Enseignement scientifique Terminale - 2024

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Sciences, climat et société
Ch. 1
L’atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Se préparer à l'évaluation - Thème 1
Le futur des énergies
Ch. 4
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 5
Conversion et transport de l’énergie électrique
Ch. 6
Énergie, développement et futur climatique
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Une histoire du vivant
Ch. 7
La biodiversité et son évolution
Ch. 8
L’évolution comme grille de lecture du monde
Ch. 9
L’évolution humaine
Ch. 11
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Se préparer à l'évaluation - Thème 3
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Fiches méthode
Esprit critique et scientifique
Améliorer ses compétences
Fiches histoire
Annexes
Ch. 10
Enjeux scientifiques

Modèles d'évolution, simulations et limites

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La planète Terre fait face à une augmentation importante de la population humaine, ce qui provoque des bouleversements.
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Néo-malthusianisme et limites planétaires
Sciences et société

Le néo-malthusianisme est une actualisation de la doctrine de Thomas Malthus qui promeut une limitation des naissances face à des ressources planétaires limitées. La maîtrise de la croissance démographique est proposée comme une solution de développement durable.

Les limites planétaires sont des seuils que l'humanité ne devrait pas dépasser pour maintenir la planète dans des conditions favorables à la vie humaine. Ce concept a été défini en 2009 au Stockholm Resilience Centre. D'après la dernière actualisation de 2023, six de ces neuf limites ont déjà été dépassées (schéma ci-contre).

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Critères considérés pour discuter des limites planétaires dépassées par l'humanité en 2023 (au-delà des zones vertes)

➜ Comment la limitation des naissances peut-elle participer à réduire l'intensité du changement climatique actuel ? Discuter des limites de cette solution.
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Jeu de la vie - évolution d'une population et automate cellulaire
Sciences et société

Le jeu de la vie est un algorithme imaginé par le mathématicien britannique John Horton Conway en 1970. Cet algorithme fascine les mathématiciens et les informaticiens, mais aussi les biologistes et les philosophes, car il illustre le fait qu'un système suivant des règles simplistes peut générer des résultats extrêmement complexes.

L'algorithme se base sur un tableau de cases carrées, aussi grand qu'on le veut. Au départ, chacune des cases peut soit contenir une cellule vivante (case noire), soit ne rien contenir (case blanche). Ensuite, on fait évoluer la population de cellules selon l'état des cases voisines :
  • une case vide entourée par exactement trois cellules vivantes au tour n est occupée par une cellule vivante au tour  n+1 ; si ce n'est pas le cas, elle reste vide ;

  • une cellule vivante voisine de deux ou trois autres cellules vivantes au tour n reste vivante au tour n+1 ; si ce n'est pas le cas, elle meurt au tour n+1.

Placeholder pour John HortonJohn Horton
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➜ Compléter l'étape suivante en suivant les règles du jeu de la vie. Ce motif s'appelle un oscillateur. D'après vous, pourquoi utilise-t-on ce terme ?
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Supplément numérique

Retrouvez une version numérique du jeu de la vie.

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Focus
Des modèles démographiques à la dynamique des populations
Histoire des sciences

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La dynamique des populations est un domaine de l'écologie qui s'intéresse à la variation dans le temps de l'effectif d'une population d'êtres vivants. Un des objectifs de la dynamique des populations est de comprendre l'influence de l'environnement.

➜ Comment les modèles démographiques ont-ils mené aux modèles utilisés de nos jours en dynamique des populations ?
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Doc. 1
Modèle logistique de Verhulst (1840)

Les modèles logistiques sont un premier raffinement des modèles malthusiens qui prennent en compte la capacité de charge du milieu K, c'est-à-dire l'effectif maximum qu'un milieu de vie peut supporter. En effet, de nombreux facteurs sont limitants dans un milieu de vie, par exemple le nombre de sites appropriés à la nidification, l'eau, la richesse du sol, le nombre de prédateurs, les abris adéquats et la quantité de nourriture.

\frac{\mathrm{d} N}{\mathrm{~d} t}=r \cdot N \cdot\left(1-\frac{N}{K}\right) \left\lvert\, \begin{aligned} & \frac{\mathrm{d} N}{\mathrm{~d} t}: \text { dérivée par rapport au temps de la taille } \\ & \text {           de population } \\ & N: \text { taille de population à l'instant } t \\ & t: \text { temps } \\ & r: \text { croissance intrinsèque de la population } \\ & K: \text { capacité de charge du milieu } \\ & N_{0}: \text { taille de population initiale } \end{aligned}\right.

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Doc. 2
Modèle proie-prédateur de Lotka-Volterra (1925-1926)

Les équations de prédation de Lotka et Volterra sont utilisées pour décrire la dynamique d'un système biologique dans lequel des prédateurs et des proies interagissent. En absence de prédation, le modèle de Lotka-Volterra prédit une croissance exponentielle des proies. Les prédateurs, quant à eux, ont une décroissance exponentielle en l'absence de proie.
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\begin{array}{c|c} \begin{gathered} \frac{\mathrm{d} N_{\text {proies }}}{\mathrm{d} t}=\alpha \cdot N_{\text {proies }}-\beta \cdot N_{\text {proies }} \cdot N_{\text {prédateurs }} \\ \frac{\mathrm{d} N_{\text {prédateurs }}}{\mathrm{d} t}=\delta \cdot N_{\text {proies }} \cdot N_{\text {prédateurs }}-\gamma \cdot N_{\text {prédateurs }} \end{gathered} & \begin{gathered} \alpha : \text{taux de reproduction des proies} \\ \beta : \text{taux de mortalité des proies dû aux prédateurs} \\ \delta : \text{taux de reproduction des prédateurs en fonction des proies}\\ \text{rencontrées et mangées} \\ \gamma : \text{taux de mortalité des prédateurs} \end{gathered} \end{array}
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Doc. 3
Dynamique des populations et conservation

Le vautour fauve est un oiseau nécrophage emblématique des Grands Causses, ensemble de hauts plateaux calcaires, au sud du Massif central. Disparus du massif dans les années 1940, les vautours fauves ont été réintroduits depuis 1981. Mais une interdiction datant de 2003 met en danger la survie de ces oiseaux. En effet, suite à la crise de la vache folle, les charniers à ciel ouvert sont désormais interdits pour des raisons sanitaires. Le graphique ci-contre modélise la dynamique de la population de vautours fauves Disponibilité nulle en fonction de la disponibilité de carcasses d'animaux sauvages et d'élevages.
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À l'oral

À l'aide de vos connaissances, discuter de l'intérêt et des limites des modèles ci-dessus.
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