Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation "Le cycle du carbone"

 


Présentation de l'animation "Le cycle du carbone"

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation.


L'animation permet de suivre pas à pas le cycle du carbone et d'élaborer un schéma fonctionnel, avant de simuler l'action de l'homme sur ce cycle. Il s'agit d'évaluer l'impact anthropique sur l'évolution de la teneur de l'atmosphère en carbone.
La première partie correspond à la présentation des réservoirs de carbone et des différentes formes prises par le carbone, ceci permet poser la trame des relations à construire.

La seconde partie permet de construire un cycle court, en lien avec le vivant, qui se limite aux échanges en surface par le biais des mécanismes de photosynthèse, respiration et fermentation, tant au niveau continental qu'océanique. Puis, le cycle à long terme présente les évènements géologiques responsables de la circulation du carbone dans les réservoirs. La sédimentation et la fossilisation permettent de capturer le carbone atmosphérique alors que le volcanisme permet un enrichissement lent de l'atmosphère en carbone. Les flux sont présentés et nous montrent l'équilibre des échanges de carbone au niveau des cycles.

L'action de l'homme est alors présentée, en troisième partie, comme responsable d'une augmentation du carbone atmosphérique, sous forme de dioxyde de carbone, provoquant une augmentation de l'effet de serre.

La dernière partie présente une simulation de l'action de l'augmentation de dioxyde de carbone sur la biosphère.

La possibilité de modifier le texte explicatif dans la version enseignant, permet d'adapter le contenu aux apprenants et d'intégrer l'animation dans une progression personnelle.

Texte(s) de référence

Socle commun :

« L'énergie
L'élève sait que l'énergie peut revêtir différentes formes, qu'un corps en mouvement possède de l'énergie. Il connaît les ressources en énergie fossile et les énergies renouvelables, et le caractère plus ou moins polluant de la source. »

Bulletin officiel spécial n° 6 du 28 août 2008

SVT seconde :

Thème 2 Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol
« L'utilisation de combustible fossile restitue rapidement à l'atmosphère du dioxyde de carbone prélevé lentement et piégé depuis longtemps. Brûler un combustible fossile, c'est en réalité utiliser une énergie solaire du passé. L'augmentation rapide, d'origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l'atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone.»

Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010

Enseignements d'exploration

Sciences et laboratoire :
Thème : Atmosphère terrestre

  • L'air - Mots clefs : Qualité de l'air, pollution
  • Rayonnement solaire  - Mots clefs : Effet de serre.

arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

Méthodes et pratiques scientifiques
Thème : Science et prévention des risques d'origine humaine - Protection de l'environnement (Qualité de l'air, de l'eau, seuils d'acceptabilité - Gestion des déchets - Pollutions - Effet de serre - Réchauffement de la planète).

arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

SVT TS

Enseignement de Spécialité
Thème 2 - Enjeux planétaires contemporains Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
« - L'effet de serre, déterminé notamment par la composition atmosphérique, est un facteur influençant le climat global. La modélisation de la relation effet de serre/climat est complexe. Elle permet de proposer des hypothèses d'évolutions possibles du climat de la planète notamment en fonction des émissions de gaz à effet de serre induites par l'activité humaine. »

BO hors-série n°8 du 13 octobre 2011

B2i Collège

  C.3.6 Je sais utiliser un outil de simulation (ou de modélisation) en étant conscient de ses limites.

BO n° 29 du 20 juillet 2006

Découpage de l'animation 

 

Introduction : Le carbone, qui est en quantité finie sur Terre est continuellement recyclé, l'animation va donc présenter les caractéristiques de ces cycles.

Les 3 premières parties sont informatives mais la dernière est interactive.

Première partie : Présentation des réservoirs de carbone en milieux continental et océanique.
Le carbone est présent sur Terre dans différents réservoirs et sous diverses formes.
Les réservoirs présentés sont dans un premier temps l'atmosphère avec le carbone sous forme de dioxyde de carbone et la biosphère composée de matière organique, puis les formes dissoute et carbonate de l'hydrosphère. Le dernier réservoir présenté est la lithosphère dans laquelle on retrouve des roches carbonées et les roches sédimentaires.
L'écran suivant permet de prendre connaissance des quantités de carbone présentes dans chaque réservoir (en gigatonne de carbone).

Seconde partie : Présentation des deux cycles du carbone.
Cette partie commence par la présentation du cycle court qui est directement  en lien avec le vivant et qui se limite aux échanges en surface par le biais des mécanismes de photosynthèse, respiration et fermentation, tant au niveau continental qu'océanique.
Pour entrer dans le cycle long il faut changer d'échelle de temps et compter en millions d'années.
Le cycle long concerne les roches calcaires et les sédiments dont la remontée dépend des mouvements tectoniques. L'idée d'une capture à long terme du carbone par la lithosphère est illustré ensuite par l'exemple des charbons et des pétroles, ainsi qu'un enrichissement lent de l'atmosphère en dioxyde de carbone par l'activité volcanique.
L'écran suivant nous présente l'équilibre annuel des flux du cycle court entre biosphère et atmosphère, l'équilibre du cycle long est aussi réalisé mais à l'échelle des temps géologiques. Le contenu des réservoirs reste donc sensiblement constant.
La conclusion nous indique que depuis 10 000 ans et jusqu'en 1850 la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique est restée stable autour de 275 parties par millions.

Troisième partie : Depuis 1850 la concentration est passée de 275 ppm à 393 ppm en janvier 2012, l'action humaine en est responsable.
Les principaux facteurs sont l'utilisation des énergies fossiles, la transformation des calcaires pour faire des ciments sans oublier la déforestation.
L'augmentation de la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone augmente l'effet de serre et provoque une augmentation de la température, qui est moins élevée que prévue. Si l'absorption du CO2 excédentaire est constante au niveau des océans (26%) cette même grandeur est variable au niveau des continents (20 à 78%) selon les années. A partir de ces deux puits de carbone on peut envisager une simulation au niveau de la biosphère terrestre.

Quatrième partie : Simulation interactive des effets d'une augmentation de la teneur en CO2 à court et à long terme sur la biosphère.
Un quiz visuel nous permet de construire la rétroaction négative qui permet de stocker à court terme le CO2 atmosphérique dans la biosphère par photosynthèse.
La seconde étape du quiz nous permet de mettre en avant le rétrocontrôle positif qui s'établit en cas d'une augmentation trop importante de l'effet de serre.
La question finale est ouverte et nous permet de comprendre qu'en fonction de multiples facteurs l'un ou l'autre des mécanismes sera favorisé, il faut donc limiter l'augmentation de CO2 atmosphérique.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

Classe concernée : Seconde : MPS ou SL Sujet : Effet de serre

Cette activité permet de développer la compétence « s'informer, rechercher, extraire et organiser de l'information utile (écrite, orale, observable, numérique) ». L'élève doit utiliser les informations audio pour les convertir en production écrite qui peut être complétée par l'ajout de données issues de manuels ou d'encyclopédie (papier ou en ligne). Il est aussi possible de créer des hyperliens vers des ressources externes.

Organisation : Individuelle ou binôme de TP avec 1 poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation enregistrée)

  • Fournir un casque pour l'écoute des commentaires.
  • Fournir les captures d'écran des cycles courts et long des parties 2 de l'animation.
  • Logiciel « Images Actives » du CRDP de Versailles installé ( http://images-actives.crdp-versailles.fr/ ). C'est un logiciel libre (licence GNU/GPL) donc utilisable sans restriction par les enseignants.
  • Accès aux manuels ou à des bases de données en ligne

Compétences : Construire une image active présentant les caractéristiques des deux cycles

  • travail sur l'élaboration d'un texte explicatif, à partir du commentaire audio.
  • Recherche documentaire pour compléter la production
  • Utilisation du logiciel « Images Actives »

Questions :

  • A l'aide de l'animation réaliser une « Image Active » présentant les caractéristiques du cycle court du carbone ?
  • A l'aide de l'animation réaliser une « Image Active » présentant les caractéristiques du cycle long du carbone ?

Activité : A partir des données de la seconde partie de l'animation, construire un texte d'information en prenant en compte les données du commentaire audio, mais aussi à partir des connaissances de la classe de seconde, des manuels (papiers ou numériques) mais aussi de bases de données.
La production finale sera une image active qui sera visible sur un navigateur (à l'aide du lecteur « Flash ») ou à partir d'une tablette au format html5.

La production est visible sur les fichiers
Version Navigateur (flash):
Previs_cycle_court.html
Previs_cycle_long.html
Version tablette (html5) :
cycle_court.html
cycle_long.html

Ressources complémentaires

Bibliographie
Pour les élèves :
Atmosphère : quel effet de serre ! V. Masson-Delmotte – 2009 Editions le Pommier
Le Climat est-il devenu fou ? R Sadourny – 2002 Editions le Pommier
Pour l'enseignant
« Climat et société » M-A Mélières, C. Maréchal – 2010 CRDP De l'Académie de Grenoble
« Physique et chimie de l'atmosphère » R. Delmas , G. Mégie , , V-H. Peuch – 2005 Belin
« Atmosphère, océan et climat » R. Delmas , S. Chauzy , J-M. Verstraete , H. Ferré – 2007 Belin
« Climatologie et paléoclimatologie » A. Foucault – 2009 Dunod


Sitographie

Dossier CNRS sur le Climat « vos questions sur le climat »
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/index.htm

Climats et paléoclimats – dossier INRP
http://acces.ens-lyon.fr/acces/terre/paleo

La Fédération ATMO représente l'ensemble des 38 associations, agréées pour la surveillance de la qualité de l'air (AASQA).
http://www.atmo-france.org/fr/