Un exemple d'utilisation des boues océaniques "2009"

Montrer comment on peut établir une courbe des paléo-températures à partir de l’analyse de sédiments océaniques. Etablir une corrélation entre rejet de CO2 par les activités humaines et les variations de températures.

Matériel nécessaire :

loupes binoculaires, lampes.
ordinateurs et logiciel Mesurim, éventuellement un tableur.
Lames des sédiments issus des boues océaniques du Cap Vert.
Photographies de lames de sédiments extraits à deux niveaux de la carotte.
Documents ci-joints.
Eventuellement, Film « les climats du passé » (Jeulin) pour présenter le carottage, l’extraction des foraminifères et des grains de quartz.

Document 1 :

Variation de l’écart de température par rapport à aujourd’hui depuis 18000 ans.

Source : Université de Laval (Quebec)

Document 2 :

En utilisant des Navires carotteurs, comme le « Joïdes Résolution » (photo ci-contre), les scientifiques peuvent récolter des carottes de boues des fonds océaniques datant de plusieurs dizaines de milliers d’années (photo ci-dessous). Source : CD boues océaniques

Document 3 :

Les foraminifères sont des organismes unicellulaires exclusivement marins apparus sur Terre il y a 250 millions d’années et dont certaines espèces vivent encore de nos jours.

Ces foraminifères sont entourés par un squelette calcaire qui se dépose par sédimentation sur les fonds océaniques à la mort des individus (exemple de foraminifères, photo ci-contre).

Lorsque les eaux océaniques sont chaudes, ces organismes prolifèrent. Source : CD boues océaniques

Document 4 : Lorsque le climat est froid, la couverture végétale est peu importante sur les continents. L’érosion s’exerce alors directement sur les roches et donne des éléments grossiers et peu transformés, comme par exemple des grains de quartz plus ou moins anguleux.

Ces grains de quartz sont alors transportés par les eux de ruissellement jusque dans les océans. Ils se déposent sur le fond par sédimentation. Source : CD boues océaniques

Document 5 :

Nos ancêtres ont inventé l’agriculture il y a environ 11000 ans.

Vers -8000 ans les Européens de la fin de l’âge de Pierre commencent à défricher les forêts pour faire pousser du blé et de l’orge.

Le graphique ci-contre présente l’évolution du taux de CO₂ atmosphérique, liée aux activités de déforestation par l’Homme, de l’an –10 000 à l’an 0.

Source : Pour la Science

Démarche possible (les deux questions qui apparaissent dans le questionnement initial peuvent être traitées indépendamment l’une de l’autre) :

A partir du document 1, faire s’interroger sur la construction de ce type de graphique et sur les origines possibles des variations de températures mesurées. A partir des hypothèses proposées quant aux origines des variations, faire concevoir une démarche qui consiste à essayer de corréler les changements de température avec les causes présumées des changements.

Pour l’obtention du graphique :

Utiliser le document 2 pour montrer qu’on peut récolter des carottes sédimentaires dans le fond des océans. Sédiments qui se sont déposés il y a plusieurs milliers d’années. Compléter éventuellement avec le film Jeulin pour présenter l’extraction du contenu de la carotte.
Faire expliquer à partir des documents 3 et 4 en quoi le changement des proportions relatives de foraminifères et de grains de quartz est un indicateur des variations climatiques.
Faire rechercher à la loupe binoculaire sur les lames fournis un foraminifère et un grain de quartz. Vérifier l’identification.
A l’aide de Mesurim, faire compter sur les photographies fournies (niveau de carotte du Golfe de Gascogne à -16000 ans et à –6000 ans) le nombre de foraminifères et de grains de quartz.
Faire construire un histogramme présentant les proportions relatives de foraminifères et de quartz pour ces deux époques (utilisation d’un tableur possible pour la construction graphique). Faire conclure sur le changement climatique mis en évidence.
Faire discuter sur l’obtention de la courbe du document 1 et expliquer que des méthodes plus complexes et plus précises permettent de déterminer les changements de température.

Pour la corrélation :

Faire établir une corrélation entre l’augmentation de température et le rejet de CO₂ lié aux activités du Néolithique (document 5, attention à la différence de 0 pour ces deux graphiques !). Faire discuter sur la valeur de cette corrélation.

Autre démarche possible :

Partir du document 5 et se demander si le rejet de CO₂ lié aux activités humaines du Néolithique a eu des conséquences sur le réchauffement.
Faire concevoir une démarche qui consiste à tenter de corréler cette augmentation de CO₂ à une élévation de la température. Le souci étant de déterminer les températures à une époque pour laquelle on ne dispose pas d’archives humaines sur la température.
Utiliser le document 2 pour montrer qu’on peut récolter des carottes sédimentaires dans le fond des océans. Sédiments qui se sont déposés il y a plusieurs milliers d’années. Compléter éventuellement avec le film Jeulin pour présenter l’extraction du contenu de la carotte.
Faire expliquer à partir des documents 3 et 4 en quoi le changement des proportions relatives de foraminifères et de grains de quartz est un indicateur des variations climatiques.
Faire rechercher à la loupe binoculaire sur les lames fournis un foraminifère et un grain de quartz. Vérifier l’identification.
A l’aide de Mesurim, faire compter sur les photographies fournies (niveau de carotte du Golfe de Gascogne à -16000 ans et à –6000 ans) le nombre de foraminifères et de grains de quartz.
Faire construire un histogramme présentant les proportions relatives de foraminifères et de quartz pour ces deux époques (utilisation d’un tableur possible pour la construction graphique). Faire conclure sur le changement climatique mis en évidence.
Introduire le document 1 en expliquant que des méthodes plus complexes et plus précises permettent de déterminer les changements de température.
Faire établir une corrélation entre l’augmentation de température et le rejet de CO₂ lié aux activités du Néolithique (attention à la différence de 0 pour ces deux graphiques !). Faire discuter sur la valeur de cette corrélation.

Documents bonus, les photographies de lames de sédiments extraits à deux niveaux de la carotte :

Pierre Breton, professeur de SVT

Lycée Henri Wallon, Valenciennes.

Académie de Lille