisation effective, l’épilobe a fini par remplacer la funaire.

• Les êtres vivants végétaux recolonisent les zones incendiées en s’appuyant sur les espèces pionnières : c’est pourquoi celles-ci sont majoritairement représentées durant les quatre années qui succèdent à l’incendie.

Document 3 : Abondance d’insectes consommateurs de bois morts le long du transect tracé à travers la zone incendiée à différentes altitudes

Peuplement animal de l’écosystème

Le document 3 montre le nombre d’individus et d’espèces d’insectes xylophages sous diverses altitudes.
Pour la zone incendiée, le nombre d’individus et le nombre d’espèces sont toujours beaucoup plus important que dans la zone non incendiée. On relève par exemple près de $10\ 000$ individus dans la zone incendiée alors que la zone périphérique présente une moyenne de $1\ 000$ individus. Ces variations sont comparables pour le nombre d’espèces.
En outre, on note que plus on approche de la lisière de la zone incendiée, plus le nombre d’espèces et d’individus augmente en proportion.

• Les insectes xylophages sont bien plus représentés dans la zone incendiée, car ils disposent d’un grand nombre de matière organique morte, source de leur alimentation. Ainsi, une fois l’écosystème mis à nu, de nouveaux insectes s’installent : ceci montre une réorganisation de la biodiversité.

Document 4 : Régénération des arbres quatre ans après l’incendie de forêt : densité et composition en espèces suivant l’altitude

Régénération des arbres

Le document 4 montre la régénération forestière de l’écosystème incendié. Quatre ans après l’incendie, peu importe l’altitude, les espèces pionnières sont toujours majoritaires. Par exemple pour une altitude de plus de $1\ 700\,\text{mètres}$, il y a $\ 2000$ jeunes arbres d’espèces pionnières par hectare et seulement $500$ jeunes arbres d’espèces finales par hectare. Le constat est encore plus flagrant entre $1\ 300$ et $1\ 600\,\text{mètres}$ d’altitude : les espèces finales représentent moins de $10\,\%$ de la couverture végétale. À cette latitude, la forêt de Loèche ne doit donc présenter que des bouleaux et des saules.

• Quatre ans après l’incendie, les espèces finales n’ont toujours pas recolonisé la totalité de l’écosystème : le retour à l’état initial est donc bien progressif. Il faudra vraisemblablement attendre encore quelques années pour que les mélèzes et les épicéas s’implantent plus majoritairement.