Corrigé Bac Semaine 4 - Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain

Sujet bac : Annale 2024 – sujet centre étranger Amérique du Nord - jour 2

• Consigne : Réalisez l’exercice 2 présenté sur le sujet bac avant de consulter le corrigé proposé ci-dessous.

EXERCICE 2 : La grotte Cosquer, témoin du changement climatique

Introduction :

Astuce

Une introduction doit débuter par une phase de contextualisation : il s’agit d’amener progressivement la réflexion sur le sujet. Ici, on commence par faire émerger le fait que le climat a dû profondément changer pour que l’entrée d’une grotte, qui devait nécessairement se faire à pied donc au-dessus du niveau de la mer, puisse aujourd’hui se situer à 37 mètres de profondeur sous la mer.
On termine par une annonce de la démarche que nous allons suivre, démarche qui est clairement indiquée dans le sujet : analyser différents indices afin de reconstituer l’évolution du climat depuis l’occupation de la grotte à nos jours. Nous avons choisi de séparer l’analyse d’indices plutôt biologiques (pollen, fossiles) puis géologiques (traces rivages, $\delta^{18}\text{O}$).

La Grotte Cosquer, située près de Marseille, est un chef -d’œuvre de l’art rupestre. Sa découverte est récente et n’a pas été facile : son accès n’est possible qu’en plongée car son entrée est aujourd’hui située à 37 mètres de profondeur. Le fait que cette grotte était auparavant accessible à pied témoigne des profonds changements que subit le climat, que cela soit au niveau méditerranéen ou global. Le passage sous l’eau de l’entrée d’une telle grotte semble indiquer un important réchauffement qui aurait provoqué une remontée du niveau des eaux.
On se propose dans ce travail d’analyser différents indices afin d’apporter une reconstitution précise du climat global et méditerranéen depuis l’occupation de la Grotte Cosquer jusqu’à nos jours.
Nous commencerons dans un premier temps par une analyse des indices biologiques avant de vérifier leur concordance avec des indices géologiques.

La reconstitution du climat à l’aide d’indices biologiques

Le document 1 nous permet d’identifier des périodes d’occupation de la grotte Cosquer. De plus, nous pourrions interpréter un arrêt de son occupation par une inaccessibilité de son entrée à la suite d’une montée des eaux (même si cela ne resterait qu’une hypothèse, la grotte ayant pu tout simplement être abandonnée).
Les échantillons récoltés en 1992 (charbon de bois, peinture) ont été analysés par la méthode du carbone 14. Cette méthode de datation absolue repose sur l’utilisation de radiochronomètre. En effet, certains isotopes comme le carbone 14 ont la propriété d’être radioactifs et se de désintégrer à une vitesse connue et constante. On parle ainsi d’isotopes pères (ici, le carbone 14) qui se désintègrent en éléments fils (ici, l’azote 14). Ainsi, il est possible, en analysant le contenu d’un échantillon actuel, de déduire l’âge de fermeture du système, c’est-à-dire la formation d’une roche, ou ici, puisqu’il s’agit du carbone 14, de la mort d’un organisme. Grâce à la reconstitution par méthode graphique (méthode de la droite dite isochrone), on peut remonter à l’âge de l’échantillon.

La datation des charbons de bois et des peintures indiquent ici une occupation entre – 27 000 ans et – 15 500 ans. L’accès à la grotte était donc possible au moins durant cet intervalle. L’occupation s’arrêtant il y a 15 500 ans, nous sommes à la recherche d’indices qui concorderaient avec montée du niveau des mers qui aurait condamné la grotte.
Le document 2 apporte plus de précisions. Il décrit l’évolution de la proportion (en %) de quelques espèces de foraminifères en Méditerranée entre – 20 000 ans et nos jours.
Les foraminifères sont un groupe d’organismes très importants pour la reconstitution des paléoenvironnements. En effet, ils possèdent toutes les caractéristiques d’un bon fossile stratigraphique : Ils doivent avoir une évolution rapide (donc une forme biologique caractéristique et une période de vie au niveau de l’espèce plutôt brève), et avoir une aire de répartition mondiale (pour généraliser une observation).
On considère alors qu’une couche stratigraphique a le même âge que le fossile identifié.
Ici, on constate que ces foraminifères exigent des températures de la mer plus ou moins strictes. Plusieurs espèces nous renseignent sur le climat de ces époques.
Deux espèces voient leur proportion diminuer entre – 20 000 ans et aujourd’hui, jusqu’à même quasiment disparaître. Il s’agit de Turborotalita quiqueloba et Neogloboquadrina pachyderma qui vivent plutôt dans des eaux à moins de 10 °C, donc un climat plutôt froid, et dont la chute est surtout visible autour de – 10 000 ans.
À l’inverse, trois espèces voient leur proportion augmenter dans cette même période. Il s’agit de Globigerina bulloides, Globorotalia inflata et Globigerinoïdes ruber (pink et white) qui vivent plutôt dans des eaux à plus de 15 °C et même 20 °C pour certains.
Ces données paléontologiques semblent aller dans le sens d’un réchauffement du climat global autour de – 10 000 ans qui aurait provoqué une montée importante du niveau des mers par fonte des glaces et dilatation de l’eau, rendant l’accès à la grotte Cosquer impossible.
Le document 5 apporte d’autres indices biologiques par l’analyse des spectres polliniques en Italie (à environ 300 km de la grotte). La proportion en différents pollens permet, après leur identification, de récréer des associations végétales caractéristiques d’un climat très froid (toundra), froid (forêt de conifères type taïga) ou tempéré (forêt de feuillus). Cette analyse n’est possible que par acceptation du principe d’actualisme qui postule que tout fossile ou reste biologique ressemblant à une espèce actuelle peuvent être considérés comme ayant les mêmes exigences écologiques (température, milieu de vie, etc.).
Ainsi, en Italie, on observe une rupture assez nette de la végétation aux alentours de – 10 000 ans à nouveau. Avant, la végétation est surtout marquée par la présence de pollens d’Armoises et de graminées caractéristiques d’une toundra, donc d’un climat très froid. À partir de – 10 000 ans, ces espèces chutent drastiquement, remplacées par des pollens de pins, mais aussi de noisetiers, caractéristiques d’un climat de plus en plus tempéré.
Le scénario d’un réchauffement important à partir de – 10 000 ans se confirme à nouveau.
Les indices de type biologique sont supposés être des reflets des variations du climat et donc devraient être confirmés par l’analyse d’indices cette fois de type géologique.

Astuce

Une transition ne se résume pas à annoncer la fin d’une partie et le début d’une autre ; la transition doit justifier la nécessité d’avoir recours à cette nouvelle partie. Ici, on montre que nous n’avons analysé qu’une partie des arguments et qu’il faut donc chercher confirmation auprès d’une autre catégorie d’indices. Il faut donc poursuivre l’explication.

La reconstitution du climat à l’aide d’indices géologiques

Le premier indice de type géologique que nous pouvons analyser se trouve dans le document 4. Nous pouvons repérer des traces des anciens rivages de la mer Méditerranée à différentes époques. En effet, par utilisation à nouveau du principe d’actualisme, on considère que certains indices (graviers, galets, coquillages) sont caractéristiques du rivage, donc de la séparation mer/littoral.
Quatre lignes de rivages ont été identifiées dans la région. Au fur et à mesure que l’on avance dans le temps, ces rivages sont de plus en plus proches du rivage actuel. Il y a 20 000 ans, le rivage se situait au niveau des canyons sous-marins actuels, soit à plus de 130 m de profondeur aujourd’hui. Il y a 13 850 ans, le rivage se situait à 100 m de profondeur aujourd’hui ; il y a 11 700 ans à 90 m et il y a 8 500 ans à 50 m de profondeur aujourd’hui. Cette évolution concorde à nouveau avec le scénario d’un réchauffement climatique depuis 20 000 ans qui se traduit par une montée du niveau des mers.
Le dernier indice est peut-être le plus important, car il apporte des informations sur le climat ailleurs que dans la région marseillaise et permet une analyse plus mondiale.
Il s’agit de l’analyse de la variation du $\delta^{18}\text{O}$. Le $\delta^{18}\text{O}$ est un paléothermomètre. L’oxygène possède deux isotopes qui se distinguent par une masse différente. L’$^{16}\text{O}$ est ainsi plus léger que l’$^{18}\text{O}$. Ce dernier va donc s’évaporer moins facilement et se concentrer plus facilement dans les pluies ou les chutes de neige. Le $\delta^{18}\text{O}$ est une comparaison de la proportion en $^{18}\text{O}$ et $^{16}\text{O}$, dans un échantillon de glace par exemple. Plus le climat est froid, plus le $\delta^{18}\text{O}$ diminue, alors que plus le climat est chaud, plus ce delta sera élevé (car plus de $^{18}\text{O}$ aura pu s’évaporer et se retrouver dans les glaces des pôles).
C’est ce qu’on constate avec le graphique fourni qui fait clairement le lien entre un $\delta^{18}\text{O}$ élevé et une température de l’air plus chaude, et entre un $\delta^{18}\text{O}$ faible et une température de l’air plus froide (les températures très froides du graphique s’expliquent par une analyse d’échantillon de glace du Groënland, pas de la région marseillaise !)

Astuce

Des graphiques ou données fournis par le sujet peuvent tout à fait être rapidement reproduits dans votre copie si vous souhaitez mettre en avant des données issues de votre lecture et de votre analyse. Mais il y a encore mieux : vous pouvez découper les documents utiles, les compléter et les coller dans votre copie !

La hausse brutale du $\delta^{18}\text{O}$ autour de – 10 000 ans s’explique donc à nouveau par un réchauffement global du climat et donc une montée du niveau des mers par la fonte des glaces associée.

Conclusion :

Astuce

Une conclusion consiste à récapituler les différentes informations et déductions développées dans le travail. Rien de nouveau ne doit donc être apporté. Il est aussi intéressant de terminer par une ouverture du sujet qui montre au correcteur la capacité du candidat à élargir le sujet.

L’analyse d’indices très différents (pollens, traces d’occupation, $\delta^{18}\text{O}$, etc.) permet d’apporter une explication robuste sur l’évolution du climat, non seulement dans la région de la grotte Cosquer mais aussi au niveau global.
Tout concorde vers un réchauffement du climat aux alentours de – 10 000 ans, avec un passage d’une ère glaciaire à une période interglaciaire. Les raisons de ce changement ne sont pas abordées, mais on sait que les variations de paramètres astronomiques sont en jeu. Ce réchauffement a provoqué une hausse du niveau des mers rendant inaccessible l’accès à l’entrée de la grotte Cosquer, piégeant pour l’éternité les peintures réalisées sur ces parois. Et ces peintures rupestres risquent même de disparaître, puisque le réchauffement climatique actuel, d’origine anthropique, amplifie la montée des eaux qui commencent à engloutir la grotte elle-même, provoquant à terme la perte définitive de ces ornements.