Étude d'une modification climatique dans la région du lac Salinas au Pérou, sujet de métropole, mars 2023, exercice 2


Énoncé

Exercice sur 8 points
Le climat d'une région est défini par deux paramètres principaux : la température et l'humidité. On s'intéresse au climat local du lac Salinas, un lac salé situé à 4 300 m d'altitude dans la région d'Arequipa au Pérou. Des études montrent que ce lac a enregistré une modification de certains paramètres climatiques au cours des 15 000 dernières années.
QUESTION :
Montrer quelle variation climatique a affecté la région du lac Salinas au cours des 15 000 dernières années.
Vous organiserez votre réponse selon une démarche de votre choix, intégrant des données des documents et les connaissances utiles.
Document 1 : profil d'une carotte prélevée dans les sédiments du lac Salinas
Étude d'une modification climatique dans la région du lac Salinas au Pérou, sujet de métropole, mars 2023, exercice 2 - illustration 1
Source : d'après « Étude téphrostratigraphique et bio-climatique du Tardiglaciaire et de l'Holocène de la Laguna Salinas, Pérou méridional », Juvigné et al., Géographie physique et Quaternaire, 1997
Document 2 : datation par radiochronologie à l'aide de la méthode du 14C
Il existe trois isotopes de l'atome de carbone. Deux sont des isotopes stables : le 12C (majoritaire à 98,9 %) et le 13C. Le troisième isotope, le 14C, est radioactif.
Le CO2 atmosphérique contient principalement l'isotope stable 12C. Cependant, une très faible quantité (1 pour 1012 molécules) de CO2 atmosphérique contient du 14C radioactif.
Ce 14CO2 est produit en continu dans la haute atmosphère. On considère que le rapport 14C/12C du CO2 est relativement stable dans le temps. Cependant, lorsqu'un organisme meurt, il n'échange plus avec son milieu et son propre rapport 14C/12C commence à décroître selon la courbe suivante.
Étude d'une modification climatique dans la région du lac Salinas au Pérou, sujet de métropole, mars 2023, exercice 2 - illustration 2
Sources : d'après l'article « Comment calculer l'âge grâce au carbone 14 », Thierry Lhuillier, 2020, disponible sur http://acces.ens-lyon.fr
Le temps de demi-vie du 14C est d'environ 5 730 ans, ce qui permet de dater des échantillons contenant du carbone, et pour lesquels la fermeture du système a eu lieu il y a moins de 40 000 ans.
Le tableau suivant présente les mesures effectuées sur les échantillons de tourbe de la carotte de sédiments du lac Salinas.
Nom des échantillons
A
B
C
Rapport 14C/12C de l'échantillon
9,86.10−13
3,10.10−13
1,69.10−13

Document 3 : diagramme pollinique réalisé à partir des échantillons des tourbes localisées dans la carotte de sédiments du lac Salinas
Étude d'une modification climatique dans la région du lac Salinas au Pérou, sujet de métropole, mars 2023, exercice 2 - illustration 3
Source : d'après « Étude téphrostratigraphique et bio-climatique du Tardiglaciaire et de l'Holocène de la Laguna Salinas, Pérou méridional », Juvigné et al., Géographie physique et Quaternaire, 1997
Légende :
– Les doubles barres obliques entre 75 et 200 cm signifient que l'échelle n'est plus respectée dans l'intervalle car il n'y a pas de données disponibles.
– Les figurés utilisés correspondent à ceux utilisés dans le document 1.
– Les noms indiqués avec une majuscule (par exemple, Alnus ou Asteraceae) correspondent à des noms de genre ou de famille de végétaux.
Document 4 : relevé des diatomées présentes dans la carotte de sédiments du lac Salinas
Les diatomées sont des algues unicellulaires, vivant dans des milieux aquatiques très variés.
Étude d'une modification climatique dans la région du lac Salinas au Pérou, sujet de métropole, mars 2023, exercice 2 - illustration 4
Source : d'après « Étude téphrostratigraphique et bio-climatique du Tardiglaciaire et de l'Holocène de la Laguna Salinas, Pérou méridional », Juvigné et al., Géographie physique et Quaternaire, 1997
Les « * » désignent les espèces qui sont reprises dans le document 5b.
Document 5 : écologie des organismes présents dans la carotte de sédiments
 
Document 5a : milieux de vie actuels des organismes dont les pollens ont été retrouvés dans la tourbe du lac Salinas
Nom de groupe
Données écologiques
Alnus
Tolère les climats assez humides ou secs.
Asteraceae
L'association des deux est caractéristique des steppes de haute altitude du Pérou, qui peuvent être plus ou moins sèches ou humides.
Poaceae
Cyperaceae
Milieux humides.
Lycopodium
Isoetes

Les groupes sont ici des genres ou familles d'organismes.
Sources : d'après tela-botanica.org ; réseau des botanistes francophones et d'après inpn.mnhn.fr ; Institut national du patrimoine naturel
Document 5b : diatomées et salinité de l'eau
La salinité de l'eau d'un lac augmente lorsque l'évaporation est supérieure à l'apport d'eau par les pluies ou rivières.
Espèce de diatomée
Salinité de l'eau
Rhopalodia acuminata
Forte
Denticula sp.
Forte
Navicula mutica
Moyenne
Hantzschia amphioxys
Moyenne
Nitzschia perminuta
Moyenne
Diploneis sp.
Moyenne
Caloneis bacillum
Moyenne
Cymbella alpina
Faible
Cymbella norvegica
Faible
Cymbella falaisensis
Faible
Fragilaria lapponica
Faible
Navicula gallica
Faible
Navicula cfr. disjuncta
Faible
Navicula bryophila
Faible
Sources : d'après « Les diatomées fossiles de deux tourbières ombrotrophes du Bas-Saint-Laurent, Québec », Lortie, Géographie physique et Quaternaire, 1983 ; et d'après « Étude téphrostratigraphique et bio-climatique du Tardiglaciaire et de l'Holocène de la Laguna Salinas, Pérou méridional », Juvigné et  al., Géographie physique et Quaternaire, 1997

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