Tu as effectué l’épreuve de spécialité du baccalauréat du mardi 17 juin 2025 ? AuFutur te propose un corrigé de la première épreuve de SVT.
Exercice 1 : Le végétal chlorophyllien et l’eau
Les Angiospermes désignent un ensemble de végétaux couramment appelé « plantes à fleurs ». Ces végétaux ont la particularité d’avoir des fleurs se transformant en fruits qui contiennent les graines. Ces plantes ont un mode de vie fixe et communiquent avec leur environnement, le sol et l’air, pour assurer leur nutrition et donc leur maintien en vie et leur croissance. Plus précisément, cette nutrition correspond à des échanges organiques avec l’environnement, tels que les minéraux contenus dans l’eau du sol, et à la production et à l’utilisation par les végétaux de matière, la matière organique. Différents systèmes structurants de la plante à fleurs interviennent dans les échanges et dans la production de matière organique : le système racinaire (les racines), et le système caulinaire (les feuilles). Les feuilles notamment sont composées de cellules chlorophylliennes où a lieu la photosynthèse permettant la synthèse de chlorophylle, pigment responsable de la couleur verte de la plante.
Nous verrons dans un premier temps quelles sont les structures intervenant dans l’absorption de l’eau du sol par la plante, puis comment cela permet la production de matière organique dans les feuilles.
I – Une morphologie adaptée aux échanges avec le sol
A – Le système racinaire pour l’absorption de l’eau
Les Angiospermes ont un mode de vie fixe, c’est-à-dire qu’ils sont plantés dans le sol qui est leur principale source de nutrition. La fixation de la plante et les échanges avec le sol sont assurés par le système racinaire, partie souterraine de la plante, plus communément appelée les racines. Elles se déploient de manière souterraine en plusieurs brins.
L’extrémité de chaque racine est recouverte de cellules, des poils absorbants d’une dizaine de millimètres de long. Les poils comportent des vacuoles. Ces organites cellulaires permettent l’absorption de l’eau contenue dans le sol, et plus particulièrement des ions et sels minéraux qu’elle contient. Plus précisément, les vacuoles permettent la gestion de l’eau dans chaque cellule : absorption, stockage, évacuation excédentaire, communication avec le reste de la cellule. L’eau est ainsi absorbée dans chaque cellule, puis véhiculée via les poils et les racines au reste de la plante grâce à ses réseaux conducteurs.
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B – Les tissus conducteurs pour le transport organique
Une fois les ressources aquifères et ioniques absorbées par les racines, elles sont transportées au sein de la plante par la tige, pour être acheminées vers les feuilles et d’autres organes de la plante. La tige est composée de tissus conducteurs dans lesquels circule la sève, le liquide assurant la nutrition de la plante.
Tout comme le sang humain, la sève est transportée dans deux types de vaisseaux conducteurs selon que ses ressources minérales ont été transformées par la plante ou non. L’eau et les minéraux puisés dans le sol par les racines forment la sève brute, transportée dans le xylème. La matière organique produite à partir des ressources souterraines par la plante forme la sève élaborée, transportée dans le phloème.
Pour apprécier la teneur en matière organique de la sève élaborée, de l’eau iodée, dont la couleur bleue révèle la présence d’amidon, pourrait être incorporée à l’arrosage de la plante. L’usage d’un colorant dans l’arrosage pourrait par le même temps indiquer que l’eau est absorbée par les racines et transportée dans le xylème.
Nous avons vu de quelle manière l’eau et les ressources ioniques présentes dans le sol sont absorbées et transportées par la plante. Voyons maintenant de quelle manière elles sont transformées en matière organique par le système caulinaire des Angiospermes.
II – Les cellules chlorophylliennes, productrices de matière organique
A – Le système caulinaire et les cellules chlorophylliennes
Les feuilles, c’est-à-dire les expansions latérales de la tige des Angiospermes, forment le système caulinaire. Les feuilles sont des parties minces et plates du végétal. De même que pour celui racinaire, le système caulinaire assure les échanges gazeux avec l’environnement aérien de la plante, par le biais d’orifices microscopiques, les stomates. Ceux-ci sont également sensibles au stockage de l’eau dans les cellules et opèrent une action mécanique sur la tension des feuilles en fonction des ressources disponibles.
Plus particulièrement, les feuilles sont considérées comme des organes spécialisés dans la production de matière organique. La sève brute est acheminée jusqu’aux cellules des feuilles où elle est traitée par les cellules spécialisées, les cellules chlorophylliennes. Ces cellules sont en charge de la transformation de la sève brute en sève élaborée, et donc à la production de matière organique utilisable pour la plante : c’est la photosynthèse.
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B – La photosynthèse, production de matière organique
La photosynthèse est un processus biochimique assuré par les cellules chlorophylliennes et permettant la production de matière organique utilisable par le végétal à partir des ressources du sol et par échange gazeux. Les cellules chlorophylliennes forment les cellules végétales des feuilles. Elles se composent d’organites cellulaires spécialisés dans la photosynthèse, les chloroplastes, où ont lieu les transformations.
Pour que la photosynthèse ait lieu, plusieurs conditions doivent être réunies : il faut une source de lumière, de l’eau (provenant du sol), et du dioxyde de carbone (provenant de l’air). L’énergie lumineuse est essentielle pour être convertie en énergie chimique transformant les éléments en matière organique. Elle est captée par le pigment chlorophyllien, présent dans les chloroplastes.
Une expérience peut aisément être réalisée pour tester ces conditions initiales et la transformation de CO2 et la libération d’O2, par exemple en relevant l’évolution en oxygène et en dioxyde de carbone au cours du temps dans un récipient contenant une plante chlorophyllienne, dans la lumière (témoin), dans l’obscurité.
La photosynthèse se divise en deux phases photochimique puis chimique où l’eau est oxydée, puis le dioxyde de carbone est réduit et incorporé à la matière organique. Il résulte de la photosynthèse de l’oxygène, libéré dans l’air, et des ressources organiques telles que l’amidon.
La photosynthèse peut se résumer par l’équation suivante :
- Synthèse de la photosynthèse :
- 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
La matière organique produite est utilisée directement par la plante pour le maintien de ses fonctions vitales et sa croissance, ou stockée pour un usage ultérieur.
Ainsi, les Angiospermes sont des plantes à fleurs au mode de vie fixe capables de réaliser le mécanisme de la photosynthèse pour assurer leur nutrition. Le système racinaire permet l’absorption de l’eau et des ressources minérales présentes dans le sol. Ces ressources sont transportées par la sève jusqu’au système caulinaire de la plante où les cellules chlorophylliennes assurent la photosynthèse. Celle-ci intervient sous l’effet de l’énergie lumineuse, convertie en énergie chimique, et permet de transformer eau et dioxyde de carbone en oxygène et en ressources organiques telles que l’amidon. Ces ressources organiques sont essentielles à la survie et à la croissance de la plante et sont utilisées immédiatement ou stockées dans des organes de réserve.
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Exercice 2 – Le climat au Dryas récent
Nous étudierons tout d’abord les caractéristiques climatiques de la période du « Dryas récent », puis nous émettrons des hypothèses quant aux variations climatiques liées à l’entrée dans cette période, par l’étude des documents.
La période « Dryas récent » semble être caractérisée par un climat globalement froid. L’étude de la concentration de l’isotope d’oxygène 18 contenu dans une carotte de glace au Groenland (Document 1) nous indique une chute soudaine d’environ -38 à -41 pour mille de l’isotope à l’entrée dans la période, puis une concentration variant entre -40 et -42 pendant la période, avant une remontée assez soudaine à -36 pour mille à la fin de la période. Or, la calibration du thermomètre isotopique oxygène 18 nous que plus sa concentration dans les précipitations formant la glace est faible, plus la température annuelle moyenne en degrés Celsius est faible : pour une concentration d’environ -35 pour mille, la température annuelle est d’environ -30 degrés. Ainsi, pour la concentration relevée dans la carotte de glace, la température annuelle moyenne devrait être inférieure à -30 degrés.
Les données palynologiques (document 3) nous permettent d’établir que la faune présente lors de la période était résistante à un climat globalement froid. Le diagramme pollinique réalisé à partir d’une carotte de tourbe issue de la tourbière de la Borde (Document 3a) nous indique une forte fréquence de grains de pollen d’herbacée (environ 80 pour cent du nombre total de grains), dont un tiers environ de poacées. Les pins représentent environ 20 pour cent des grains de pollen, et les autres arbres dix pour cent, majoritairement les bouleaux, et le chêne en toute petite quantité. Or, le document 3b nous indique que les herbacées supportent tout climat, mais sont majoritaires par rapport aux arbres lorsque les conditions climatiques sont particulièrement froides, et forment les steppes dans un climat froid. Le pin supporte un climat froid à tempéré sec, et le bouleau un climat froid à tempéré humide. Ces données nous indiquent donc que la période du « Dryas récent » était caractérisée par des conditions particulièrement froides, avec des conditions un peu plus tempérées en s’éloignant de l’Atlantique Nord (le sondage ayant été réalisé en Europe du Sud). De plus, on remarque un pic de concentration de pollens d’herbacée à l’entrée dans la période (passage de 30 à 80 pour cent) pour une forte concentration en d’arbres (70 pour cent), pour puis une diminution soudaine (40 pour cent d’herbacées pour 60 d’arbres) ; cela induit que la période précédente et celle suivante ont un climat plus tempéré caractérisé par la présence de forêts tempérées.
Ainsi, la période du « Dryas récent » est caractérisée par un climat globalement très froid, propice au développement de steppes, avec des températures particulièrement faibles dans la région de l’Atlantique Nord et plus tempérées en s’en éloignant.
L’étude des températures des courants profonds et de surface des océans nous permet d’apprécier certaines caractéristiques climatiques de la période et d’émettre des hypothèses quant à ses variations climatiques soudaines. L’étude de l’abondance relative de deux espèces de Foraminifères dans une
carotte de sédiments océaniques réalisée au large de la Norvège nous indique une prédominance de Neogloboquadrina pachyderma senestre lors de la période, avec une concentration entre 60 et 100 pour cent. Au contraire, Neogloboquadrina pachyderma dextre est peu présent avec une concentration sur la période avoisinant les dix pour cent. Or, on sait que l’abondance de la version senestre est un indicateur d’eaux de surface froides ; les eaux de surface étaient donc froides lors de la période. On remarque également un pic de baisse de concentration de 80 à 0 pour cent de la version senestre, coïncidant avec un pic croissant d’environ 0 à 60 pour cent pour la version dextre, autour de l’an 12800. Or, cette année, BP correspond à l’entrée dans la période. De plus, les deux versions sont présentes dans la période précédente, avec une prédominance de la version dextre. On peut donc en déduire que lors de la période précédente, les eaux de surface étaient globalement plus chaudes, avec un réchauffement brutal lors de l’entée dans la période.
Le document 4 nous expose la circulation océanique globale actuelle et passée. La zone de l’Atlantique Nord est une zone de plongée des eaux de surface pour former les courants profonds. On observe également que partent de cette zone des courants profonds et froids, tandis que le gulf stream diffuse un courant de surface chaud (Document 4a). L’étude du décalage d’âge benthique–planctonique donné en fonction de l’âge du sédiment nous indique un décalage plutôt faible sur la période (entre +1000 et +600), puis une baisse progressive jusqu’à +200 en fin de période (document 4b). On observe que le décalage augmente progressivement à la fin de la période précédente jusqu’au début de celle du Dryas, de 0 à +800. Or, on sait qu’une augmentation du décalage indique une baisse de la vitesse de plongée des eaux en surface. On sait également que la diminution de la vitesse de plongée du Gulf Stream, courant chaud de surface, limite son influence thermique sur l’Europe de l’Ouest (document 4a). Ainsi, l’une des hypothèses concernant la diminution rapide des températures de la période du « Dryas récent » est la réduction de la vitesse de plongée des eaux de surface chaudes dans les eaux profondes froides, limitant les apports de chaleurs de courants de surface autour de l’Atlantique Nord, au profit du refroidissement généré par la remontée des eaux profondes.
Ainsi, la période du « Dryas récent » est caractérisée par une chute soudaine des températures globales. Le climat est globalement très froid, notamment autour de l’Atlantique Nord, avec des zones plus éloignées plus tempérées. Les conditions climatiques sont favorables au développement de steppes. Les courants de surface des océans sont globalement froids. L’une des hypothèses quant aux variations caractéristiques de l’entrée dans la période est le ralentissement de la vitesse de plongée des courants de surface, globalement plus chauds que ceux en profondeur, limitant ainsi les effets de chaleur qu’ils peuvent procurer. Au contraire, les eaux profondes froides remontent plus rapidement en surface entraînant un refroidissement global des températures.
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