bac S 2015 Amérique du sud

Partie 2.2: Enseignement de spécialité (5 points) Energie et cellule vivante: le blanchissement des récifs coralliens

Les coraux sont des animaux fixés qui sont constitués d'une partie molle (le polype) et d'un squelette rigide calcaire dont l'accumulation peut former un récif.
Les polypes vivent en symbiose avec des algues unicellulaires: les Zooxanthelles, lesquelles possèdent des pigments qui donnent aux polypes leur couleur verdâtre-brunâtre.
Depuis quelques décennies, les récifs coralliens sont durement affectés par l'augmentation de la température de l'eau en lien avec le changement climatique global. Ce stress thermique peut entrainer une altération de la pigmentation appelée blanchissement.

A l'aide de l'exploitation des documents proposés et de vos connaissances, identifiez le métabolisme des Zooxanthelles et son importance pour le polype puis expliquer le blanchissement des récifs coralliens lors d'une augmentation de température.

document 1: organisation à différentes échelles du corail

document 1a: schémas d'une coupe de polype (à gauche) et de sa paroi (à droite)


document 1b: observation microscopique d'une Zooxanthelle, algue unicellulaire


Ch = chloroplaste

N = noyau de la Zooxanthelle

d'après H. Yamashita et al.. 2007. Plos One.


document 2: effets de différents milieux de culture sur l'activité métabolique des Zooxanthelles

3 milieux sont réalisés:
- milieu 1: des zooxanthelles isolées dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif;
- milieu 2: des polypes associés aux Zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif;
- milieu 3: des polypes dépourvus de Zooxanthelles dans une eau de mer filtrée enrichie en CO2 radioactif.

On détecte alors la radioactivité dans diverses molécules organiques contenues dans les zooxanthelles et dans les cellules du polype au cours du temps à l'obscurité et à la lumière.

détection
de la radioactivité
dans les Zooxanthelles
isolées
du milieu 1

détection
de la radioactivité
dans les cellules du polype
associées
aux Zooxanthelles
du milieu 2
détection
de la radioactivité
dans les cellules du polype
dépourvues
de Zooxanthelles
du milieu 3
à l’obscurité - - -
à la lumière
(temps
en secondes)
5 + - -
30 + - -
360 + + -









+ radioactivité détectée

- radioactivité non détectée


Par ailleurs, l'étude des molécules organiques a permis d'identifier, parmi les composés marqués, des acides aminés ainsi que des traces de glucose.

document 3 : effet de la température sur les zooxanthelles

Dans les eaux tropicales où se développent les coraux, la température moyenne est de 27°C. On estime que les changements climatiques provoqueraient une augmentation de température de l'ordre de 5°C.

document 3a : nombre de Zooxanthelles au sein du polype en fonction de la température


d'après O. Hoegh-Guldberg et G.J Smith. 1989. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology.


document 3b : concentration de chlorophylle dans les Zooxanthelles en fonction de la température


d'après O. Hoegh-Guldberg et G.J Smith. 1989. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology.


document 3c : nombre de Zooxanthelles expulsées d'un polype en fonction de la température


d'après le site hdl.handle.net/2268/6023.


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