II) l’énergie solaire fossilisée dans les roches combustibles L’origine biologique des combustibles fossiles 1

Pétroles Charbons

A°) les matières d'origine Nous avons la chance d’avoir dans la région des exploitations de charbon de cette époque; Voici un affleurement régional de roches de cette période Carbonifère: Des alternance de grès , schistes et charbon sont visibles. Région de Jaujac, talus de route 3 3

De nombreux fossiles végétaux: Dans les schistes de nombreuses empreintes végétales sont visibles. Elles sont attribuées à des « fougères ». 4 4

Champclauzon, Bassin d’Alès, une forêt fossile Plus au sud, dans le département du Gard, d’autres affleurements de cette époque montrent des moulages de troncs restés en place, verticaux. Champclauzon, Bassin d’Alès, une forêt fossile 5 5

Sigilaria Sur les cotés de ces troncs, un dessin caractéristique leur a fait donner le nom de Sigilaria (du latin pour les sceaux à cacheter) 6 6

En fait ces fossiles permettent de reconstituer un paléo milieu:  A cette époque, dans les régions équatoriales du globe , un climat chaud s‘est installé , ce qui a entraîné : + Une élévation du niveau des mers . + L'inondation des plaines côtières . + La formation de vastes mers épicontinentales . - Les produits de l'érosion continentale se rassemblent dans les zones basses du relief et forment des deltas et des marécages , qui se couvrent peu à peu de forêts :   + Lepidodendron . 40 mètres de hauteur . + Archaeopteris . 30 mètres de hauteur …   Ces végétaux n’existent plus actuellement… 7 7

- Sur les terres émergées , l'extension des forêts à cette époque favorise le développement des espèces d'Arthropodes : + Libellules + Blattes . + Araignées . + Myriapodes : mille-pattes . Voici une libellule de cette époque. Elle semble proche des actuelles mais elle avait 70cm d’envergure! 8 8

Voici une autre reconstitution d’un environnement du carbonifère. Qu’y reconnaissez vous ? Plantes: Fougères, calamites, Il manque une échelle! Les calamites faisaient plusieurs mètres de haut Alors que les végétaux proches actuels, les prèles ne dépassent pas un mètre. Animaux: Poissons amphibiens 9 9

Pistes fossiles en Ecosse Voici des pistes fossiles. Elles sont attribuées à un gros mille patte nommé Arthropleura Pistes fossiles en Ecosse 10 10

Voici une reconstitution à Champclauzon de cet énorme mille patte Cf film BBC « sur la terre des géants »… Extrait http://www.dinosoria.com/video-arthropleura.html La reconstitution montre également de grandes salamandres 11 11

Eriops, espèce d’amphibien postérieur (permien) et de plus grande taille encore. 12 12

Scan tiré d’un livre remarquable de reconstitutions « Evolution » de Douglas Palmer (paru en 2009 pour le 150e anniversaire de la parution de l’origine des espèces de Darwin) Ce paysage correspond à un site actuellement canadien mais qui au carbonifère se situait au niveau de l’équateur. (et proche de l’europe dans la pangée, grande masse continentale de l’époque) 1 Baphetes (tétrapode) 2 Scorpion 3 Arthropleura (mille patte géant) 4 Cordaites 5 Neuropteris Droite Sigilaria 13 13

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La matière organique à l’origine des pétroles 15

les combustibles fossiles sont issus de la transformation d’une biomasse (matière organique). la preuve de cette origine biologique des roches combustibles est attestée par des traces de végétaux fossiles dans les charbons ou de phytoplancton et de molécules d’origine biologique dans les pétroles ( dérivés de lipides membranaires, des chlorophylles,...) la matière organique à l'origine des charbons était continentale (forêts de zones ‘’marécageuses’’ intracontinentales ou littorales) Celle à l'origine des pétroles était marine (phytoplancton)- cette biomasse est produite dans des zones à forte productivité primaire (ex du charbon carbonifère formé dans le domaine intertropical) 16

B°) genèse des combustibles à partir de la biomasse faire noter : La biomasse sédimente. Une faible partie échappe à l'action des décomposeurs. Par exemple grace à une couverture d'argile étanche. Une faible fraction de la matière organique n'est pas décomposée grace à la protection d'une couverture imperméable (argile) 17

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Par le phénomène de subsidence, en plusieurs millions d'année, la chaleur conduit à la transformation de la matière organique en une roche carbonée

C- Les gisements et l'avenir de leur exploitation 1) Gisements de charbon Les bassins sédimentaires sont plus ou moins transformés par les mouvements tectoniques

2) gisements de pétrole 21

Quelques types de gisements plus complexes 22

Evolution des forages 23

Difficulté d’évaluer les réserves Dépend de la prise en compte aussi de la difficulté de l’extraction… 24

La courbe en rouge indique que l’on fait de moins en moins de découvertes de nouveaux gisements. La courbe en brun en découle et montre que la production a augmenté jusqu’à présent, mais nous arrivons à un plateau. Selon l’évolution de la consommation, il reste du pétrole pour plus ou moins longtemps. On peut espèrer des changements qui feront durer la ressources. Au rythme actuel, il reste de l’ordre de 50 ans de pétrole. http://www.avenir-sans-petrole.org/article-comprendre-le-pic-petrolier-73334038.html 25

Les réserves de combustibles fossiles ne sont pas inépuisables. Au rythme actuel, il reste moins de 50 années de consommation. A l ’avenir, il faudra donc d’abord mieux utiliser l’énergie Et ensuite, se tourner vers l’énergie solaire directe! ( ou vers d’autres énergies renouvelables.)

III) Conséquences de l’utilisation de combustibles fossiles (pétrole, charbons, gaz, ...) L’image est celle d’un Airbus A380. Cet avion de 80m d’envergure et d’une masse de 361tonnes volant à 900km/h avec 850 personnes à bord consomme pour un vol Paris - New York (5839 km), de l’ordre de 85 tonnes de carburant. 27 27

1) Le cycle du carbone Voir: http://cycleducarbone.ipsl.jussieu.fr/index.php/ visiteurs/2012-06-11-15-23-06/le-cycle-et-l- homme Faire un schéma à partir de ces données et de celles déjà connues. 28

Une version d’un collègue 29 29

Celle du livre 2e Belin… 30 30

2) Actions de l’homme sur le cycle du carbone et conséquences Au départ: 0,003% 31 31

Évolution de la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone entre 1850 et 2006 Au départ: 0,003% 32

Conséquences sur les océans acidification 33

Corrélation acidification et augmentation de CO2 océanique 34

Conséquences sur le climat réchauffement 35

Conséquences indirectes… Certaines positives!? Meilleur vin en France, plus riche en alcool en tout cas… 36

IV-Energies renouvelables d’origine solaire I.O.: L’énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète. La photosynthèse en utilise moins de 1%. Le reste chauffe l’air (par l’intermédiaire du sol) et l’eau (ce qui est à l’origine des vents et courants) et évapore l’eau (ce qui permet le cycle de l’eau). Utiliser l’énergie des vents, des courants marins, des barrages hydroélectriques, revient à utiliser indirectement de l’énergie solaire. Ces ressources énergétiques sont rapidement renouvelables. La comparaison de l’énergie reçue par la planète et des besoins humains en énergie permet de discuter de la place actuelle ou future de ces différentes formes d’énergie d’origine solaire. 38

1) Répartition de l’énergie reçue L’énergie solaire n’est pas capturée intégralement par la planète. Une partie est réfléchie (dépend de l’albedo) Seulement la moitié est absorbé mais la majorité de cela est réémis! 39

L’énergie reçue par la terre est inégale selon la latitude 2) Les courants créés t Par unité de surface, l’énergie reçue est maximale à l’équateur. Les disparités pole équateur créent des échanges de chaleur par convection (phénomène par lequel la chaleur est répartie par des mouvements de fluides) 40

En fait, 3 cellules de convection par hémisphère 41

Vents en surface http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/affiche_image.php3?id_document=5874 Carte mondiale des vents de surface En vue « à plat » Effet de la force de Coriolis 42

Courants marins de surface: suivent les vents Les alizés provoquent des courants équatoriaux, d’est en ouest, qui accumulent l’eau sur la bordure occidentale des océans. Au contact des continents cette accumulation entraîne un courant de retour qui, du fait de la force de Coriolis, entraîne cinq grands tourbillons : deux dans l’océan Pacifique ; deux dans l’océan Atlantique ; un dans l’océan Indien. 43

Convection océanique Les courants profonds prennent naissance dans les océans Arctique et Antarctique. En hiver, non seulement l’eau y est froide mais elle est sursalée du fait de la formation de glace de mer. Cela provoque une augmentation de densité thermohaline (= en relation avec la température et la salinité) des eaux de surface et entraîne leur plongée jusque vers 3 000 m de profondeur (= downwelling). Ces eaux profondes, froides et sursalées convergent toutes vers le courant circumpolaire antarctique qui tourne vers l’est. En compensation, les courants de surface transportent des eaux chaudes vers les régions froides. 44

les différences de T° et de salinité de l’eau associées aux vents de surface créent des courants océaniques profonds et des courants superficiels. Le Gulf Stream (courant chaud permanent) avec un débit de 14 km3/sec et une vitesse de 8 km/h produit une énergie équivalente à celle d’un vent de 230 km/h 45

Le cycle de l’eau L’énergie solaire est également à l’origine du cycle de l’eau L'énergie solaire provoque l'évaporation d'une partie des eaux océaniques et continentales de surface. Elle est aussi le moteur de l'évapotranspiration des plantes. La vapeur d'eau ainsi produite s’élève, refroidit, se condense, s’accumule et forme les nuages poussés par le vent. Un nuage suffisamment chargé d’eau tombe sous forme de pluie ou de neige. Une partie de cette eau peut être immobilisée sous forme de glace, mais la plus grande partie s’écoule vers la mer par gravité (en surface ou dans le sous-sol après infiltration). 46

3) les énergies renouvelables Panneaux photovoltaïques

Animation http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/playBac/03-sources-energie.html

L’énergie solaire reçue par la terre représente 10 000 fois la consommation des humains… Mais actuellement, les énergies renouvelables représentent moins de 15% de la production électrique en France…