Énoncé
En été, certains étangs sont envahis par une plante, l'élodée de Nutall. 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.
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.
Trouver la bonne réponse.
L'expérience, réalisée et présentée dans le document 1, permet :
L'expérience, réalisée et présentée dans le document 1, permet :
a) de tester le rôle de la lumière dans la production de matière organique et de montrer que la lumière est indispensable pour cette production.
b) 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.
c) 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.
d)
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.
Les deux expériences sont réalisées en présence de lumière, elles ne permettent donc pas de tester le rôle de la lumière. Lorsqu'il y a présence de dioxyde de carbone, on observe une coloration noire dans des grains ronds (ce sont les chloroplastes) de la cellule de l'élodée. Or dans l'eau appauvrie en dioxyde de carbone, les chloroplastes restent verts.
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 Nutall en contrôlant pour chacun des lots la concentration en azote dans le liquide apporté aux plantes. Le graphique ci-dessous (document 2) présente les résultats obtenus en 7 jours.
On cultive six lots d'élodées de Nutall en contrôlant pour chacun des lots la concentration en azote dans le liquide apporté aux plantes. Le graphique ci-dessous (document 2) présente les résultats obtenus en 7 jours.
Document 2 : taille de l'élodée et quantité d'azote
 Source : à partir de scienceproject.com et du site de SVT de l'académie de Toulouse. |
2.
Déduire de cette expérience le rôle de l'azote dans la croissance des élodées.
La prolifération de l'élodée de Nutall 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 Nutall 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 :
En 2009, les analyses de l'eau des étangs de cette ville où prolifèrent les élodées de Nutall 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 Nutall ;
- d'informer les agriculteurs sur les bons dosages d'engrais à utiliser ;
- de traiter certaines des eaux d'écoulement qui arrivent dans les étangs.
Comparer la valeur correspondant à l'augmentation de la taille de l'élodée (axe verticale) à celle indiquant la quantité d'azote présente dans le milieu (axe horizontale) et indiquer comment la taille de l'élodée évolue en fonction de la quantité d'azote.
3.
Expliquer comment les trois actions entreprises par la ville ont pu permettre d'éliminer l'élodée de Nutall en un an.
Repérez à l'aide d'un surligneur, dans le texte et les documents précédents, les différents éléments agissants sur la croissance et la prolifération de l'élodée et réalisez le lien avec les actions mises en œuvre.
Corrigé
1. L'expérience, réalisée et présentée dans le document 1, permet :
c) 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. Dans cette expérience, on étudie l'impact de la concentration en azote sur la croissance de l'élodée. On remarque que jusqu'à une concentration de 1,5 g/L d'azote, plus la concentration est importante et plus l'élodée est grande. En effet, on passe de 14 mm pour 0 g/L d'azote à 36 mm pour 1,5 g/L d'azote.
Lorsque la concentration en azote est supérieure à 1,5 g/L, la taille de l'élodée reste à 36 mm quelque soit la concentration appliquée.
L'azote joue un rôle dans la croissance de l'élodée puisque plus la concentration est importante, plus la taille de l'élodée augmente rapidement jusqu'à atteindre un seuil de 36 mm.
On en déduit que l'azote est un composé chimique qui stimule la croissance de l'élodée.
Lorsque la concentration en azote est supérieure à 1,5 g/L, la taille de l'élodée reste à 36 mm quelque soit la concentration appliquée.
L'azote joue un rôle dans la croissance de l'élodée puisque plus la concentration est importante, plus la taille de l'élodée augmente rapidement jusqu'à atteindre un seuil de 36 mm.
On en déduit que l'azote est un composé chimique qui stimule la croissance de l'élodée.
3. La première action est de concevoir et de fabriquer un bateau qui est une tondeuse subaquatique d'élodée de Nutall. La tondeuse va avoir pour rôle de réduire considérablement la masse d'élodée dans les étangs et de moins gêner les activités aquatiques et nautiques. La coupe évite également leur reproduction et donc la prolifération des élodées.
La deuxième action consiste à informer les agriculteurs sur les bons dosages d'engrais à utiliser. Les engrais contiennent des composés chimiques tels que l'azote, qui stimule la croissance des élodées comme expliqué dans la question 2. Il s'agit là d'informer les agriculteurs afin de trouver des alternatives et d'utiliser moins de composés chimiques dans les champs, puisque ces derniers vont s'infiltrer dans le sol et rejoindre les eaux d'écoulement qui atteindront ensuite les étangs pour stimuler la croissance des élodées. Ainsi, utiliser moins d'engrais permet de réduire la concentration de composés chimiques dans les eaux et donc de réduire la croissance et la prolifération des élodées.
Enfin, la dernière action est de traiter certaines des eaux d'écoulement qui arrivent dans les étangs. Comme dit précédemment, les eaux d'écoulement contiennent les composés chimiques des engrais utilisés dans les champs cultivés. Ces eaux ruissèlent jusqu'aux étangs contenant les élodées et apportent les composés chimiques stimulants leur croissance. Le traitement de ces eaux (dans une station d'épuration) permet une élimination totale ou partielle de ces composés et ainsi de réduire la concentration en composés chimiques comme l'azote et donc de réduire la croissance des élodées et leur prolifération.
De ce fait, ces trois actions agissent sur la croissance, la reproduction et donc la prolifération des élodées dans les étangs et peuvent permettre de les éliminer en un an.
La deuxième action consiste à informer les agriculteurs sur les bons dosages d'engrais à utiliser. Les engrais contiennent des composés chimiques tels que l'azote, qui stimule la croissance des élodées comme expliqué dans la question 2. Il s'agit là d'informer les agriculteurs afin de trouver des alternatives et d'utiliser moins de composés chimiques dans les champs, puisque ces derniers vont s'infiltrer dans le sol et rejoindre les eaux d'écoulement qui atteindront ensuite les étangs pour stimuler la croissance des élodées. Ainsi, utiliser moins d'engrais permet de réduire la concentration de composés chimiques dans les eaux et donc de réduire la croissance et la prolifération des élodées.
Enfin, la dernière action est de traiter certaines des eaux d'écoulement qui arrivent dans les étangs. Comme dit précédemment, les eaux d'écoulement contiennent les composés chimiques des engrais utilisés dans les champs cultivés. Ces eaux ruissèlent jusqu'aux étangs contenant les élodées et apportent les composés chimiques stimulants leur croissance. Le traitement de ces eaux (dans une station d'épuration) permet une élimination totale ou partielle de ces composés et ainsi de réduire la concentration en composés chimiques comme l'azote et donc de réduire la croissance des élodées et leur prolifération.
De ce fait, ces trois actions agissent sur la croissance, la reproduction et donc la prolifération des élodées dans les étangs et peuvent permettre de les éliminer en un an.
