Exercice 1 - Première proposition · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Polynésie jour 2 - Remplacement 2022

Expliquer comment, dans le passé, se sont mis en place des indices qui permettent aujourd'hui de reconstituer les climats du passé.

Réponse : Plan de synthèse attendu : Introduction : - Définition du climat et importance de reconstituer les climats passés pour comprendre l'évolution actuelle. - Problématique : Comment les processus physiques, chimiques et biologiques passés ont-ils permis l'enregistrement et la conservation d'indices climatiques exploitables aujourd'hui ? - Annonce du plan : 1. Les indices isotopiques (géochimiques) de l'eau et de la glace ; 2. Les indices biologiques (pollens) et fossiles ; 3. D'autres marqueurs géologiques. 1. La mise en place des marqueurs isotopiques géochimiques (le thermomètre isotopique) : - Principe du fractionnement isotopique : L'oxygène existe sous deux isotopes stables principaux : $^{16}\text{O}$ (léger, majoritaire) et $^{18}\text{O}$ (lourd). Lors de l'évaporation océanique, les molécules d'eau légères $H_2^{16}\text{O}$ s'évaporent préférentiellement. La vapeur d'eau atmosphérique est donc appauvrie en $^{18}\text{O}$ (son $\delta^{18}\text{O}$ est négatif). - Condensation et transport : En se déplaçant vers les pôles et en se refroidissant, les masses d'air précipitent préférentiellement les molécules lourdes ($H_2^{18}\text{O}$). Plus la température atmosphérique est basse, plus les précipitations neigeuses polaires successives s'appauvrissent en $^{18}\text{O}$. - Enregistrement dans les glaces : La neige s'accumule et se tasse en glace sur les inlandsis, piégeant cette signature isotopique. En période glaciaire, la glace polaire présente un $\delta^{18}\text{O}$ très bas (très négatif), tandis que l'eau des océans s'enrichit en $^{18}\text{O}$ (stockage de $^{16}\text{O}$ dans les calottes glaciaires). - Enregistrement dans les sédiments marins : Les foraminifères benthiques et planctoniques fabriquent leur test calcaire ($CaCO_3$) à partir des ions carbonate et de l'oxygène de l'eau de mer. En période glaciaire, le $\delta^{18}\text{O}$ des tests de foraminifères est donc plus élevé. 2. La mise en place des marqueurs biologiques (palynologiques et fossiles) : - Production et dispersion du pollen : Les végétaux terrestres libèrent d'importantes quantités de grains de pollen. Leur paroi externe (exine), riche en sporopollénine, est très résistante à la dégradation. - Piégeage et fossilisation : Les pollens tombent dans des milieux sédimentaires humides et anoxiques (tourbières, lacs), empêchant leur décomposition bactérienne. Les couches de tourbe s'accumulent au fil du temps selon le principe de superposition. - Principe d'actualisme et écologie végétale : Chaque espèce végétale nécessite des conditions climatiques précises (température, humidité). Par exemple, l'abondance de pollens de pin ou de poacées évoque une toundra ou une steppe froide, tandis que le chêne ou le hêtre indiquent un climat tempéré chaud. Les diagrammes polliniques permettent de reconstituer l'évolution locale de la végétation et donc du climat. 3. D'autres indices géologiques et géomorphologiques (ouverture/complément) : - Traces glaciaires : moraines, vallées en U, stries glaciaires témoignant de l'extension passée des glaciers. - Roches sédimentaires caractéristiques : tillites, évaporites (climat aride et chaud), charbons (climat chaud et humide). Conclusion : - Bilan : Les processus naturels (fractionnement isotopique, sédimentation anoxique de restes biologiques) enregistrent en continu les paramètres environnementaux dans des archives naturelles (glaces, sédiments). - Ouverture : Ces données valident les théories astronomiques de Milankovitch pour le Quaternaire et permettent de calibrer les modèles prédictifs du climat futur.