Les sciences de la Terre en prépa. TB

Programmes officiels de SVT pour les classes préparatoires TB, parties sciences de la Terre

Les programmes de classe préparatoire aux grandes écoles, filières TB applicables dès septembre 2021 pour la première année et septembre 2022 pour la deuxième année sont parus au Bulletin officiel n°30 du 29 juillet 2021 et sont accessibles au téléchargement (programmes complets) (des versions pdf locales de ces programmes complets ou du seul programme de SVT vous sont aussi proposées au téléchargement).

Pour l'année 2021-2022, le programme de deuxième année de TB est celui publié en 2014.

Seules les thématiques intéressant les sciences de la Terre sont reprises ci-dessous.

Quelques ressources-clés sont proposées à la fin de la présentation des grandes thématiques, elles permettent de balayer les points principaux et, par proximité (“voir aussi”, mots-clés) d'accéder à des ressources complémentaires. D'autres ressources seront trouvées en utilisant le moteur de recherche (par mot-clé ou par thématique) ou la carte interactive.

Sciences de la vie

SV-I Évolution et phylogénie (TB 1 et TB 2)

La diversité du vivant est le résultat d’une histoire évolutive et est en devenir permanent. Il s’agit ici de comprendre les mécanismes de l’évolution, à la lumière de la théorie synthétique de l’évolution, qui expliquent l’origine de la diversité génétique au sein des populations et des espèces, mais aussi la diversité des espèces.

Le regroupement des organismes selon leur degré de parenté conduit à la production de classifications phylogénétiques. La phylogénie permet de proposer des scénarios évolutifs qu’il s’agisse de l’histoire des taxons ou de l’histoire de caractères au sein de plusieurs taxons. En première année, l’objectif est de savoir lire et interpréter des arbres phylogénétiques. En seconde année, l’objectif est de comprendre les principes d’établissement des phylogénies et de construire des scénarios évolutifs à l’échelle de l’arbre du vivant. Cette partie permet aussi aux étudiants de prendre du recul sur l’évolution biologique, qui constitue un fil rouge des programmes, et qui vise à dépasser des obstacles épistémologiques. Il s’agit notamment de dépasser une pensée finaliste en mobilisant un raisonnement sélectif darwinien et en laissant sa place au hasard. On évite aussi toute forme de fixisme (il n'y a ni fossile vivant, ni organisme primitif, ni pérennité de l'espèce).

  • SV-I-1 Les mécanismes de l'évolution (TB 2)
  • SV-I-2 Une approche phylogénétique de la biodiversité (TB 1 et TB 2)

    • SV-I-2-1 Lire et interpréter un arbre phylogénétique (TB 1)
    • SV-I-2-2 Construire un arbre phylogénétique (TB 2)
    • SV-I-2-3 Analyser des arbres phylogénétiques pour construire des scénarios évolutifs (TB 2)

Quelques ressources :

 

Biogéosciences

BG-A Les grands cycles biogéochimiques (TB 2)

Cette partie traite des cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote ainsi que de l’impact des activités humaines sur ces cycles biogéochimiques. La section sur le cycle du carbone est l’occasion de présenter les grandes caractéristiques du cycle biogéochimique d’un élément (réservoir, flux, temps de résidence). La section sur le cycle de l’azote, facteur limitant la croissance des plantes dans la majorité des écosystèmes terrestres, montre l’importance des transformations microbiennes au cours de ce cycle et permet d’aborder la notion de couplage entre cycles biogéochimiques du carbone et l’azote.

Le programme de SVT met l'accent sur le fonctionnement global des cycles biogéochimiques par une approche intégrative et systémique. Le détail des flux biologiques et leurs liens avec les types trophiques sont abordés en Biotechnologies.

  • BG-A-1 Le cycle du carbone
  • BG-A-2 Le cycle de l'azote
  • BG-A-3 Impacts des activités humaines sur les cycles biogéochimiques

Quelques ressources :

BG-B Les sols (TB 1)

Le sol est un système étudié en interface entre sciences de la vie et sciences de la Terre, de façon à comprendre un objet structurant la biosphère. Sa présentation, en lien avec les services écosystémiques qu'il délivre, met en exergue les raisons scientifiques qui en font un patrimoine à préserver. Dans cette partie, les différentes composantes du sol sont présentées avec une approche fonctionnelle et intégrative, en explicitant le rôle des organismes dans les processus. Les exemples et les mécanismes, exclusivement en régions tempérées, sont pris sur les sols bruns et leur devenir, les sols bruns lessivés. L'étude des sols mobilise les acquis d'écologie et de sciences de la Terre et appuie les parties sur la nutrition végétale, les cycles biogéochimiques et le climat.

  • BG-B-1 Le sol : une interface vivante entre lithosphère et atmosphère

    • BG-B-1-1 La phase solide des sols
    • BG-B-1-2 Les phases fluides des sols
    • BG-B-1-3 Le sol, un ensemble dynamique
  • BG-B-2 Les enjeux de la gestion des sols

Quelques ressources :

BG-C Le climat de la Terre (TB 2)

La compréhension du fonctionnement du système climatique nécessite une première approche des échanges d’énergie au sein des enveloppes externes de la Terre. Cette partie permet d’appréhender ensuite l’importance des circulations atmosphérique et océanique dans la redistribution de l’énergie à la surface du globe, permettant de définir aussi les régions climatiques terrestres.

Les climats du passé sont ensuite abordés en mettant en exergue les méthodes qui permettent de les reconstituer en s’appuyant sur les variations climatiques du quaternaire. La suite de cette partie aborde ensuite le changement climatique en cours, notamment en termes d’augmentation des températures de surface, liés à l’activité humaine, en lien avec les émissions de gaz à effet de serre. Elle s’appuie sur la variété des observations concordantes qui permettent d’établir des scénarios probables pour l’évolution future du climat de notre planète. Les effets de ces changements climatiques sur

  • BG-C-1 Les enveloppes fluides de la Terre : composition et organisation
  • BG-C-2 Les circulations des enveloppes fluides de la Terre
  • BG-C-3 Climat et variabilité climatique

    • BG-C-3-1 Marqueurs climatiques et variabilité à longue échelle de temps
    • BG-C-3-2 Changement climatique anthropique et impacts sur la biodiversité

Quelques ressources :

 

Sciences de la Terre

ST-A Les grands ensembles géologiques de la France métropolitaine (TB 1)

Cette partie a vocation à introduire les sciences de la Terre en utilisant deux approches complémentaires : pétrographique et cartographique. Elle permet de fournir quelques points de repères dans la géologie métropolitaine. Les grands ensembles géologiques de la France métropolitaine sont définis à partir de la nature des roches, de leur âge et des structures tectoniques.

Quelques ressources :

ST-B Le phénomène sédimentaire (TB 1)

Dans cette partie, l’étude des roches sédimentaires, formées à la surface de la Terre, souligne le rôle fondamental de l’eau dans le phénomène sédimentaire. Depuis la phase primordiale d’altération et d’érosion de roches préexistantes, les produits formés, solubles et/ou solides, sont transportés jusqu’à leur milieu de sédimentation au sein d’un bassin sédimentaire. La diversité des processus d’altération, de transport et de sédimentation explique la diversité des sédiments qui évolueront via la diagenèse en roches sédimentaires, essentiellement sous l’effet de la compaction et de la cimentation. Le phénomène sédimentaire est intimement lié à l’activité biologique. Les archives sédimentaires donnent accès à des informations utiles à la reconstitution historique et paléoenvironnementale.

  • ST-B-1 Modelés des paysages et transferts de matériaux en surface

    • ST-B-1-1 Les facteurs d'altération
    • ST-B-1-2 Érosion et entrainement de matière
  • ST-E-2 La sédimentation des particules et des solutés
  • ST-B-3 Ressources géologiques d’origine sédimentaire

Quelques ressources :

 

Quelques activités et recherches de terrain (sélection)

S'orienter sur le terrain et se localiser sur une carte (topographique, géologique, de végétation, pédologique).

Analyser un paysage : identifier et caractériser des unités dans le paysage, incluant la description des groupements végétaux, du substratum géologique, de la topographie et des usages par l'être humain ; déterminer les liens de causalité qui unissent ces différentes composantes ; expliquer la dynamique des unités paysagères, souvent liée à leur usage présent ou passé.

Collecter des données et les confronter à des bases de données pour les vérifier, les enrichir, les mettre en relation (identification d'espèces, nature de roches, ...).

Réaliser une étude pédologique sur le terrain (profil d'un sol brun et caractérisation des horizons – couleur, texture, pH...-, étude de la litière et du type d'humus, observation de la faune du sol et de ses manifestations). Synthétiser les observations en lien avec la roche-mère, la végétation, la topographie et le climat.

Rendre compte d'observations de terrain sous différentes formes (photographie, film, croquis ou dessin, carte, texte, réalité augmentée).

Observer, décrire, identifier des objets géologiques à différentes échelles (roche, affleurement et paysage) lors d'une étude de terrain.

Reconstituer, analyser et représenter les objets dans les trois dimensions de l'espace lors d'une étude de terrain.

Intégrer des données de terrain dans un système d'information géographique (SIG).

Passer de la réalité complexe du terrain à des représentations simplifiées correspondant à des hypothèses explicatives.

Mettre en relation des données de terrain avec un modèle pour l'infirmer, le conforter ou en dégager les limites.

 

Quelques compétences attendues (sélection)

Étude cartographique

Utiliser une carte géologique, associée à un corpus documentaire :

  • identification des principaux ensembles géologiques de la carte de France au millionième ;
  • reconstitution d'une histoire géologique ;
  • reconstitution d'un paléoenvironnement, à partir de données sédimentaires ;
  • identification de ressources géologiques d’origine sédimentaire.

Géochimie et géophysique

Exploiter des données sur l'altération des roches, notamment à l'aide du diagramme de Goldschmidt.

Exploiter des données de granulométrie à l'aide du diagramme de Hjulström.

Déterminer les caractéristiques physico-chimiques d'un sol :

  • détermination de la granulométrie d'un sol, mesure de la porosité du sol ;
  • mesure du pH du sol, mise en évidence des constituants de l'humus, mise en évidence de la capacité d'échange cationique (CEC) par l'utilisation d'éosine et de bleu de méthylène.

Exploiter des données géochimiques permettant de caractériser le climat : δ18O.

Étude d'un objet dans son environnement

S'orienter et se localiser sur le terrain et sur une carte.

Analyser un paysage ou un affleurement :

  • identification et caractérisation des unités biologiques et écologiques, des usages anthropiques et des liens entre ces unités ;
  • description de l'affleurement, mise en relation des différentes composantes identifiées et de leur relation à différentes échelles ;
  • interprétation par confrontation des observations et de leur analyse à des modèles ou des données.

Collecter des données sur le terrain :

  • identification d'espèces, de roches et d'objets géologiques, mesure de paramètres du biotope ;
  • mise en œuvre de protocole d'étude de la biodiversité ;
  • réalisation d'une étude pédologique d'un sol.

Exploiter des données de terrain à différentes échelles pour élaborer un modèle explicatif cohérent ou les relier à un modèle afin de l'infirmer, le conforter ou en dégager les limites.

Identification et classification

Utiliser diverses clefs de détermination (dont des flores) et des outils numériques de détermination pour identifier un échantillon d'origine biologique ou géologique :

  • sélection des critères et des caractéristiques de l'objet les plus pertinentes pour son identification ;
  • choix de l'outil de détermination le plus adapté ;

Identifier une roche à partir d'un échantillon macroscopique :

  • roches magmatiques : basaltes, granites ;
  • roches métamorphiques : gneiss ;
  • roches sédimentaires : calcaires, conglomérats, grès, argilites, marnes, halite, gypse-anhydrite, bauxite ;
  • péridotites.

Identifier à l'œil nu des minéraux :

  • feldspaths (plagioclases et orthose), quartz, micas (biotite et muscovite).

Exploiter des données morpho-anatomiques ou moléculaires pour positionner un organisme dans un arbre phylogénétique ou construire une phylogénie :

  • construction d'une matrice taxons-caractères ;
  • polarisation de caractères ;
  • construction d'arbres phylogénétiques et application du principe de parcimonie.

Utilisation des outils numériques

Utiliser un tableur informatique : construire un graphique, tracer une droite de régression linéaire, etc.), réaliser des calculs.

Utiliser un logiciel de modélisation : choix des paramètres pour répondre au problème posé.

Utiliser une base de données.

Exploiter les données d'un système d'information géographique (SIG) ou des modèles numériques de terrains (MNT).

Présentation des résultats

Réaliser un dessin d'observation avec les conventions usuelles : fidélité, sélection des structures pertinentes, légendes, titre, échelle, orientations.

Réaliser un schéma avec figurés conventionnels (les figurés restant à la disposition des étudiants).

Réaliser un diagramme et/ou une formule florale.

Représenter des pyramides de productions de biomasse.

Représenter les données sous forme graphique : choix des axes, échelle pertinente, titre, unités.

Présenter de manière pertinente un objet biologique (coupe, prélèvement et montage, annotation, présentation comparative, schéma, dessin, échelle).

Présenter de manière pertinente un objet géologique à toutes les échelles (dessin, schéma, description, identification, présentation comparative, ellipsoïde des déformations, échelle...).

Présenter sous une forme pertinente des observations de terrain : photographie géolocalisée, film, dessin, schéma, texte, carte.