Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Antilles-Guyane 2026 (jour 2)

Montrer que la baisse des températures à l’échelle des temps géologiques peut résulter à la fois des mécanismes affectant les reliefs comme de mécanismes en lien avec la photosynthèse des végétaux et leur fossilisation.

Réponse : Plan et éléments attendus pour une synthèse complète : 1. Introduction : - Les variations climatiques à l'échelle des temps géologiques (refroidissements / glaciations) sont étroitement corrélées à la baisse de la teneur en dioxyde de carbone ($CO_2$) dans l'atmosphère, puissant gaz à effet de serre. - Problématique : Comment l'altération des reliefs et la fossilisation de la matière organique végétale constituent-elles deux puits géologiques majeurs de carbone atmosphérique à l'origine d'un refroidissement planétaire ? 2. Altération des roches silicatées des reliefs et piégeage du carbone : - *Mécanismes :* La formation des chaînes de montagnes (orogenèse) expose de grands volumes de roches silicatées (granites, basaltes...) aux agents météoriques. L'altération chimique de ces silicates par l'eau chargée de $CO_2$ dissous consomme du carbone atmosphérique : $$\mathrm{Silicate\ calcique + 2\,CO_2 + 3\,H_2O \rightarrow Ca^{2+} + 2\,HCO_3^- + Min\acute{e}raux\ argileux}$$ - *Transfert et précipitation océanique :* Les ions issus de l'altération ($\text{Ca}^{2+}$, $\text{HCO}_3^-$) sont transportés par les cours d'eau vers l'océan, où ils précipitent sous forme de carbonate de calcium : $$\mathrm{Ca^{2+} + 2\,HCO_3^- \rightarrow CaCO_3 + CO_2 + H_2O}$$ - *Bilan net :* Pour 2 moles de $CO_2$ consommées lors de l'altération continentale, une seule est libérée lors de la précipitation. Le bilan est donc une consommation nette d'une mole de $CO_2$ atmosphérique, stockée dans les roches sédimentaires carbonatées. - *Exemple géologique :* La collision Inde-Eurasie et la surrection de l'Himalaya au Cénozoïque ont stimulé l'altération des silicates. Il en a résulté une chute du $CO_2$ atmosphérique et l'installation progressive du climat glaciaire quaternaire. 3. Photosynthèse végétale et fossilisation de la matière organique : - *Photosynthèse :* Les végétaux chlorophylliens, qui se développent notamment sur les sols issus de l'altération, captent le $CO_2$ atmosphérique pour produire de la matière organique : $$6\,\mathrm{CO_2} + 6\,\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{C_6H_{12}O_6} + 6\,\mathrm{O_2}$$ - *Échappement à la décomposition :* Normalement, la respiration et la décomposition réoxydent ce carbone en $CO_2$. Mais lorsque la biomasse s'accumule dans des milieux anoxiques (marécages, lagunes, bassins à forte subsidence), l'action des décomposeurs est inhibée. - *Fossilisation et stockage lithosphérique :* Avec l'enfouissement (hausse de température et de pression), cette matière organique est transformée en combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz). Le carbone est ainsi soustrait durablement au cycle court. - *Exemple géologique :* Au Carbonifère, d'immenses forêts de lycophytes et de fougères arborescentes dans des bassins subsidents ont formé d'importants gisements de houille. Ce stockage a fait chuter massivement le $CO_2$ atmosphérique ; il s'y est ajoutée l'altération des silicates de la chaîne hercynienne. Le résultat a été la glaciation permo-carbonifère. 4. Conclusion : - L'altération des silicates des reliefs (suivie de la précipitation des carbonates) et la fossilisation de la matière organique photosynthétique sont deux puits de carbone à long terme. Tous deux retirent du $CO_2$ de l'atmosphère et le stockent dans la lithosphère. - La diminution de l'effet de serre qui en résulte explique la baisse des températures à l'échelle des temps géologiques. - Les deux mécanismes sont liés : l'altération produit les sols qui permettent le développement des végétaux. Ils peuvent agir ensemble, comme au Carbonifère avec la chaîne hercynienne et les forêts houillères. - Ces puits s'opposent aux sources de $CO_2$ (volcanisme, dégazage) ; l'équilibre entre les deux détermine le climat. - Schéma-bilan attendu : relief → altération → ions → carbonates ; végétaux → matière organique → combustibles fossiles ; flèches convergeant vers « baisse du $CO_2$ → baisse de l'effet de serre → refroidissement ».