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Sujet zéro C - Spécialité SVT - Corrigé
Fiche annale

Lithosphère océanique (10 points)

Expliquez la mise en place puis les transformations dans une jeune lithosphère océanique, avant son plongement sous une autre lithosphère.

Introduction :

La ride médio-atlantique est une dorsale : elle est le résultat de la divergence de deux plaques océaniques. Cette divergence assure la mise en place d’une nouvelle lithosphère océanique, dont les roches vont être transformées au fur et à mesure que l’ouverture océanique progresse.
Comment expliquer ces deux phénomènes ?

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Astuce

Remarque :

Pour répondre à la question posée, deux démarches sont acceptées par les correcteur·rice·s :

  • partir de ses connaissances et les mettre en relation avec les expériences du sujet ;
  • partir des expériences proposées par le sujet pour les relier ensuite à ses connaissances.
  • Le choix de la démarche est laissé à l’appréciation du candidat ; pour ce présent corrigé, c’est la seconde démarche qui a été privilégiée.

Mise en place de lithosphère océanique

Le magmatisme à l’aplomb des dorsales s’explique par la décompression du manteau. La divergence des plaques entraîne un amincissement de la lithosphère, ce qui facilite la remontée de la péridotite, roche principale de l’asthénosphère. Cette ascension est rapide, permettant ainsi à la roche de conserver sa température. Voyons plutôt.

Le document 1 montre l’état de la péridotite en fonction des conditions de température et de pression. À partir de 80km80\,\text{km} de profondeur et 1 200°C1\ 200\,\degree\text{C}, on constate que le géotherme (ligne reliant les points de même température) coupe le solidus : dans ces conditions l’état de la péridotite est donc en fusion partielle.
Or, on sait que le magma est formé de péridotite en fusion partielle, une chambre magmatique va donc se former sous la dorsale.
Une partie du magma va rapidement atteindre la surface ; la péridotite va former le basalte, alors que le gabbro se formera en profondeur lors d’une remontée plus lente. Basalte et gabbro formeront ainsi le nouveau plancher océanique.

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Astuce

La présence de schémas est toujours valorisée dans ce genre de composition.

Transformation des roches de la lithosphère océanique

Une fois mises en place, les roches du plancher océanique vont s’éloigner de l’axe de la dorsale au gré des forces de convergence.

Le document 2 montre un gabbro riche en minéraux contenant des groupements hydroxyles OH\text{OH}^-. Ces groupements proviennent de l’eau : le plancher océanique s’hydrate donc avec le temps.
Les modifications des roches se feront aussi en profondeur, car l’eau va pénétrer dans les fractures de la lithosphère. Elle va ainsi se réchauffer, ce qui lui permettra de rejaillir au niveau de structures que l’on appelle des fumeurs noirs : c’est ce qu’on nomme la circulation hydrothermale.

Lorsque la lithosphère océanique se refroidit, elle s’épaissit. Avec le temps, cette lithosphère sera de plus en plus dense, ce qui entraînera son enfouissement progressif. Lors de cet enfouissement, les conditions de pression et de température des roches vont de nouveau changer : ces roches vont subir le métamorphisme. Le document 2 montre que le gabbro comporte de la hornblende, un minéral typique du métamorphisme. Donc, les roches de la lithosphère océanique se transforment au cours du temps. Par exemple, le gabbro finira par se métamorphiser en métagabbro.

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Conclusion :

Le plancher océanique se forme grâce à l’accumulation de roches volcaniques issues de la péridotite en fusion partielle.
Une fois mises en place, ces roches volcaniques vont s’hydrater et se métamorphiser en fonction des variation de pression liée à l’enfoncement du plancher océanique.

Proposition 2-3 : Le devenir d’un écosystème dévasté par le feu (10 points)

Expliquez comment a évolué cet écosystème forêt après l’incendie de 2003.

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Astuce

  • Ce travail est une analyse de documents, il est donc logique de commencer par leur observation.
  • Vous êtes libre de traiter les documents dans l’ordre que vous désirez, mais l’ordre proposé par le sujet est en général cohérent.
  • Vous ne devrez pas hésiter à rajouter des connaissances, notamment dans les conclusions.

Introduction :

L’humain vit en étroite relation avec les écosystèmes. Il les exploite pour ses loisirs, ses besoins, et en tirent certaines ressources. On parle même de « services écosystémiques » rendus, notamment, par les forêts. Pourtant, les milieux forestiers restent fragiles, et soumis aux risques d’incendies.
Comment une forêt évolue-t-elle et se reconstitue-t-elle après un incendie ?

Document 1 : Évolution de la diversité végétale dans la zone incendiée de la forêt de Loèche

Effet de l’incendie sur la biodiversité

Le graphique du document 1a montre que le nombre moyen d’espèces sur 500m2500\,\text{m}^{2} a été divisé par deux après l’incendie de 2003. Ceci s’explique par les effets mortels de l’incendie pour la flore, jusqu’à l’extinction de certaines espèces au sein de l’écosystème. Pourtant, quatre ans après l’incendie, le nombre moyen d’espèces est passé à 6060 alors qu’il était de 4040 en 1996 et en baisse depuis. Ainsi, même si l’incendie provoque une baisse importante du nombre d’espèces, cet effet est limité dans le temps : une fois la crise passée, la nouvelle biodiversité est même plus importante que la précédente. Un écosystème ravagé peut donc se régénérer.

Les graphiques du document 1b montrent l’effet de l’altitude sur la capacité de régénération de la forêt. Après l’incendie, les diversités moyennes ont toutes augmenté, peu importe l’altitude. Par exemple, le nombre moyen d’espèce est passé de 2525 à 5050 pour une altitude comprise entre 900900 et 1 299meˋtres1\ 299\,\text{mètres}. Autrement dit, les végétaux repeuplent l’écosystème incendié. On notera que, au-delà de 1 700meˋtres1\ 700\,\text{mètres}, il y a davantage d’êtres vivants : l’altitude a donc un effet sur le nombre d’espèces.
Pour finir, on relève que la diversité atteint assez rapidement une valeur maximale en 2006 : on en déduit que l’écosystème a une capacité maximale d’accueil.

  • Après un incendie important, la biodiversité est progressivement restaurée : c’est ce que l’on appelle la résilience, c’est-à-dire la capacité d’un écosystème à retrouver son état initial.

Document 2 : Dynamique de deux espèces végétales herbacées notables dans la zone incendiée

Repeuplement végétal de l’écosystème

Le document 2 nous montre les dynamiques de repeuplement après un incendie. Deux plantes sont étudiées, la funaire et l’épilobe. L’étude de ces deux espèces n’est pas un choix anodin : il s’agit de deux espèces de plantes pionnières, capables de s’implanter sur des sols nus. Or, après un incendie, le sol est bel et bien nu.

Voici ce que nous observons. En 2005, la funaire est devenue la plante principale au centre de la région incendiée, alors que l’épilobe était majoritaire au nord. En 2007, l’épilobe progresse et devient majoritaire sur la quasi-totalité de la zone incendiée.
La funaire et l’épilobe se sont installées rapidement sur les sols nus. Une fois la recolonisation effective, l’épilobe a fini par remplacer la funaire.

  • Les êtres vivants végétaux recolonisent les zones incendiées en s’appuyant sur les espèces pionnières : c’est pourquoi celles-ci sont majoritairement représentées durant les quatre années qui succèdent à l’incendie.

Document 3 : Abondance d’insectes consommateurs de bois morts le long du transect tracé à travers la zone incendiée à différentes altitudes

Peuplement animal de l’écosystème

Le document 3 montre le nombre d’individus et d’espèces d’insectes xylophages sous diverses altitudes.
Pour la zone incendiée, le nombre d’individus et le nombre d’espèces sont toujours beaucoup plus important que dans la zone non incendiée. On relève par exemple près de 10 00010\ 000 individus dans la zone incendiée alors que la zone périphérique présente une moyenne de 1 0001\ 000 individus. Ces variations sont comparables pour le nombre d’espèces.
En outre, on note que plus on approche de la lisière de la zone incendiée, plus le nombre d’espèces et d’individus augmente en proportion.

  • Les insectes xylophages sont bien plus représentés dans la zone incendiée, car ils disposent d’un grand nombre de matière organique morte, source de leur alimentation. Ainsi, une fois l’écosystème mis à nu, de nouveaux insectes s’installent : ceci montre une réorganisation de la biodiversité.

Document 4 : Régénération des arbres quatre ans après l’incendie de forêt : densité et composition en espèces suivant l’altitude

Régénération des arbres

Le document 4 montre la régénération forestière de l’écosystème incendié. Quatre ans après l’incendie, peu importe l’altitude, les espèces pionnières sont toujours majoritaires. Par exemple pour une altitude de plus de 1 700meˋtres1\ 700\,\text{mètres}, il y a  2000\ 2000 jeunes arbres d’espèces pionnières par hectare et seulement 500500 jeunes arbres d’espèces finales par hectare. Le constat est encore plus flagrant entre 1 3001\ 300 et 1 600meˋtres1\ 600\,\text{mètres} d’altitude : les espèces finales représentent moins de 10%10\,\% de la couverture végétale. À cette latitude, la forêt de Loèche ne doit donc présenter que des bouleaux et des saules.

  • Quatre ans après l’incendie, les espèces finales n’ont toujours pas recolonisé la totalité de l’écosystème : le retour à l’état initial est donc bien progressif. Il faudra vraisemblablement attendre encore quelques années pour que les mélèzes et les épicéas s’implantent plus majoritairement.

Conclusion :

Après un incendie, la résilience permet de restaurer progressivement l’environnement : les plantes pionnières s’installent puis les plantes finales recolonisent l’écosystème progressivement. Cette résilience est facilitée par les insectes, qui assurent la dégradation de la matière organique morte issue de l’incendie qui facilite la recolonisation végétale.