Programme commenté de Terminale S

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Programme officiel - Commentaires personnels - Instructions officielles relatives au programme (appelées document d'accompagnement).
les modules barrés correspondent aux aménagements (parfois qualifiés d'allégements... il suffit de regarder leur volume pour douter de la validité de cette appellation) de programme du 29/10/98 puis du 17/02/99...!!!


Partie I - Partie II - Parties III et IV - Partie V - retour page d'accueil

Partie V
Histoire et évolution de la terre et des êtres vivants

Cette partie est significative à bien des égards sur les motivations de ceux qui élaborent les programmes : l'allongement inacceptable des commentaires révèle plus le souci de préciser le dogme que de limiter l'étendue du thème à traiter. La petite locution "n'est pas exigible" cache souvent un refus d'accepter la liberté dont doit jouir tout pédagogue. Si une question ne peut pas être traitée librement par des collègues il vaut mieux, à mon sens, la retirer du programme. Pourquoi ne pas laisser chacun libre de présenter l'évolution à son goût ? L'évolution n'est pas une question close, c'est d'accord, mais justement, toutes les précisions des commentaires, en enfermant la question, empêchent toute réflexion scientifique. Enseigner l'évolution sans citer une seule fois ses théories est une gageure... ne pas citer le nom de Darwin une seule fois alors que tout le programme est darwinien est une mascarade ridicule. Laissez donc les collègues enseigner les différentes théories. Quelqu'un aurait-il peur ? Mais bien sûr, dans ce cas, cela impliquerait de proposer des sujets de baccalauréat qui soient vraiment des analyses de documents scientifiques et non de simples restitutions de dogmes mal maîtrisées.

(Durée conseillée: dix semaines)

La terre et sa biosphère sont le résultat d'une longue histoire commune, durant laquelle les interactions entre les différentes enveloppes de la planète et les êtres vivants ont été nombreuses. Cette partie de programme mobilise les connaissances acquises tant en sciences de la terre qu'en sciences de la vie, dans les classes précédentes, et, pour les sciences de la vie, en Terminale. Elle vise à faire percevoir ces interactions. En initiant aux mécanismes, encore largement hypothétiques, de l'évolution biologique, elle aide à comprendre la dynamique de la biodiversité. Elle permet un contact, développé en enseignement de spécialité, avec quelques méthodes de la géologie historique.
Ainsi se justifie l'étude des premières étapes de l'évolution de la terre, située par rapport à celle du système solaire: elles ont permis l'apparition de la vie, son développement influençant et étant influencé par les modifications de l'atmosphère liées à celles de la terre profonde et à l'appartenance de la terre au système solaire.
L'analyse, nécessairement limitée, de quelques aspects de l'histoire géologique, puis celle des changements intervenus lors d'une des crises du monde vivant (la " crise " crétacé-paléocène) mettent en place les conditions et le cadre changeants de l'évolution, dont les mécanismes sont alors envisagés.
Une étude de l'évolution humaine, brièvement abordée en enseignement commun, approfondie, sur la base d'activités pratiques, en enseignement de spécialité, intéressante en elle-même, l'est aussi en ce qu'elle illustre les interactions entre évolution biologique et environnement.

L'étude du premier point de la partie V du programme s'appuie sur les acquis des classes antérieures: "Singularités de la planète Terre" et "Mouvements de la lithosphère et énergie interne", étudiés respectivement en classes de seconde et de première S. De plus, on y utilise les acquis d'autres disciplines, Physique-Chimie en particulier. La naissance de la planète Terre est d'abord rapidement replacée dans l'histoire, encore hypothétique, de la formation de l'Univers. Après la présentation de sa différenciation en enveloppes concentriques, et après celle de la formation de son atmosphère, on montre qu'étaient alors réunies des conditions physico-chimiques pouvant expliquer l'apparition des premières formes de vie dans l'hydrosphère. L'étude des interactions entre les différentes enveloppes de la planète et les êtres vivants - entre monde minéral et monde vivant - permet de souligner deux étapes déterminantes pour l'évolution de la planète : l'acquisition de la photosynthèse - donc la production de dioxygène - et la formation de la couche d'ozone. Enfin, on explique comment, au cours du temps, la dynamique lithosphérique a entraîné la modification des biotopes - donc la répartition des êtres vivants en rassemblant et séparant les continents et, par voie de conséquence, en modifiant les conditions climatiques de l'environnement. Ainsi sont b‚ties les notions indispensables à la compréhension de certains aspects de l'évolution abordés dans la suite du programme.
Au total, c'est donc une vision dynamique de l'histoire de la Terre qu'il faut privilégier.
Dans le cadre des objectifs cognitifs propres à cette partie du programme, il s'agit essentiellement de replacer les phénomènes étudiés dans l'échelle des temps géologiques. S'intéresser à l'histoire de la Terre implique que toute explication s'accompagne de l'établissement d'une chronologie absolue. C'est pourquoi l'accent doit être mis sur les indicateurs qui permettent de dater les objets et les événements géologiques. C'est le cas, en particulier, des roches et des minéraux des roches. Produits du temps puisqu'ils traduisent l'état de la matière à un moment donné, dans des conditions données, ce sont aussi des étapes transitoires de l'évolution géologique puisqu'ils évoluent en fonction des variations de ces conditions. Ils permettent donc de jalonner le déroulement de cette évolution géologique. C'est le cas aussi des éléments radioactifs contenus dans certains minéraux des roches, puisque le degré de désintégration est un indicateur de l'âge de ces minéraux.

Le thème de l'enseignement de spécialité "Les roches, produits et témoins du temps" s'inscrit naturellement dans la continuité de cette partie de l'enseignement obligatoire; toutefois, cette partie peut être traitée indépendamment de celui-ci.
Les roches, et les minéraux qui les constituent, sont présentés ici comme produits et témoins du temps, en ce sens que :
par la sédimentation et la fossilisation, ils témoignent notamment de la géodynarnique externe et de l'histoire de la Vie
par le métamorphisme, ils gardent trace en particulier de la dynamique des masses continentales, conséquence de la géodynamique interne.
Enfin, la mesure de la vitesse des phénomènes qui les affectent actuellement permet de légitimer l'évaluation de la durée des événements géologiques. La notion de temps, appréhendée gr‚ce à la chronologie absolue en enseignement obligatoire, est ici renforcée par l'apport des données de la chronologie relative: la relation dans l'espace des objets géologiques, et ceci à différentes échelles, permet d'ordonner dans le temps des événements géologiques les uns par rapport aux autres.

L'enseignement obligatoire comme l'enseignement de spécialité bénéficient de l'entraînement méthodologique effectué dans les classes antérieures, et le développent en renforçant tout particulièrement les aspects synthétiques. Chaque fois que cela est possible, observations et manipulations doivent être privilégiées à travers l'utilisation d'outils divers caractéristiques de la géologie (cartes, échantillons de roches, lames minces...). L'enseignement obligatoire sensibilise à quelques méthodes de la géologie historique. L'enseignement de spécialité les élargit et les approfondit. En enseignement de spécialité, les savoir-faire méthodologiques et techniques sont ainsi renforcés.

 

1.Aspects de l'histoire et de l'évolution de la terre

L'exploitation des données actuellement disponibles conduit les astrophysiciens à la conception suivante : La formation de notre univers remonte à 15 milliards d'années.
Une explosion initiale a été suivie d'une phase d'expansion qui se poursuit actuellement.
L'univers, d'abord homogène, dense et très chaud, est devenu hétérogène, avec : la formation des éléments chimiques, atomes et molécules, la naissance des étoiles et des planètes.

Formation de la terre et premières étapes de l'évolution de la vie.

La radioactivité de certains éléments des minéraux des roches permet de calculer leur âge absolu (voir spécialité : l'âge absolu ne peut pas être atteint, il s'agit d'âge expérimental).
L'ensemble du système solaire, dont la terre, s'est formé il y a environ 4,5 milliards d'années. Constituée progressivement par accrétion, la terre s'est différenciée en enveloppes concentriques selon la densité de ses constituants.
Un dégazage de la planète, la condensation de l'eau, donnent naissance à l'hydrosphère et à une atmosphère dépourvue de dioxygène mais riche en dioxyde de carbone.
Quelle qu'en soit l'origine (terrestre ou extra-terrestre), la terre primitive était riche en molécules prébiotiques. Le mécanisme du passage de ces molécules à la cellule est encore très problématique.
L'apparition des premiers êtres vivants - probablement des bactéries - attestée notamment par les roches auxquelles ils ont donné naissance, a lieu dans l'hydrosphère.
Le dioxyde de carbone atmosphérique est progressivement fixé par les êtres vivants. La photosynthèse apparaît et produit du dioxygène, d'abord fixé dans les roches puis libéré dans l'atmosphère. La composition de celle-ci est ainsi modifiée.
Une partie du dioxygène libéré forme de l'ozone, constituant progressivement en haute atmosphère une couche qui protège les êtres vivants des rayons ultraviolets à courte longueur d'onde.
L'augmentation du taux atmosphérique de dioxygène jusqu'au niveau actuel permet la respiration aérienne.
Une liaison étroite existe entre les premiers stades de l'évolution des êtres vivants et les modifications de l'atmosphère terrestre.

Les étapes supposées de l'évolution de l'Univers jusqu'à la naissance de la planète Terre sont retracées succinctement, sous la forme d'un exposé argumenté et illustré.
L'objectif n'est pas la connaissance détaillée des mécanismes physico-chimiques en jeu lors de l'expansion de l'univers et au cours des diverses phases de l'activité stellaire. Il est seulement de faire saisir que l'Univers évolue et que la formation du système solaire - donc celle de la planète Terre - s'intègre dans cette évolution et ne peut se comprendre que par rapport aux événements passés de l'histoire de l'Univers. S'agissant d'une introduction, aucune connaissance relative à cette partie du programme ne peut faire l'objet d'une question à l'examen.
Cette clause n'a pas été respectée dans les sujets de bac !!!!

Le programme de la classe de seconde a permis de mettre en évidence quelques originalités de la planète Terre, dont la présence d'eau liquide et d'une biosphère diversifiée. En classes de quatrième et de première S, on a établi l'organisation interne de la géosphère. En classe de terminale S, on explique comment la géosphère homogène formée par gravité à partir des molécules de l'espace interstellaire s'est différenciée en enveloppes concentriques, en fonction des différences de densité, comment se sont formées atmosphère et hydrosphère et comment, à partir des mêmes molécules, ont pu s'élaborer dans l'hydrosphère primitive puis se diversifier des êtres vivants, en interdépendance avec leur environnement. Une chronologie simplifiée des étapes de l'histoire de la Terre est construite progressivement, dans laquelle sont repérés et datés les phénomènes majeurs.
Dans ce contexte, l'étude de la radioactivité est réduite aux seuls éléments nécessaires à la compréhension du principe de son utilisation en tant qu'outil de datation absolue, pour chaque étape de l'évolution géologique et biologique. On s'appuie sur l'étude d'un exemple de transformation d'un atome radioactif en un autre atome en faisant appel aux acquis de physique, on doit faire comprendre que l'évolution de la valeur du rapport de leurs concentrations constitue une horloge. Aucune détermination de l'‚ge d'une formation géologique par l'utilisation d'une formule mathématique ou par celle de courbes isochrones n'est demandée.
On indique que, dès les 100 premiers millions d'années, le dégazage de la planète l'aurait entourée d'une atmosphère réductrice fixée par la gravité, dépourvue de dioxygène et riche en dioxyde de carbone. La démonstration et la datation plus précises de ces phénomènes ne sont pas au programme. Enfin, on relie la condensation de la vapeur d'eau au refroidissement de la planète - sans qu'il soit fait mention des notions de température et pression critiques - en insistant sur la durée du phénomène et sur son ampleur aboutissant à la formation de l'eau des océans La singularité que représente la présence d'eau liquide est mise en relief. On souligne ce que cette présence a eu de déterminant pour l'évolution de la Terre et de la Vie, en rappelant les relations géosphère-atmosphère déjà étudiées en première S.
C'est dans ce cadre géologique qu'est située l'étude chronologique de l'apparition et de la diversification de la biosphère. A toutes les étapes majeures qui jalonnent l'évolution de la Vie, on s'appuie sur les marqueurs géologiques de cette évolution, traces de la présence ou de l'activité des êtres vivants dont celles de Bactéries, premières apparues: stromatolithes, fer rubané, couches rouges.
En évitant les spéculations sur l'origine des premières molécules semblables à celles de la Vie, on indique leur présence en dehors du système Terre (dans les météorites, les gaz des nébuleuses). Les expériences de Miller servent à montrer qu'il est possible d'obtenir de telles molécules prébiotiques par synthèse abiotique en partant de molécules simples (CH4, NH3, H2, H2O) et en utilisant des sources d'énergie non exceptionnelles (décharges électriques, UV). La comparaison entre les idées actuelles relatives à la composition de l'atmosphère primitive issue du dégazage de la planète et les interprétations des expériences de Miller et d'Oparine est commentée.
Le caractère hypothétique du passage, fondamental pour l'organisation de la vie, des molécules prébiotiques (en s'en tenant aux molécules étudiées en lère S) aux premières cellules est indiqué, mais la connaissance des diverses hypothèses est hors programme.
Dans ce qui suit, on fait constamment la liaison entre l'évolution des êtres vivants et celle de l'atmosphère : l'activité des êtres vivants entraîne l'évolution de l'atmosphère qui, à son tour, induit l'évolution des êtres vivants. L'accent est mis :
sur l'aspect capital de l'apparition de la photosynthèse, de la libération du dioxygène pour la diversification du vivant, le fonctionnement du cycle de la matière et sur le plan énergétique ;
sur le passage du dioxygène dans l'atmosphère, qui de réductrice devient oxydante ;
sur l'aspect capital de la formation, à partir du dioxygène, de la couche d'ozone stratosphérique, écran vis-à-vis des UV ;
sur la capture du CO2 par les êtres vivants et son stockage dans les roches carbonatées, contribuant à conférer à l'atmosphère terrestre sa composition définitive et limitant l'effet de serre, autorisant ainsi la présence de l'eau sous ses trois états.

On se contente de signaler que seules certaines formes végétales et animales ont réalisé la sortie des eaux, sans doute parce qu'elles avaient acquis, de façon plus ou moins élaborée, des systèmes biologiques permettant la vie dans le milieu hostile que représente l'atmosphère. La relation avec l'expression du programme génétique étudiée en première S peut être faite à cette occasion. Les mécanismes explicatifs de la biodiversité relèvent du chapitre 3 de la partie V ("L'évolution de la Vie")

 

La reconstitution de l'histoire géologique.

La dynamique des masses continentales.
Du fait de la dynamique du globe, les masses continentales ont occupé des positions différentes au cours des temps géologiques.
L'étude du paléomagnétisme, associée à d'autres méthodes, permet d'établir leur position à une époque donnée.
Les déplacements relatifs des continents, rassemblés ou séparés, modifient les circulations océaniques et atmosphériques, les climats, les biotopes et la répartition des êtres vivants.

La notion de dynamique lithosphérique a été abordée en classe de quatrième. En classe de première S, son étude était fondée sur des arguments concernant uniquement les fonds océaniques. En classe de terminale S, c'est gr‚ce à des données intéressant le domaine continental que la notion est complétée et renforcée.
L'un des objectifs de cette partie du programme est d'expliquer comment, au cours du temps, la position des continents les uns par rapport aux autres a évolué : l'histoire géologique est ici celle du mouvement des masses continentales, On doit montrer que c'est la convergence des renseignements donnés par divers marqueurs qui permet de la reconstituer :
paléomagnétisme des minéraux des roches émises ou déposées sur les continents, permettant de déterminer simplement la paléolatitude par mesure de l'inclinaison du champ fossilisé. Les connaissances acquises en première S sur le champ magnétique terrestre et le paléomagnétisme sont ici réinvesties, et on n'y ajoutera que celle de l'inclinaison du champ magnétique terrestre, indispensable à la compréhension de la détermination de la paléolatitude,
anomalies magnétiques de part et d'autre des dorsales océaniques, étudiées en première S et rappelées ici, permettant d'évaluer l'éloignement des continents les uns par rapport aux autres,
traces de points chauds, permettant de reconstituer la trajectoire de masses continentales,
données chronologiques relatives aux fossiles continentaux.

L'étude doit amener à comprendre que l'histoire de la Terre depuis environ 2 milliards d'années est une succession de rassemblements et de fragmentations des masses continentales, déterminée par la géodynamique interne, sans toutefois que soit attendue la connaissance du cycle de Wilson ou la reconstitution et la datation précises de l'un de ces événements. Aucune connaissance sur la trajectoire des masses continentales issues de la fragmentation des supercontinents n'est demandée.

N.B. Cette partie ne pourra pas faire l'objet de questions au baccalauréat 1996. Cependant, on utilisera le moment venu, pour expliquer l'évolution, la connaissance des mouvements des masses continentales acquise en 1ère S.
L'élève doit comprendre que, en dernier ressort, la tectonique globale détermine la répartition des êtres vivants, en provoquant :
la variation du nombre et de la diversité des biotopes disponibles, lors du rassemblement et de la séparation des masses continentales, que ce soit en milieu continental ou en milieu marin ;
l'évolution des conditions climatiques, consécutive par exemple aux changements de latitude des continents ou à la réorganisation des circulations océaniques en fonction de la direction de fragmentation des masses continentales.
L'étude des mécanismes supposés de l'évolution et des modalités de la spéciation relève du chapitre 3 de la partie V consacré à l'évolution de la Vie. L'explication de la conséquence sur le niveau de la mer du rassemblement ou de la séparation des masses continentales n'est pas exigible.

 

* Les roches, produits et témoins du temps.

Les déplacements relatifs des masses continentales créent de nouvelles conditions thermodynamiques qui induisent des déformations et la genèse de nouveaux minéraux.
L'étude des fossiles stratigraphiques renseigne sur l'‚ge des roches et sur la chronologie des phénomènes. Les minéraux des roches reflètent les conditions thermodynamiques qui ont présidé à leur formation.
L'étude de la durée ou de la vitesse actuelle des phénomènes permet d'appréhender la durée des événements géologiques anciens.

Dans le droit fil de l'enseignement obligatoire, l'enseignement de spécialité vise ici à approfondir les méthodes d'investigation des aspects liées au temps des phénomènes géologiques, en utilisant les transformations des objets géologiques et les relations spatiales entre ceux-ci, observés à différentes échelles, sur divers exemples. Les objets géologiques sont, de préférence, choisis dans un même ensemble géologique pour chacun des aspects abordés dans cette étude. On s'appuie sur les connaissances acquises en première S.
* Un aspect de l'étude concerne l'analyse de dispositions géométriques des roches observées à différentes échelles : superposition, déformation, recoupement, inclusion.
A l'échelle macroscopique, on analyse les relations géométriques mettant en jeu des objets géologiques différents (dépôts sédimentaires, coulées volcaniques, filons, plutons avec leur auréole de métamorphisme, plis et failles, discordances), avec comme objectif la recherche de la chronologie des divers phénomènes mis en jeu.
La réalisation d'une coupe géologique n'est pas exigible ; en revanche, l'analyse et l'exploitation d'une coupe, ceux d'un document cartographique simple comportant des structures telles que faille, anticlinal, synclinal, discordance, le sont.
A l'échelle microscopique, on analyse les relations géométriques entre minéraux permettant d'établir la succession de deux événements, à partir de cas simples :
relations géométriques entre un minéral et une schistosité (ex: minéral ante-schistosité, post-schistosité) ;
relation entre deux minéraux successifs, le dernier se développant aux dépens du premier (altération d'un minéral, relation entre minéraux du métamorphisme).

* Un autre aspect de l'étude fait appel aux renseignements donnés par la paléontologie.
Hormis la notion, nouvelle, de fossile stratigraphique, les connaissances impliquées ont été acquises en classes de quatrième et de première S. Elles sont utilisées pour l'exploitation des données. Les fossiles stratigraphiques et les associations de fossiles stratigraphiques sont présentés comme des révélateurs et des témoins des matériaux et des conditions sédimentaires, et des outils de datation. Ainsi, les roches qui les contiennent peuvent être utilisées pour des reconstitutions chronologiques d'événements successifs.

La reconstitution d'une paléogéographie régionale n'est pas au programme.

* Un dernier aspect de l'étude est envisagé : celui des successions de transformations lièes à une évolution des conditions thermodynamiques. Il s'agit d'appliquer, sur des exemples simples, des acquis de première S : certains minéraux ou associations minérales, par leur présence dans une roche, leur apparition ou leur disparition dans une succession lithologique, témoignent des conditions de Pression - Température subis par les matériaux géologiques.
Les exemples les plus démonstratifs, qui seront seuls utilisés pour l'évaluation, concernent le métamorphisme. On utilise les données acquises par l'étude des relations géométriques.
L'élève doit pouvoir analyser et relier entre eux divers documents illustrant les transformations évoquées: cartes avec auréole de métamorphisme de contact, cartes avec isogrades simples, échantillons et lames minces, photographies accompagnées éventuellement de dessins correspondants (succession de minéraux, rapport minéral-schistosité), et diagrammes d'équilibre des minéraux dans le champ Pression - Température. Dans ces diagrammes, l'aspect temporel est pris en compte (déplacement des conditions de Pression - Température au cours du temps, diagrammes PTt).
La reconstitution d'étapes successives de l'évolution d'une roche permet d'appréhender quelques aspects de l'histoire d'une partie de la lithosphère.
Les différents types de métamorphismes, les évolutions des minéraux au sein des magmas, ne sont pas au programme. Les connaissances impliquées concernant les conséquences de la collision des continents dans leurs aspects thermodynamiques sont celles de la classe de première S.
Le dernier paragraphe de cette partie du programme invite à une réflexion plus générale sur le temps en géologie.
L'étude des vitesses de phénomènes géologiques actuels se déroulant dans le monde, ou de leur durée dans le cas de phénomènes rapides et mesurables à l'échelle humaine, peut s'appuyer sur tel ou tel des exemples suivants: fonctionnement de grands décrochements intra-continentaux, sédimentation, soulèvement ou subsidence, voire ouverture océanique.
L'application de ces vitesses (généralement exprimées en cm/an ou en cm / 1000 ans) aux phénomènes géologiques anciens permet, dans une certaine mesure, d'évaluer la durée de ces derniers, confrontée à l'échelle des temps géologiques. Elle permet de souligner l'importance du temps en géologie, de concilier l'apparente stabilité actuelle de la planète avec les modifications considérables intervenues au cours de son histoire.
Des variations dans la vitesse des phénomènes géologiques sont mises à jour (ex: fonctionnement d'une faille lors d'un séisme). On souligne ainsi la nécessité de faire preuve d'esprit critique dans l'application au passé des données actuelles. Cet aspect important de la formation des élèves sera repris lors de l'étude des causes de la crise Crétacé-Paléocène.

 

2 - Changements géologiques et modifications de la biosphère.

(Exemple: la crise crétacé-paléocène, durée conseillée: deux à trois semaines.)

La crise Crétacé - Paléocène a été choisie comme exemple pour illustrer les relations entre modifications de la biosphère et changements géologiques, bien qu'il ne s'agisse pas de la crise la plus importante, parce qu'elle permet de disposer d'indices nombreux et bien conservés, et parce qu'elle a fait l'objet de travaux et de controverses dont l'écho public peut être source d'intérêt de la part des élèves.
Dans l'enseignement obligatoire, l'étude de cet exemple est limité a ses aspects paléobiologiques. Elle permet, à partir de l'analyse rigoureuse de documents, d'aborder de manière critique la notion de crise: extinction massive et brutale d'espèces, de groupes, suivie de radiations évolutives, à opposer aux variations, aux disparitions et apparitions qui ont lieu en permanence.
La présentation, à travers cette étude, de changements qui ont affecté la biosphère, constitue une préparation à l'étude de l'évolution de la vie et de ses mécanismes.
La crise Crétacé-Paléocène étant seule étudiée, son utilisation et celle d'autres crises comme marqueurs de coupures géologiques est présentée et discutée: les coupures géologiques majeures ne sont pas toujours marquées par des crises.
L'enseignement de spécialité, centré sur les causes géologiques de la crise, appelle d'une part une investigation sur des indices autres que paléobiologiques, notamment ceux qui traduisent des modifications physico-chimiques à la surface de la planète, et d'autre part, une exploitation critique de ces indices en rapport avec les explications proposées de la crise.
L'approfondissement porte ici sur les méthodes et techniques du géologue (recours aux fossiles comme indicateurs de faciès ou d'âge relatif, utilisation des isotopes stables de l'oxygène et du carbone, de coupes et de cartes). Il consiste en une réflexion sur l'application du principe d'uniformitarisme, et, plus généralement, porte sur l'établissement de relations entre les données, sur l'exercice de l'esprit critique dans leur exploitation.
L'étude de ce sujet est particulièrement propre à faire comprendre le caractère relatif et révisable des explications scientifiques, à susciter, loin d'un scepticisme stérile, une attitude positive de doute raisonné.

Disparition, apparition, expansion et diversification des espèces et des groupes ; crises et coupures géologiques.

Des espèces disparaissent, d'autres apparaissent en permanence.
Des périodes de crises sont marquées par des extinctions massives d'espèces et de groupes systématiques, attestées par l'absence de fossiles correspondant dans les strates plus jeunes. Ces crises sont utilisées pour marquer des coupures dans les temps géologiques.
La crise crétacé-paléocène est marquée par la disparition totale, il y a 65 millions d'années, des dinosaures, ammonites, de la majorité des espèces du plancton marin. On a fait de cette crise la limite entre les ères secondaire et tertiaire.
Certaines formes, familles, genres, espèces (insectes, foraminifères, reptiles, poissons, mammifères, plantes à fleurs...) survivent à la crise. Ils se diversifient très rapidement dès le début du tertiaire (apparition, par exemple, des premiers primates) en occupant à nouveau toutes les niches écologiques.

La crise Crétacé-Paléocène est située dans le temps par son âge absolu, et par sa place dans l'échelle des temps géologiques: seule est attendue la connaissance des ères et de leur durée, et celle des systèmes des ères Paléozoique, Mésozoïque et Cénozoïque.
L'exploitation de documents géologiques divers, le plus près possible du réel, sert pour établir les changements biologiques, leur importance et leur extension, ainsi que les permanences de faunes et de flores, à la limite Mésozoique-Cénozoique, dans les milieux pélagiques, benthiques et continentaux. Selon les possibilités, on utilise : échantillons, carottes ou logs de forages, coupes, cartes, relevés faunistiques et floristiques, photographies. Cela implique le réinvestissement de notions simples de pétrologie, des principes élémentaires de la stratigraphie, des notions de fossiles stratigraphiques et de faciès, acquis auparavant, qui seront réutilisés en enseignement de spécialité. Pour illustrer une technique, des documents réels autres que ceux relatifs à la limite Crétacé-Paléocène peuvent être utilisés en travaux pratiques (par exemple, le lavage d'une marne pour en extraire les microfossiles, l'observation de ceux-ci).
Les conclusions sont soumises à la critique, les difficultés soulignées: difficultés liées aux limites de l'enregistrement sédimentaire, aux marges d'erreur dans les datations, difficulté de réaliser des corrélations à distance, de distinguer entre changement banal et changement exceptionnel.
Quels que soient les exemples et documents utilisés, il est attendu des élèves qu'ils puissent citer, parmi les formes disparues, les Ammonites, les Dinosaures, des Foraminifères, qu'ils soient capables de situer ces trois groupes dans une classification des animaux limitée aux principales classes, d'indiquer les caractéristiques essentielles de leurs milieux et de leur mode de vie. Ils doivent ainsi pouvoir diagnostiquer comme Ammonite ou Dinosaure un représentant de chacun de ces deux groupes, d'après un échantillon fossile ou une représentation. En revanche, si des noms d'espèces figurent sur certains documents et sont utilisés lors de travaux pratiques, aucune espèce n'est à retenir, a fortiori à reconnaître. De même, aucune liste n'est exigible en ce qui concerne les formes qui survivent à la crise, et celles qui apparaissent à la suite de celle-ci. Le développement et la diversification des Mammifères au Tertiaire, en relation avec l'occupation des niches écologiques libérées, et, en particulier ceux des Primates, sont étudiées en tant que phénomènes. Aucune connaissance systématique les concernant n'est exigible.
Seule la crise Crétacé-Paléocène est au programme, et seules les connaissances qui s'y rapportent sont attendues. D'autres crises sont normalement citées pour discuter leur association à la notion de coupure géologique et la généralité des changements de la biosphère, mais ni ces crises, ni les autres critères utilisés pour définir une coupure ne constituent des connaissances exigibles

* Des causes géologiques en discussions.

Des modifications brutales des conditions physico-chimiques de la planète (climats, pluies acides, éclairement...) ont accompagné les disparitions et changements dans la faune et la flore, à la limite mésozoique-cénozoique. Les changements physico-chimiques et les changements biologiques sont attribués à des causes géologiques en discussion (impact d'un ou plusieurs astéroÔdes, volcanisme paroxystique...). Les arguments développés s'appuient sur des datations de roches, des observations et des études de fossiles et de microfossiles, d'affleurements, de minéraux, d'éléments chimiques, ainsi que sur le paléomagnétisme et la reconstitution du mouvement des plaques.

Les changements intervenus dans la biosphère ont été établis dans l 'enseignement obligatoire. En enseignement de spécialité, l'analyse critique du contexte et des causes de ces changements s'appuie sur les connaissances acquises ou renforcées précédemment dans l'enseignement obligatoire, et dans l'enseignement de spécialité ("roches, produits et témoins du temps"), sans apport de notions nouvelles.
Il s'agit d'abord de mettre les changements paléobiologiques en rapport avec les modifications paléoclimatiques et paléogéographiques survenues à la fin du Crétacé : importante régression qui modifie de nombreux biotopes, intensification possible de l'effet de serre, éventuelles pluies acides.
L'analyse rigoureuse de documents, aussi proches que possible du réel, en partie nouveaux par rapport à ceux utilisés dans l'enseignement obligatoire, permet d'identifier et d'exploiter des indices de ces changements: données stratigraphiques, fossiles de faciès, concentrations en isotopes stables (13C, 180).
Un deuxième aspect consiste en une réflexion critique sur les causes qui auraient pu entraîner de telles modifications, brutales et généralisées. Les principales hypothèses avancées (cosmique, planétaire) sont confrontées aux indices obtenus aux différentes échelles, exploités par référence à l'actuel. Dans cet esprit, l'analyse de textes scientifiques est proposée.
Le degré de validité des informations utilisées est discuté; aucune explication ne doit être proposée de manière dogmatique, et n'a à être tenue comme acquise. L'intérêt de cette étude est de faire la part des diverses explications proposées, de souligner les incertitudes et les limites de la connaissance ; il réside moins dans les conclusions, qui doivent être mesurées que dans les raisonnements auxquels elle contribue à former les élèves. Pas plus que ces conclusions, les données utilisées pour y parvenir ne seront demandées pour elles-mêmes. Chaque élève doit être capable en revanche d'exploiter celles de ces données qui lui seront proposées en utilisant les connaissances acquises. C'est sur la qualité du raisonnement, l'application du principe d'uniformitarisme et la discussion de ses limites, la compréhension du principe des techniques utilisées et la capacité à exploiter leurs résultats que porte l'évaluation.

3. L'évolution de la vie

(Durée conseillée: trois à quatre semaines).

L'étude des "aspects de l'histoire et de l'évolution de la Terre (premier point de la partie V du programme) a fixé le cadre géologique de l'apparition de la Vie et a permis de corréler l'évolution de la biosphère et celle de la géosphère. Dans un deuxième point, on a montré que cette histoire commune s'est déroulée de façon discontinue et qu'elle a été jalonnée de crises marquées par l'extinction de certains groupes, suivies par l'explosion évolutive de certains autres.
On cherche maintenant à conforter l'idée de l'existence même de l'évolution de la Vie, et on parvient à une explication possible des mécanismes ayant permis cette évolution, la diversification et la complexification des êtres vivants.
Le constat de l'unité des êtres vivants fonde l'idée de l'existence de leur parenté, le constat de leurs diversités actuelle et passée celle d'évolutions divergentes à partir d'un hypothétique ancêtre commun. On montre comment des arguments d'origines diverses concourent à l'établissement de relations de parenté entre groupes actuels et fossiles et permettent de les inscrire dans le temps. A cette occasion l'apport de la génétique est souligné ; la notion d'horloge moléculaire doit être discutée.
L'explication des mécanismes s'appuie sur les connaissances acquises dans la première partie du programme (unicité génétique des individus et polymorphisme des espèces), connaissances que l'on élargit ici. Dans ce premier chapitre, on a établi l'existence d'un polymorphisme génétique que les mutations peuvent produire, et qu'amplifie le brassage génétique. La relation entre phénotype et génotype est connue depuis la classe de première S. C'est donc logiquement que l'on est amené à rechercher l'origine de l'évolution des caractères individuels dans celle des génomes. Tenter d'expliquer la variation des caractères individuels, c'est tenter d'expliquer comment les génomes ont pu changer, se diversifier, se complexifier au cours du temps.
Les élèves doivent savoir que les génomes peuvent changer et se diversifier : en effet, ils ont appris en classe de première S, et revu dans la première partie du programme, que différents types de mutations peuvent affecter les gènes de structure et ainsi que, par voie de conséquence, les phénotypes peuvent être modifiés. L'idée de gène de développement renforce les connaissances déjà acquises sur le génome, et suggère une explication possible pour l'apparition de nouveaux plans d'organisation.
La possibilité pour le génome de se complexifier est une notion entièrement nouvelle en Terminale. L'existence de familles multigéniques et la réassociation au hasard de fragments de gènes - notion évoquée dans le chapitre "Mécanismes de l'Immunité" - sont deux témoins de cette complexification, et complètent les connaissances des élèves en introduisant la notion de plasticité du génome.
Des connaissances nouvelles limitées renforcent donc celles de la première partie du programme, en particulier sur la variabilité génétique donnant prise à la pression sélective de certains facteurs de l'environnement, dont on souligne le rôle prépondérant dans l'évolution des patrimoines génétiques des populations.

Relations de parenté entre les êtres vivants.

L'échelle stratigraphique, couplée avec les mesures de radioactivité, permet de connaître le cadre temporel de l'évolution de la vie.
Unité et diversité du monde vivant ; explication des faits observés.
L'évolution est la seule explication scientifique qui rende compte des constats: unité, diversité du monde vivant et changements ayant eu lieu au cours des temps géologiques.
L'évolution implique une filiation entre les espèces; les espèces actuelles dérivent d'ancêtres communs plus ou moins éloignés dans le temps; une origine commune à toutes les espèces est hautement probable.

Les élèves ont appris précédemment comment il est possible d'établir des phylogénies, que l'on pense à des mutations touchant des gènes du développement pour expliquer des modifications brutales et de grande ampleur, et que les conditions écologiques font évoluer le patrimoine génétique des populations Les connaissances antérieures sur l'établissement des phylogénies, sur l'importance des mutations, sur l'influence des conditions écologiques dans l'évolution du patrimoine génétique des populations, sont ici réinvesties dans l'exemple de l'individualisation de la lignée humaine. Cet exemple de spéciation est choisi, entre autres, parce qu'il est naturel que l'Homme s'interroge sur lui-même, parce qu'il s'agit d'un exemple accessible de relation entre l'évolution biologique et l'environnement, sur lequel notre espèce est la seule à pouvoir tenter d'exercer consciemment un pouvoir, et parce qu'enfin cet exemple, d'un point de vue géologique, permet une prise de contact avec le Quaternaire et ses méthodes d'étude.
Dans l'enseignement obligatoire, les questions suivantes sont posées :
Quels sont les critères d'appartenance à la lignée humaine ?
Quand la lignée humaine a-t-elle émergé, et comment peut-on évaluer le degré de parenté de l'Homme et des singes anthropomorphes actuels ?
Selon quelles étapes, quelles modalités, les caractéristiques de la lignée humaine ont-elles été acquises?
Des arguments chromosomiques et moléculaires permettent d'établir que l'Homme est plus étroitement apparenté aux singes anthropomorphes qu'à tous les êtres vivants, et d'envisager qu'il puisse posséder avec le Chimpanzé un ancêtre commun que ne possèdent pas les autres animaux. L'utilisation de la comparaison de l'Homme et du Chimpanzé pour définir les critères d'appartenance à la lignée humaine est ainsi justifiée. Les connaissances sur les mécanismes de l'évolution acquises dans la partie "Evolution de la vie" permettent d'esquisser une explication des changements morphologiques et anatomiques apparus lors de l'émergence de cette lignée
Les changements de l'environnement ayant pu influer sur l'évolution de la lignée humaine sont simplement indiqués en enseignement obligatoire. Dans l'enseignement de spécialité, la mobilisation des méthodes - utilisation d'isotopes, lecture de cartes, exploitation de données d'origines diverses - permettent des investigations sur les paléoenvironnements de l'ère Quaternaire, mis en rapport avec les hommes et leurs modes de vie.
Les acquis des classes de seconde et de première S, mais aussi de l'enseignement obligatoire sur l'hominisation sont utilisés pour l'analyse de documents illustrant le pouvoir de l'Homme moderne, représentant actuel de la lignée humaine, de modifier - de façon limitée - les conditions de son environnement.

Etablissement de phylogénies.

Des relations de parenté entre les êtres vivants peuvent être proposées à partir de l'étude de caractéristiques morphologiques, anatomiques et embryologiques d'organismes actuels et fossiles.
La recherche des parentés s'appuie également sur des comparaisons, au niveau moléculaire, de séquences de gènes homologues ou de produits de l'expression de ces gènes.
La prise en compte des résultats obtenus par ces diverses méthodes contribue à établir des phylogénies.

Le constat de l'unité et de la diversité des êtres vivants n'est pas une nouveauté pour les élèves. Déjà abordée au collège, la notion de diversité d'êtres vivants interdépendants peuplant différents milieux aux caractéristiques variées a été reprise en classe de seconde et alors reliée à l'idée d'évolution. Elle ne nécessite pas ici d'investigation nouvelle.
La notion de fossile stratigraphique est acquise. L'échelonnement dans le temps de la diversification du vivant doit être relié aux changements géologiques étudiés précédemment. Il convient de mettre en place, dans l'échelle des temps géologiques du Cambrien à nos jours déjà utilisée, les grandes étapes de l'histoire de la Vie pendant cette période: passage à la vie aérienne (déjà évoqué), apparition successive des principaux groupes de Vertébrés, apparition des plantes à fleurs.
La classification élémentaire des êtres vivants, mise en place précédemment, est réutilisée ici.
La notion d'unité du monde vivant - unité d'organisation aux échelles cellulaire et moléculaire et unité de fonctionnement découle - des programmes des classes précédentes. L'ensemble de ces connaissances, réactivées, permet de fonder l'idée de l'existence d'une filiation entre les espèces et celle de la grande probabilité d'une origine commune. De fait, c'est l'idée même d'évolution comme explication des constats qui est ainsi justifiée.
Les données étayant cette idée permettent d'aboutir à l'établissement de phylogénies. Elles concernent :
- d'une part la parenté entre espèces différentes.
Les liens de parenté entre les êtres vivants suggèrent qu'à partir d'un hypothétique ancêtre commun pourraient s'être formés, au cours du temps, tous les types d'organisation. C'est la notion d'homologie - et ceci à différentes échelles - ainsi que sa signification évolutive qui doit être mise en relief. On souligne à ce propos l'intérêt que représente, pour la comparaison des espèces éloignées, l'utilisation de gènes n'ayant subi que peu de modifications au cours du temps. La différence entre homologie et analogie est explicitée et permet de montrer que le simple constat d'une ressemblance ne suffit pas, et que la concordance de données d'origines diverses est nécessaire. Sont hors programme : le développement des structures à partir du stade embryonnaire, les notions de convergence et de coévolution.
- d'autre part, la parenté entre individus fossiles et actuels appartenant au même groupe.
Un exemple non imposé, qui peut être (dans un souci d'économie de temps) celui de la lignée humaine, permet en faisant appel aux données comparées de la paléontologie de situer l'évolution des caractères dans le temps. Quel que soit l'exemple choisi, représenter les relations phylogénétiques entre groupes ou espèces pose le problème de la mise en place de l'articulation entre rameaux évolutifs.
La construction d'un arbre phylogénétique à partir de données moléculaires n'est exigible que dans la mesure oł elle reflète la compréhension de la signification évolutive de ces données. Cette construction par la méthode de parcimonie est hors programme; son esquisse par la méthode des distances est limitée à une exploitation qualitative et non quantitative des données.

Mécanismes de l'évolution.

Innovation génétique, conservation de l'innovation génétique.
Des accidents génétiques sont source d'innovations :
Les mutations jouent un rôle fondamental et sont à l'origine des différents allèles d'un gène; typiquement spontanées, non orientées, elles interviennent avec une faible fréquence mais peuvent toucher de nombreux gènes et devenir plus nombreuses sous l'influence de certains facteurs du milieu.
Des duplications géniques peuvent intervenir et une évolution divergente des duplicata produits peut expliquer l'apparition de gènes nouveaux.
Des gènes nouveaux peuvent aussi résulter de la duplication et de la réassociation de fragments de gènes préexistants.
La reproduction sexuée, en assurant la transmission aléatoire des allèles et gènes nouveaux, favorise les combinaisons alléliques originales.
Les innovations génétiques peuvent se traduire ou non dans le phénotype. Si certaines mutations sont neutres, d'autres s'expriment et peuvent même avoir des conséquences importantes, surtout si ce sont des gènes du développement qui sont touchés.
La sélection naturelle, s'exercant sur des populations soumises à des conditions de milieu différentes, privilégie la conservation des allèles ou associations alléliques favorables dans les conditions écologiques du moment.

Isolement reproductif et spéciation.

La spéciation ou naissance d'espèces nouvelles à partir d'une espéce-mère implique l'isolement reproductif entre des populations de l'espèce-mère considérée.
L'isolement reproductif, donc la spéciation, peut résulter de modifications génétiques indépendantes du milieu, ou d'une divergence génétique lors de la séparation géographique de populations de la même espèce

La plupart des notions à maîtriser dans cette partie a été établie dans la partie I ("Unicité génétique") du programme. L'idée que les populations présentent une grande variabilité génétique et qu'elles donnent ainsi prise à la sélection naturelle a été introduite. Le polymorphisme génique a été relié aux seules modifications du génome consécutives aux mutations affectant les gènes de structure. La liaison est constamment nécessaire entre les connaissances nouvelles acquises sur le génome et leur contribution à l'explication des phénomènes évolutifs.
La connaissance de la relation entre génotype et phénotype, déjà abordée en classe de première S, a été mise à profit dans la première partie du programme pour montrer, entre autres, les conséquences possibles des différents types de mutations sur le phénotype des individus. Au delà de cette connaissance, il faut sensibiliser les élèves à l'ampleur que peuvent revêtir les mutations (compensation de leur faible fréquence au niveau d'un gène par le nombre de gènes affectés), à l'influence des conditions du milieu, mais surtout aux conséquences possibles des mutations affectant des gènes autres que les gènes de structure, seuls connus jusqu'alors. C'est une première occasion de compléter les connaissances sur le génome, uniquement en faisant comprendre que l'expression des gènes de structure est conditionnée par l'expression d'autres gènes, seulement mentionnés. Le caractère spectaculaire et brutal des modifications du phénotype de l'individu à la suite de mutations affectant ce type de gènes - en particulier les gènes du développement - est ainsi appréhendé, et l'on peut faire mesurer les conséquences de la transmission à la descendance de telles modifications à la lumière des connaissances acquises en Biologie, en particulier pour ce qui concerne la possibilité d'apparition de plans d'organisation nouveaux.
La notion de famille multigénique introduit l'idée de plasticité et de complexification du génome. Seul le principe de la constitution des familles multigéniques peut être exigé: duplication du gène ancestral, divergence plus ou moins grande des copies.
Enfin les élèves ont appris que, quelle qu'en soit l'origine, une modification ou un remodelage du génome ne sont pas favorables ou défavorables en eux-mêmes, mais qu'ils peuvent l'être selon les conditions de milieu, et que toute modification de ces conditions entraîne une nouvelle sélection des individus présentant des caractéristiques génétiques alors favorables. Ainsi est renforcée la notion, acquise dans la première partie du programme, que, sous la pression sélective du milieu, il y a modification du patrimoine génétique des populations. En dernier ressort, il faut comprendre que ce n'est pas l'individu qui évolue, mais l'espèce.
En ce qui concerne la spéciation, qu'elle fasse ou non intervenir un isolement géographique, les connaissances indispensables à la compréhension de ses mécanismes ont été apportées dans différents chapitres. Le rôle des mutations, notamment celles qui touchent aux gènes du développement, a été introduit. On a expliqué comment le patrimoine génétique d'une espèce, et d'abord d'une population au sein d'une espèce, peut évoluer, sous l'influence des conditions de milieu ou indépendamment de celles-ci. Le premier point de la partie V du programme (V. I ) a permis de montrer que la répartition des êtres vivants est conditionnée par le contexte géologique. Il s'agit ici d'effectuer une synthèse, et aucune connaissance nouvelle n'est nécessaire.

 

4. Evolution biologique et changement de l'environnement : la lignée humaine

(Durée conseillée: 2 semaines).

L'hominisation.

L'hominisation est l'acquisition progressive des caractéristiques morphologiques et culturelles de la lignée humaine, ainsi que du langage.
Les caractères morphologiques, anatomiques, culturels qui distinguent l'homme se sont mis en place à travers l'individualisation rapide de formes humaines: certains australopithèques, homo habilis, homo erectus, homo sapiens.

La comparaison entre l'Homme et les singes anthropomorphes actuels - replacés dans la classification des êtres vivants - permet de déduire les critères d'appartenance à la lignée humaine : bipédie permanente d'une part, langage articulé permettant communication et expression de la pensée, conception et utilisation de techniques, développement d'une activité culturelle liés au développement du cerveau d'autre part.
Les caractéristiques anatomiques permettant une bipédie permanente sont déduites de l'étude comparative des squelettes de l'Homme et du Chimpanzé. Celle-ci ne vise pas à dresser la liste exhaustive de leurs différences, mais porte sur celles qui marquent la station érigée : courbures de la colonne vertébrale, position du trou occipital, forme du bassin, caractères des membres.
Les choix ne manquent pas pour citer quelques exemples de caractéristiques culturelles des représentants de la lignée humaine.
L'étude des restes fossiles (dont on ne retient que les squelettes, dont les boites cr‚niennes) et des traces d'activités, datés directement par des méthodes utilisant la radioactivité et par l'‚ge des terrains dans lesquels on les a découverts, permet de dégager le caractère progressif de l'hominisation et de mettre en place la notion de lignée humaine. Seules sont à connaître pour jalonner cette évolution de façon significative :
parmi les Australopithèques, ceux qui, les premiers, ont acquis une station érigée permanente, même imparfaite, et qui seraient les plus anciens représentants connus de la lignée humaine ;
Homo habilis, premier représentant connu du genre Homo, premier auteur indiscutable d'outils de pierre taillée ;
Homo erectus, qui devient maître du feu, perfectionne les outils, et commence la colonisation des continents (Afrique, Europe, Asie) ;
Homo sapiens, qui témoigne d'un pouvoir d'abstraction accru et poursuit l'extension géographique de l'espèce (Homo sapiens passe d'une vie nomade à une vie sédentaire).
La connaissance des caractéristiques des autres formes fossiles - différentes espèces d'Australopithèques, Hommes archaÔques - est hors programme.
Les repères de dates permettent de situer l'émergence de la lignée, tardive à l'échelle des temps géologiques, et de souligner le caractère d'abord très lent puis de plus en plus rapide de son évolution culturelle.
Le perfectionnement et la spécialisation progressifs de l'outillage sont illustrés par des exemples significatifs : galets aménagés (le terme "chopper" et l'expression "pebble culture" ne sont pas attendus), bifaces de silex de plus en plus travaillés, industrie d'éclats associée à une diversification des matériaux utilisés (la technique d'obtention des outils, si elle peut constituer une information intéressante, n'est pas une connaissance exigible). L'évolution de l'outillage permet de comprendre que la conception, le perfectionnement et la spécialisation des outils traduisent l'émergence de la pensée et l'aptitude de plus en plus grande à la réflexion. Art pariétal et rites funéraires s'inscrivent naturellement dans cette perspective.
Dans tous les cas, l'élève doit être capable de décrire, de reconnaître sur document (réel, photographie ou représentation du réel) les boîtes cr‚niennes et les outils nommés ci-dessus, et s'il y a lieu de les attribuer à l'une des formes humaines du programme. Il doit également être capable de les comparer afin de les replacer les uns par rapport aux autres et de les situer dans le temps. L'ordre de grandeur des capacités cr‚niennes des formes citées au programme est à connaître. Les noms des différentes industries auxquelles appartiennent les outils ne sont pas exigibles.
La position dans le temps des différents stades de la lignée humaine et de l'apparition des premiers hommes modernes doit être connue. Le constat de la contemporanéité de formes différentes conduit à poser le problème de l'existence de ramifications dans cette lignée. Mais la connaissance des différents cladogrammes est hors programme.

Les aspects chromosomiques de l'hominisation.

Une grande parenté existe entre le matériel génétique de l'homme actuel et celui des singes anthropomorphes. Elle induit l'idée qu'il existe entre eux des relations phylogéniques.
Une modification de certains gènes de régulation, en relation avec des changements d'habitat, pourrait être intervenue dans l'évolution humaine.

Les connaissances acquises dans les parties précédentes de ce chapitre sont réinvesties ici.
- La comparaison des garnitures chromosomiques, celle des séquences de diverses molécules permettent une approche critique des arbres phylogéniques proposés pour l'Homme et les singes anthropomorphes. Comme dans le chapitre précédent, on souligne que c'est l'utilisation conjointe de plusieurs types de données qui permet d'affiner ces constructions hypothétiques.
La connaissance des différences entre garnitures chromosomiques n'est pas exigible, non plus que les termes désignant les différents types d'inversion de segments chromosomiques. En revanche, l'élève doit être capable d'utiliser des documents pour y retrouver les arguments pouvant servir à construire un arbre phylogénique. Comme dans le chapitre précédent, tout calcul est exclu pour cette construction. Aucun arbre phylogénique n'est à retenir.
- L'émergence de la lignée humaine, liée à des modifications structurales et anatomiques permettant la station érigée et la phonation, doit amener à réinvestir les connaissances concernant les mutations affectant des gènes du développement, acquises dans la partie précédente.
- L'évolution de la lignée humaine est expliquée par l'évolution des patrimoines génétiques en réponse à la pression sélective de l'environnement, dont les modifications (assèchement en Afrique de l'Est, périodes de glaciation) sont à mettre en rapport avec l'évolution géologique qui en est à l'origine. Cette étude peut être l'occasion de relier aux variations de l'environnement (objet d'investigations seulement en enseignement de spécialité) les migrations aboutissant à la colonisation de l'ensemble des continents par les représentants successifs de la lignée humaine.
Les noms des périodes glaciaires, leur position dans le temps, leur durée ne sont pas exigibles.

* Evolution humaine et environnement.

Des méthodes d'étude permettent de reconstituer les paléoenvironnements dans lesquels la lignée humaine a évolué au quaternaire.
L'homme contribue aux modifications actuelles de l'atmosphère, de l'hydrosphère, de la lithosphère et de la biosphère. Elles sont, en partie, limitées par l'effet tampon des grandes masses des enveloppes superficielles.

Des méthodes sont mobilisées pour rechercher et exploiter des indices permettant : la mise en évidence de variations climatiques à l'ère quaternaire, de leur importance et de leur caractère cyclique, et la mise en place des paléoenvironnements, cadres de l'évolution de la lignée humaine.
Diverses approches sont envisagées, permettant de mobiliser ces méthodes.
Des documents relatifs aux dépôts glaciaires - moraines -, aux terrasses fluviatiles, aux loess, aux pollens et à la faune fossiles confirment l'existence de variations climatiques - alternance de périodes glaciaires et interglaciaires -, et renseignent sur leur importance, mesurée entre autres par l'extension des glaciers et les variations du niveau marin.
Ces informations sont mises en relation avec celles obtenues par l'exploitation de données relatives aux variations de la valeur du rapport 180 / 160 dans les glaces polaires et les tests carbonatés d'organismes marins - Foraminifères par exemple -, permettant de préciser le caractère cyclique des variations climatiques. Le principe de l'utilisation des isotopes de l'oxygène est exposé. Les calculs de température à partir des formules ne sont pas au programme, mais la signification des variations du rapport 180 / 160 doit être comprise dans les limites suivantes : ségrégation isotopique lors des processus d'évaporation-condensation, rétention du 160 dans les glaces, signification des variations du rapport 180 / 160 dans les tests carbonatés. Ces connaissances, non attendues pour elles-mêmes, doivent pouvoir être mobilisées pour interpréter les données fournies.
L'impact de l'Homme sur son environnement est également mis en évidence et discuté gr‚ce à l'exploitation de documents. Pour ce faire, on utilise les connaissances acquises dans les classes antérieures, surtout en classe de première : dans cette classe, le chapitre concernant le "cycle biogéochimique du carbone" a été l'occasion de mettre en évidence la notion d'équilibre dynamique entre réservoirs de carbone; on y a également insisté sur l'importance pour cet équilibre de l'hydrosphère et de la biosphère marine; l'incidence de la température de l'eau y a été indiquée. Le chapitre concernant "les activités humaines et le cycle du carbone" a permis de mesurer l'implication des activités humaines dans l'augmentation de la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère et de discuter de leur impact sur l'intensification de l'effet de serre.
Les influences humaines sur l'environnement peuvent être envisagées à différents niveaux : l'échelle des milieux et des espèces (protection, destruction), à celui plus large, de l'ensemble de la planète.

De ce deuxième point de vue, l'analyse de données concernant les variations de certaines caractéristiques des enveloppes superficielles du globe: température, concentration en dioxyde de carbone, quantité d'ozone conduisent à s'interroger sur l'origine de ces variations; les acquis de la classe de première S, ceux du paragraphe précédent doivent permettre de discuter les parts respectives des influences anthropiques et des évolutions naturelles. La comparaison des variations actuelles de la concentration en dioxyde de carbone avec ses variations récentes, dont les glaces conservent la trace, peut servir de support à la discussion.

Les élèves doivent savoir relier des données concernant les variations de la concentration en dioxyde de carbone, de la température, des réserves carbonatées et de l'activité biologique marines pour expliquer en quoi l'effet tampon des grandes masses des enveloppes superficielles joue un rôle de régulation limitant les conséquences des activités humaines.

Après l'étude des causes biologiques de la crise Crétacé-Paléocène, l'enseignement de spécialité offre là une nouvelle occasion aux élèves d'exercer leur esprit critique, et, particulièrement ici, de développer une attitude rationnelle à l'égard de l'environnement.


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