Des climats anciens en Afrique intertropicale

Merci !

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Atmosphère, hydrosphère, climats
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2017 | Académie : France métropolitaine

 

svtT_1706_07_03C

4

France métropolitaine • Juin 2017

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 spécialité • 5 points

Des climats anciens en Afrique intertropicale

Le musée Testut-Latarjet et le musée des Confluences de Lyon ont mis à la disposition des chercheurs des fragments d’os et des dents de momies égyptiennes datées entre 5 500 ans BP (Before Present = avant 1951) et 1 500 ans BP, afin qu’ils recherchent des indices sur le climat africain de cette période.

DOCUMENT
 DE RÉFÉRENCE Localisation géographique des sites étudiés

svtT_1706_07_03C_01

DOCUMENT 1 Variation du δ18O des os et des dents des momies égyptiennes

L’apatite (phosphate de calcium), constituant de l’os, et l’hydroxyapatite (phosphate de calcium hydraté), constituant de l’émail des dents, contiennent de l’oxygène dans le groupement phosphate.

Des chercheurs ont ainsi pu mesurer le δ18O des fragments d’os et des dents de momies égyptiennes (δ18Op) couvrant une époque entre 5 500 ans BP et 1 500 ans BP.

svtT_1706_07_03C_02

D’après Touzeau et al., 2013 (modifié)

DOCUMENT 2 Corrélation entre le δ18Op des os et des dents et le δ18Ow de l’eau de boisson

Le δ18O mesuré dans les os et les dents des êtres humains (δ18Op) est corrélé au δ18O de l’eau de boisson (δ18Ow) par l’équation simplifiée suivante :

svtT_1706_07_03C_0_Eqn_3892

DOCUMENT 3 Relation entre les précipitations mensuelles (histogramme) et le δ18O moyen mensuel de l’eau de pluie (courbe reliant les carrés) à Entebbe en Ouganda et Addis-Abeba en Éthiopie

En zone intertropicale, le facteur majeur contrôlant la composition du δ18O des eaux de pluie est la quantité de précipitations et non la température.

svtT_1706_07_03C_03

D’après les données IAEA (International Atomic Energy Agency) 
et WMO (World Meteorological Organization)

Dans le cas des Égyptiens, on peut considérer que l’eau de boisson est l’eau du Nil, eau tombée sous forme de pluie au-dessus des régions sources du Nil.

DOCUMENT 4 Variations des flux sédimentaires détritiques dans les lacs Sinnda et Kitina (République du Congo)

Durant la période étudiée, ces lacs étaient situés en milieu forestier. Dans les milieux forestiers intertropicaux, les particules solides transportées par les cours d’eau proviennent surtout de l’érosion des berges. Ainsi, la charge solide des cours d’eau est directement corrélée aux crues, et donc aux précipitations.

Un assèchement complet du lac provoque une interruption de la sédimentation (hiatus).

svtT_1706_07_03C_04

D’après J. Bertaux, cnrs.fr

En utilisant les informations des documents et les connaissances :

expliquez comment les études isotopiques menées sur des momies égyptiennes ont permis de reconstituer l’évolution des précipitations en Afrique intertropicale entre 5 500 ans BP et 1 500 ans BP ;

montrez que les résultats de cette étude sont en accord avec les données sédimentaires.

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Le libellé du sujet est sans ambigüité et indique le plan à suivre. Cela conduit à utiliser les documents suivant l’ordre fourni.

Le premier point à établir est l’évolution du delta isotopique de l’oxygène dans les os et les dents durant les quatre milliers d’années considérés. Il ne faut pas faire une analyse pointilliste des valeurs fournies, mais relever des valeurs significatives qui permettent de dégager une évolution générale, c’est-à-dire une augmentation du delta isotopique de l’oxygène durant cette période.

Il faut comprendre que le document 2 est fourni pour traduire, sous forme d’évolution des précipitations, l’évolution du delta isotopique des os et des dents. La formule indique que les variations du delta isotopique de l’oxygène de l’eau de boisson suivent celles des os. Cela est dû au fait que le delta isotopique des os dépend de l’eau bue.

Il faut établir le rapport entre les variations du delta isotopique de l’eau et les précipitations. Cela est réalisé grâce au document 3. Il ne reste plus qu’à conclure et confirmer les conclusions dégagées par les données ­sédimentaires.

Mobiliser ses connaissances

Malgré le libellé du sujet (« en utilisant les informations des documents et les connaissances »), aucune connaissance précise n’est requise. Il est plutôt fait appel à la familiarisation avec la donnée qu’est le delta isotopique de l’oxygène. Ce sujet implique surtout les capacités à extraire des informations pertinentes des documents par rapport à la question posée, et à les mettre en relation.