Sujet du Bac Sciences de la Vie et de la Terre 2023 · Amérique du Nord Jour 2

EXERCICE 1 (7 points)

Stress aigu et glucose

Les situations de stress sont très consommatrices d’énergie et mobilisent les cellules musculaires afin d’assurer un comportement de fuite ou de combat par exemple.

Le glucose est un nutriment essentiel lors de la production d’énergie de toutes les cellules, dont les cellules musculaires.

Lors d’une situation de stress, montrer comment la libération d’adrénaline est à l’origine d’une production accrue d’ATP par les muscles.

Vous rédigerez un texte argumenté. On attend que l’exposé s’appuie sur des résultats d’expériences, d’observations, des exemples...

EXERCICE 2 [8 points]

Le pergélisol, une bombe climatique ?

Depuis le début du XX e siècle, la température atmosphérique moyenne de la Terre a augmenté d'environ 1 °C en lien avec un dérèglement climatique. Dans les zones polaires et sub-polaires, une partie du sol reste en permanence gelée: on l'appelle le pergélisol. Le pergélisol couvre 20 % de la surface mondiale des continents, principalement près des pôles (Groenland, Canada, Russie (Sibérie)) et dans les régions montagneuses.

Montrer que la fonte du pergélisol pourrait être un facteur amplificateur du dérèglement climatique.

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

Document 1 – Concentration de deux gaz atmosphériques (CH 4 et CO 2) depuis 1750

Les points indiquent des valeurs de concentration mesurées dans les glaces et les traits indiquent des valeurs mesurées directement dans l'atmosphère depuis 1950 jusqu'en 2014.

ppm: partie par million. Une valeur de X ppm signifie que dans un million de molécules dans l'air, X sont des molécules de CO 2.

ppb: partie par milliard. Une valeur de Y ppb signifie que dans un milliard de molécules dans l'air, Y sont des molécules de CH 4.

Document 2 – Participation à l'effet de serre de différents gaz atmosphériques

La contribution à l'effet de serre de chaque gaz se mesure grâce au pouvoir de réchauffement global (PRG). Le pouvoir de réchauffement global d'un gaz se définit relativement au CO 2. Un gaz qui a un PRG relatif/CO 2 d'une valeur de « X » est « X » fois plus efficace dans l'effet de serre que le CO 2.

Gaz à effet de serre · Durée de vie (années) · PRG* relatif / CO 2

Dioxyde de carbone (CO 2) · 100 · 1

Méthane (CH 4) · 12 · 25

Protoxyde d'azote (N 2 O) · 120 · 298

Perfluorocarbures · 2 600 à 50 000 · 7 400 à 12 200

Hydrofluorocarbures · 1 à 270 · 120 à 14 800

Hexafluorure de soufre · 32 000 · 22 800

*PRG relatif / CO 2: Pouvoir de Réchauffement Global relatif par rapport au CO 2.

Source: D'après 4 e rapport du GIEC modifié

Document 3 – Le pergélisol

Le pergélisol est un grand réservoir continental de matière organique carbonée et azotée, au même titre que les réserves de combustibles fossiles que sont le pétrole, le gaz et le charbon: « 1 700 milliards de tonnes de carbone d'origine végétale s'y sont accumulées depuis la dernière glaciation, explique Florent Dominé. C'est deux fois plus de carbone que n'en contient actuellement l'atmosphère ! »

Lorsque le pergélisol dégèle, il forme des mares dans lesquelles des morceaux de sol se détachent et apportent nutriments et carbone aux bactéries et au plancton présents dans la mare. [...]

« Dans certaines [mares], le carbone est âgé de plus de 20 000 ans ! Cela signifie que c'est le vieux carbone stocké dans le pergélisol qui est de nouveau accessible à ces micro-organismes » rapporte Warwick Vincent, le directeur scientifique du Centre d'études nordiques, qui gère notamment la base scientifique d'Umiujaq au Canada. « Il existe des millions de ces mares en Arctique 1, sur une superficie de plusieurs centaines de kilomètres carrés », estime Warwick Vincent.

1 L'Arctique est la zone géographique correspondant au Groenland, à une partie du Canada et à la Sibérie.

Source: Document modifié d'après Pergélisol, le piège climatique | CNRS Le journal

Document 4 – Modèle simplifié des relations métaboliques entre micro-organismes peuplant une mare de pergélisol dégelé

Il existe une diversité de microorganismes qui possèdent des métabolismes différents. Sur le schéma ci-dessous, sont représentés les substrats utilisés par les microorganismes et les produits issus de leur métabolisme.

Document 5 – Évolution des populations des micro-organismes méthanogènes et méthanotrophes dans du pergélisol selon la température

Résultats obtenus à partir d'un échantillon d'un gramme de pergélisol dégelé avec ajout d'un substrat nutritif carboné adapté. Les cultures bactériennes sont réalisées pendant 62 jours à 4 °C et à 10 °C.

Document 6 – Quantité de N 2 O émis selon le milieu

Le N 2 O est produit par des métabolismes bactériens utilisant la matière organique présente dans le sol.