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Sujet zéro
svt • 25 points
L'élodée de Nuttall, un envahisseur des étangs
En été, certains étangs sont envahis par une plante, l'élodée de Nuttall. En 2009, la prolifération a été si forte que plusieurs journaux ont produit des articles décrivant ce phénomène dans la région des Hauts de France.
Pour comprendre comment les élodées peuvent envahir l'étang, on s'intéresse d'abord à leurs besoins nutritifs. Les élodées étant des végétaux verts, on suppose qu'elles fabriquent leur propre matière organique en présence de lumière et en utilisant le dioxyde de carbone et de la matière minérale.
On réalise les expériences décrites dans le tableau ci-dessous (document 1). La recherche de la matière organique produite par l'élodée se fait par une coloration à l'eau iodée : une coloration noirâtre révèle la présence d'amidon. L'amidon fait partie de la matière organique.
document 1 Cultures d'élodées dans différentes conditions et recherche de matière organique
| Élodées placées à la lumière et dans une eau riche en dioxyde de carbone | Élodées placées à la lumière et dans une eau appauvrie en dioxyde de carbone | |
|---|---|---|
| Observations au microscope des feuilles d'élodées au début de l'expérimentation après coloration à l'eau iodée |
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| Observations au microscope des feuilles d'élodées à la fin de l'expérimentation après coloration à l'eau iodée |
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| Détail d'une cellule |
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▶ 1. Cocher la bonne réponse.
L'expérience, réalisée et présentée dans le document 1, permet :
☐ de tester le rôle de la lumière dans la production de matière organique et de montrer que la lumière est indispensable pour cette production.
☐ de tester le rôle de la lumière dans la production de matière organique et de montrer que la lumière n'a pas de rôle dans cette production.
☐ de tester le rôle du dioxyde de carbone dans la production de matière organique et de montrer que le dioxyde de carbone est indispensable pour cette production.
☐ de tester le rôle du dioxyde de carbone dans la production de matière organique et de montrer que le dioxyde de carbone n'a pas de rôle dans cette production.
Pour comprendre comment les élodées ont pu envahir l'étang, on cherche le rôle d'un composé chimique, l'azote, contenu dans l'eau de l'étang.
On cultive six lots d'élodées de Nuttall en contrôlant pour chacun des lots la concentration en azote dans le liquide apporté aux plantes. Le graphique ci-après (document 2) présente les résultats obtenus en 7 jours.
document 2 Taille de l'élodée et quantité d'azote
D'après sciences-project.com et le site de SVT de l'académie de Toulouse
▶ 2. Déduire de cette expérience le rôle de l'azote dans la croissance des élodées.
document 3
La prolifération de l'élodée de Nuttall dans les étangs gène les activités nautiques et aquatiques et a un impact économique fort sur le tourisme. Or certaines villes, comme celle dont il est question ci-dessous, réussissent à les éliminer en un an. On cherche à comprendre selon quel procédé.
En 2009, les analyses de l'eau des étangs de cette ville où prolifèrent les élodées de Nuttall ont mis en évidence la présence de taux anormalement élevés de composés chimiques qui stimulent la croissance des élodées. On sait que ces substances minérales peuvent avoir plusieurs origines mais qu'elles proviennent essentiellement des champs cultivés et sont apportées par les eaux de ruissellement qui se déversent dans les étangs.
Pour l'un des étangs envahis, la ville a décidé :
de concevoir et de fabriquer un bateau qui est une tondeuse subaquatique d'élodée de Nuttall ;
d'informer les agriculteurs sur les bons dosages d'engrais à utiliser ;
de traiter certaines des eaux d'écoulement qui arrivent dans les étangs.
▶ 3. Expliquer comment les trois actions entreprises par la ville ont pu permettre d'éliminer l'élodée de Nuttall en un an.
Les clés du sujet
Comprendre les documents
Le document 1 est un ensemble de photographies illustrant les résultats de cultures d'élodée dans un milieu riche ou pauvre en CO2.
Le graphique du document 2 présente les résultats de culture d'élodée avec des liquides de concentrations d'azote variables pendant sept jours.
Le texte du document 3 explique la gêne occasionnée par la prolifération des élodées et les techniques utilisées pour les éliminer.
Répondre aux questions
▶ 1. Lis bien les quatre propositions afin de noter les différences entre elles. Il faut rechercher quel est le facteur testé et ce qu'on cherche à démontrer, il n'est pas demandé de justifier ta réponse.
▶ 2. Utilise les valeurs chiffrées afin d'évaluer l'impact de la concentration en azote sur la croissance végétale.
▶ 3. Reprends chacune des trois actions entreprises par la ville afin de montrer leur utilité.
Corrigé
remarque
La production de matière organique est mise en évidence par la coloration noirâtre due à la réaction de l'eau iodée sur l'amidon (matière organique). Le facteur testé est le seul qui varie entre les deux expériences.
▶ 1. L'expérience, réalisée et présentée dans le document 1, permet de tester le rôle du dioxyde de carbone dans la production de matière organique et de montrer que le dioxyde de carbone est indispensable pour cette production.
▶ 2. L'augmentation de la taille des élodées double entre les lots sans azote et ceux qui en ont 1,5 g par litre d'eau (14 mm au lieu de 36 mm de croissance). Plus il y a d'azote, plus l'augmentation de la taille est importante, mais au-delà de la valeur de 1,5 g d'azote par litre d'eau, la croissance ne varie plus.
La croissance des élodées augmente avec la concentration d'azote jusqu'à une valeur maximale de 36 mm en 7 jours atteinte pour une concentration de 1,5 g d'azote par litre d'eau.
L'azote ne semble pas nécessaire à la croissance car les élodées poussent même sans azote, mais sa présence la stimule.
L'azote étant un sel minéral, il permet une croissance plus importante des élodées.
conseil
Il est judicieux de poser la problématique, puis d'argumenter pour chacune des actions et de conclure.
▶ 3. La prolifération d'élodée de Nuttall peut modifier l'écosystème et empêcher les activités nautiques sur un étang entraînant un impact négatif sur le tourisme et l'activité économique de la ville. C'est pourquoi la ville a entrepris des actions afin d'éliminer les élodées envahissantes.
La première action est d'éliminer les élodées en les coupant grâce à un bateau portant une tondeuse sous l'eau. Mais les élodées peuvent repousser.
L'analyse des eaux des étangs montre un taux d'azote élevé qui stimule la croissance des élodées. Il faut donc diminuer l'apport en azote dans les étangs.
Cet azote vient principalement de l'activité agricole qui utilise des engrais dont des composés azotés. Ces éléments en excès dans les champs se retrouvent dans les eaux de ruissellement et se déversent dans les étangs. Informer les agriculteurs sur les bons dosages d'engrais à utiliser permet de limiter les apports d'azote dans les champs et donc les étangs.
Traiter certaines eaux d'écoulement qui arrivent dans les étangs et les appauvrir en azote permet aussi de limiter les apports d'azote dans les étangs.
Les trois actions de la ville ont visé à enlever le maximum d'élodées en les tondant, mais aussi à empêcher leur croissance en limitant la concentration d'azote dans les étangs de deux manières. C'est l'action combinée de ces trois stratégies qui a permis d'éliminer l'élodée de Nuttall en un an.