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13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, clim

13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TAUX DE DIOXYDE DE CARBONE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES Fiche sujet – candidat (1/2) Mise en situation et recherche à mener Les variations climatiques de la planète sont associées à des modifications de la composition de son atmosphère en gaz à effet de serre. Le CO2 est un gaz à effet de serre et l’augmentation de sa concentration dans l’atmosphère, mesurée depuis 1880, provoque un réchauffement climatique. Des études ont montré que chez le Ginkgo biloba, espèce qui existe depuis environ 200 millions d'années, le nombre de stomates par unité de surface varie en fonction de la teneur en CO2 atmosphérique. On cherche à savoir si le nombre de stomates chez le Ginkgo biloba dépend de la concentration en CO2 de l’atmosphère. Une telle relation actuelle de causalité permettrait en effet d’utiliser cette méthode pour évaluer les concentrations en CO2 atmosphérique du passé à partir du nombre de stomates des feuilles de Ginkgo fossiles. Ressources L’indice stomatique (IS) correspond au nombre de stomates (S) dénombré sur la face inférieure des feuilles par rapport au nombre total de cellules de cet épiderme, c’est-à- dire la somme des cellules non chlorophylliennes (CNC) et des stomates (S). Il est exprimé en % Feuille de Gingko biloba actuel Matériel biologique : - plant de Ginkgo actuel Matériel envisageable : - de laboratoire (verrerie, instruments…) - d’observation (microscope, loupe binoculaire…) - de mesure et d’expérimentation (balance, chaine ExAO…) - informatique et d’acquisition numérique Les stomates sont des structures formées de deux cellules stomatiques délimitant une ouverture appelée ostiole. Ils sont situés dans l’épiderme de la feuille entre les cellules épidermiques non chlorophylliennes. Ces structures permettent les échanges gazeux avec l’atmosphère, en particulier l’absorption du CO2 atmosphérique. Important : Les deux cellules stomatiques constituent un seul stomate. Elles ne comptent donc que pour une unité, dans le calcul de l’indice stomatique. Stomate dans l’épiderme d’une feuille de Ginkgo biloba actuel : microscope optique x 600 Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes) Proposer une démarche d’investigation permettant de savoir si l’indice stomatique du Ginkgo biloba actuel est lié ou non à l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère. Appeler l’examinateur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet. Votre proposition peut s’appuyer sur un document écrit (utiliser les feuilles de brouillon mises à votre disposition) et/ou être faite à l’oral. 13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TAUX DE DIOXYDE DE CARBONE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES Fiche sujet – candidat (2/2) Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole de mesure de l’indice stomatique afin de montrer si l’indice stomatique du Ginkgo biloba actuel est lié ou non à l’augmentation de la concentration en CO2 de l’atmosphère. Appeler l’examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide. Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix, traiter les données fournies lors de la mise en œuvre du protocole pour les communiquer. Répondre sur la fiche-réponse candidat, appeler l'examinateur pour vérification de votre production. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats pour déterminer si la mesure de l’indice stomatique du Ginkgo biloba permet de valider cette méthode pour évaluer de manière fiable les concentrations en CO2 atmosphérique du passé. Répondre sur la fiche-réponse candidat. 13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TAUX DE DIOXYDE DE CARBONE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES Fiche-protocole - candidat Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Matériel biologique : - une feuille de Ginkgo actuel Matériel pour observation microscopique : - microscope - lames - lamelles - vernis à ongle transparent - pince fine - aiguille montée - pissette d’eau Matériel pour réalisation d’un graphe : - fichier tableur avec des données de laboratoire : indices stomatiques établis en laboratoire sous atmosphère dont on a fait varier la concentration en CO2 - tableur-grapheur : Open-office ou Excel et sa fiche technique Mesurer l’indice stomatique actuel du Ginkgo biloba : 1. enduire la face inférieure de l’épiderme de vernis à ongle transparent. 2. retirer le film de vernis une fois celui-ci sec (empreinte). 3. observer cette empreinte au microscope (préparation microscopique). 4. Calculer l'indice stomatique de la feuille. Compléter les données du fichier tableur, sachant que la valeur actuelle de la concentration atmosphérique en CO2 est de 370 ppmV : - Indices stomatiques mesurés au laboratoire sous atmosphère contrôlée en CO2 (teneur en ppm = parties par million en volume) 13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TAUX DE DIOXYDE DE CARBONE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES Fiche barème d’évaluation curseur Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème Niveau A = Niveau B auquel on ajoute : - relation de causalité entre la variation de la concentration en CO2 de l’air et la valeur de l’indice stomatique mesuré - variation prévue : moins de stomates si plus de CO2 atmosphérique Stratégie opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution rigoureuse, réalisable au laboratoire en accord avec le problème. Le candidat précise ce qu’il s’attend à obtenir. A Niveau B = niveau C auquel on ajoute : - toute proposition de mesure de l'indice stomatique après expérimentation faisant varier la concentration en CO2 (dans différentes enceintes de culture) Stratégie presque opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution suffisamment rigoureuse qui répond au problème posé mais ne précise pas ce qu’il s’attend à obtenir. B Niveau C : - Idée de mesurer l’indice stomatique de feuilles de Ginkgo biloba (éventuellement sur des arbres différents) mais n’envisage pas une maîtrise de la concentration en CO2 Stratégie peu opérationnelle : Le candidat propose une stratégie de résolution réalisable au laboratoire mais insuffisamment rigoureuse ou incomplète pour répondre au problème posé C Non cohérent Stratégie non opérationnelle ou absente. D Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Gestion de l’outil : Aide mineure : pour "débloquer" - indiquer au candidat quelle est la face inférieure de la feuille de Ginkgo - remarques orales ou conseils - le rangement du poste de travail est comptabilisé comme une aide mineure. Aide majeure : - fiche de procédure détaillée - l'examinateur réalise le geste à la place du candidat - l’examinateur donne un document de secours Obtention de résultats exploitables : Aide mineure : remarques orales ou conseils Aide majeure : l’examinateur oriente le candidat vers le document- secours Le candidat met en œuvre le protocole de manière satisfaisante (maitrise du matériel, respect des consignes et gestion correcte du poste de travail), seul ou avec une aide mineure. Il obtient des résultats exploitables. A Le candidat met en œuvre le protocole de manière satisfaisante mais avec des aides mineures répétées. Il obtient des résultats exploitables. B Le candidat met en œuvre le protocole de manière correcte mais avec une aide majeure. Il obtient des résultats exploitables. C Le candidat met en œuvre le protocole de manière approximative ou incomplète malgré toutes les aides apportées. Il n’obtient pas de résultats exploitables. Un document de secours est indispensable. D 13_ECE_63 S2 – Enjeux planétaires contemporains - Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l’avenir TAUX DE DIOXYDE DE CARBONE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES Présenter les résultats pour les communiquer. Respect des règles inhérentes au mode de communication choisi : Dessin, image numérique, schéma, tableau, diagramme, … Exactitude et exhaustivité des éléments de commentaire associés : - Localisation des stomates (face inférieure de feuille de Gingko) - indication de ce qui a permis de les repérer et de les compter - Valeur actuelle de l’IS et unité - Tableau complété par la valeur mesurée - graphique IS (%) = f (pCO2) Le candidat présente un résultat compréhensible, complet et exact, qui respecte les règles de communication. A Le candidat présente un résultat compréhensible, complet et exact, mais qui ne respecte pas les règles de communication. B Le candidat présente un résultat peu compréhensible et/ou incomplet et/ou inexact. C Le candidat présente un résultat incompréhensible. D Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Niveau A = niveau B auquel on ajoute : - le candidat valide la méthode en montrant la relation entre l'indice stomatique et la concentration en CO2 de l'atmosphère Le candidat utilise de manière satisfaisante (pertinente, complète, exacte et critique) les informations tirées des résultats obtenus pour apporter une réponse au problème posé. A Niveau B = niveau C auquel on ajoute : - le candidat complète le tableur sans conclure à la relation entre indice stomatique et concentration en CO2 Le candidat exploite de façon satisfaisante les résultats mais ne répond pas au problème posé. B Niveau C : - le candidat mesure l'indice stomatique mais ne complète pas le tableur Le candidat exploite les résultats de façon non satisfaisante qu'il uploads/Management/13-ece-63-complet.pdf