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10 sujets d'oraux

pour le concours des ENSBiologieGéologie

Ouvrage coordonné par O. Dautel

C. Bordi • F. Saintpierre • M. Algrain-Pitavy • M. Quertigniez A. Proust • M. Vabre • A. Helme-Guizon • B. Mollier

BCPST ?

e année

Biologie

Géologie

BCPST 2

Ouvrage collectif coordonné par :

Olivier Dautel,

professeur en BCPST 2 au Lycée Henri-Poincaré à Nancy

Les auteurs :

Cédric Bordi,

�professeur en BCPST 2 au lycée Bellevue à Lyon

Françoise Saintpierre,

professeure en BCPST 2�au lycée Hoche à Versailles

Marianne Algrain-Pitavy,

�professeure en BCPST 1 au lycée Saint-Louis à Paris

Mathieu Quertigniez,

professeur en BCPST�1 au lycée Lakanal de Sceaux

Audrey Proust,

professeure en BCPST 1 au lycée Lakanal de Sceaux

Marlène?Vabre,

�professeure en BCPST 1 au lycée Lakanal de Sceaux

Alix Helme-Guizon,

professeure en BCPST 2 au lycée Le Fresne à Angers

Benjamin Mollier,

professeur en MPSI au lycée Blaise Pascal à OrsaySCIENTIFIQUESTout-en-un

Ressources

numériques + des sujets d'oraux complémentaires pour les ENS

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BiologieGéologie

Ces activités sont également téléchargeables sur le site www.vuibert.fr

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Les cartes de ce livre ont été gracieusement fournies par les éditions du BRGM. Nous remercions particuliè

rement Frédéric Simien pour sa gentillesse et sa disponibilité.

Toutes les illustrations de cet ouvrage ont été réalisées par Marie-Christine Liennard, Christel Parolini,

Valérie Goncalves, Emmanuel Linares, Christian Lim et Lionel Auvergne.

Les crédits concernant les photographies et les autres documents se trouvent à la �n de ce livre.

ISBN : 978-2-311-40570-5

Conception de couverture : Hung Ho Thanh

Conception LaTeX / InDesign et mise en page : Sébastien Mengin

La loi du 11 mars 1957 n'autorisant aux termes des alinéas 2 et 3 �del'article 41, d'une part, que les " copies ou

reproductionsstrictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à�une utilisation collective » et, d'autre part,

que les analyses et lescourtes citations dans un but d'exemple et d'�illustration, " toutereprésentation ou reproduction

intégrale, ou partielle, faite sans leconsentement de l'auteur ou �de ses ayants droit ou ayants cause, estillicite » (alinéa 1

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de l'article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc unecontrefaçon

sanctionnée par les articles 425 et suivants du Codepénal. Des pho�tocopies payantes peuvent être réalisées avec l'accordde

l'éditeur. S'adresser au Centre français d'exploitation du droitde copie : 20 rue des Grands Augustins, F-75006 Paris.

Tél. : 01 44 07 47 70

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DB, 75015 Paris

3

SOMMAIRE

Fiches méthode et conseils. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .� . . . . . . . . . . . . .13

Les 9 conseils pour réussir, 14 - S'organiser pour les colles, 17 - S'organiser pour le TIPE, 18 - Présentation des

concours, 19 - Réussir les épreuves, 21 - S'organiser pour les révisions, 23 - Les dates à retenir pour l'année

de BCPST 2, 25

BIOLOGIE

Partie 1. L'organisme : un système en interaction avec son environnement . . .27 Chapitre 1. La respiration, une fonction en interaction directe avec l'environnement. . 31

COURS, 32

1. Les échanges respiratoires sont réalisés au niveau de surfaces d'échanges spécialisées en lien avec les

contraintes du milieu de vie, 32 - 2. Les échanges des gaz respiratoires sont liés aux propriétés des molécules de transport, 43 - 3. Les échanges des gaz respiratoires sont contrôlés, 48

SCHÉMA-BILAN, 51

EXERCICES, 52

CORRIGÉS, 60

TRAVAUX PRATIQUES

TP 1. Étude d'une fonction : la respiration, 66

Chapitre 2. L'organisation et les propriétés de l'appareil circulatoire. . . . . . . . . . . . . . . . . 79

COURS, 80

1. Le système cardio-vasculaire permet la circulation unidirectionnelle du sang dans un réseau clos, 80 - 2. Les

di�érents segments vasculaires présentent une organisation en lien avec leur fonction, 83

SCHÉMA-BILAN, 94

EXERCICES, 95

CORRIGÉS, 104

Chapitre 3. Le coeur et la mise en circulation du sang chez les Mammifères . . . . . . . . . . 109

COURS, 110

1. Le coeur assure la mise en mouvement du sang, 110 - 2.

Le coeur a un fonctionnement automatique, 115

SCHÉMA-BILAN, 121

EXERCICES, 122

CORRIGÉS, 130

4

Chapitre 4. La pression artérielle moyenne, un paramètre régulé . . . . . . . . . . . . . . . . 135

COURS, 136

1. La pression artérielle moyenne résulte de paramètres circulatoires et est une grandeur régulée à court terme

par le baroré�exe, 136 - 2. L'adaptation à l'e�ort physique se fait par modi�cation des débits locaux et glo baux, 144 -

3. Les boucles de contrôle forment des réseaux interconnectés, exemple de l'hémorragie, 148

SCHÉMA-BILAN, 153

EXERCICES, 154

CORRIGÉS, 162

TRAVAUX PRATIQUES

TP 2. Coeur et vaisseaux sanguins, 169

Chapitre 5. Nutrition des Angiospermes en liaison avec le milieu. . . . . . . . . . . . . . . 181

COURS, 182

1.

L'absorption hydrominérale correspond à une exploitation nécessaire et optimisée du sol, 182 - 2. Le �ux

de sève brute de l'appareil racinaire à l'appareil foliaire fait partie du continuum sol-plante-atmosphère, 187

- 3.�La distribution des produits de la photosynthèse permet la nutrition immédiate de toute la plante ou une

mise en réserve pour une nutrition di�érée, 193

SCHÉMA-BILAN, 198

EXERCICES, 199

CORRIGÉS, 208

Chapitre 6. Le développement des Angiospermes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213

COURS, 214

1.

Le développement végétatif correspond à la construction d'une tige feuillée exposée au milieu aérien et d'un

appareil racinaire ancré dans le sol, 214 - 2. Le développement végétatif d'une Angiosperme est in�uencé par

son environnement, 221 - 3. L'appareil reproducteur des Angiospermes se met en place à partir du méristème

apical végétatif, 223

SCHÉMA-BILAN, 227

EXERCICES, 228

CORRIGÉS, 236

TRAVAUX PRATIQUES

TP 3. L'étude morphologique et anatomique des tiges, des feuilles et des racines des Angiospermes, 243

TP 4. La croissance et le développement des tiges et des racines des Angiospermes, 255 TP 5. Les adaptations de l'appareil végétatif des Angiospermes, 267

Chapitre 7. Diversité morpho-fonctionnelle des organismes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

COURS, 280

1. Les organismes eucaryotes pluricellulaires peuvent se nourrir et croître de di�érentes manières, 280 - 2. Les

organismes pluricellulaires se nourrissent par absorbotrophie ou phagotrophie, 283 - 3. Les organismes unicel-

lulaires se nourrissent de manière similaire aux organismes pluricellulaires, 287

SCHÉMA-BILAN, 292

5EXERCICES, 293

CORRIGÉS, 301

TRAVAUX PRATIQUES

TP 6. Diversité morpho-fonctionnelle des organismes�: les champignons, 309 TP 7. Diversité morpho-fonctionnelle des organismes�: les algues, 317

TP 8. Les organismes unicellulaires, 331

SUJETS DES SYNTHÈSE

SUJET 1. La réalisation des fonctions de nutrition chez les Métazoaires vivant en milieu aquatique, 341

SUJET 2. Les surfaces d'échanges des organismes pluricellulaires, �345

Partie 2. Population, écosystème et biosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

Chapitre 8. Les populations et leur dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

COURS, 352

1. L'e�ectif d'une population varie au cours du temps, 352 - 2. L'espèce est formée de populations interconnec-

tées par la dispersion, 361 - 3. La fréquence des allèles dans une population varie au cours du temps, 365

SCHÉMA-BILAN, 370

EXERCICES, 371

CORRIGÉS, 381

Chapitre 9. Les écosystèmes, leur structure et leur fonctionnement . . . . . . . . . . . . 387

COURS, 388

1. L'écosystème est un espace délimité caractérisé par un biotope et une biocénose, 388 - 2. Les espèces entre-

tiennent des relations qui structurent l'écosystème, 394 - 3. Les relations trophiques sont à l'origine d'un �ux de

matière et d'énergie au sein des écosystèmes, 401 - 4. La connaissance de la structure et de la dynamique des

écosystèmes permet leur gestion, 409

SCHÉMA-BILAN, 413

EXERCICES, 414

CORRIGÉS, 421

Chapitre 10. Flux et cycles biogéochimiques : l'exemple du carbone. . . . . . . . . . . . 427

COURS, 428

1. Le carbone est présent dans di�érents réservoirs, 428 - 2. Le cycle du carbone est caractérisé par des trans-

ferts entre réservoirs, 430 - 3. Le cycle du carbone est lié à d'autres cycles et contribue à des paramètres globaux

comme le climat, 434 - 4. Par ses activités, l'Homme modi�e le cycle du carbone et perturbe le climat, 437

SCHÉMA-BILAN, 441

EXERCICES, 442

CORRIGÉS, 454

6?flTRAVAUX PRATIQUES

TP 9 - Les populations et leur dynamique, 458

TP 10 - Les écosystèmes, leur structure et leur fonctionnement, 464

TP 11 - Les cycles du carbone et de l'azote, 474

?fl

SUJETS DES SYNTHÈSE

SUJET 1.

L'autotrophie. Ses fondements cellulaires, ses modalités à l'échelle d'un organisme et sa place dans les écosystèmes et dans les cycles biogéochimiques, 483

SUJET 2.

Les interactions biotiques des Angiospermes, 487

Partie 3. Biodiversité et dynamique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

Chapitre 11. Les mécanismes de l'évolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

COURS, 494

1. Les mutations apparaissent aléatoirement dans la population, 494 - 2. La sélection est un processus de re-

production di�érentielle, qui trie ou entretient la diversité génétique selon la valeur sélective ou �tness des al

lèles,�496 - 3. La dérive génétique exerce un tri aléatoire d'autant plus important que la population est petite, et

peut agir sur les traits neutres, 505 - 4. Les isolements génétiques lors de la reproduction sexuée font apparaître

les espèces, c'est la spéciation, 515

SCHÉMA-BILAN, 522

EXERCICES, 523

CORRIGÉS, 534

Chapitre 12. Une approche phylogénétique de la biodiversité . . . . . . . . . . . . . . . . . . .541

COURS, 542

1. Les êtres vivants peuvent être classés selon di�érents principes,

542 -

2. L'arbre du vivant est un arbre phylo-

génétique complexe, 550

SCHÉMA-BILAN, 558

EXERCICES, 559

CORRIGÉS, 568

fl

TRAVAUX PRATIQUES

TP 12 - Les mécanismes de l'évolution, 576

?fl

SUJETS DES SYNTHÈSE

SUJET 1.

Les espèces�: stabilité et diversité, 585

SUJET 2.

La diversité des individus et des populations au sein d'une espèce, 591 7

GÉOLOGIE

Partie 4. Les déformations de la lithosphère et les transformations minérales

associées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .� . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

Chapitre 13. Les déformations des matériaux de la lithosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . 597

COURS, 598

1. Les roches de la lithosphère peuvent se déformer, 598 - 2. La rupture de roches lithosphériques engendre des

séismes, 609

SCHÉMA-BILAN, 615

EXERCICES, 616

CORRIGÉS, 628

TRAVAUX PRATIQUES

TP 13 - Déformation des matériaux de la lithosphère, 635

Chapitre 14. Les transformations minérales du métamorphisme. . . . . . . . . . . . . . . . . 655

COURS, 656

1. Les associations minéralogiques du métamorphisme sont indicatrices des conditions de pression et de tem-

pérature, 656 - 2. La distribution spatiale des roches métamorphiques permet de reconstituer l'histoire géolo-

gique d'une région, 667

SCHÉMA-BILAN, 675

EXERCICES, 676

CORRIGÉS, 688

TRAVAUX PRATIQUES

TP 14 - Les transformations minérales du métamorphisme, 696 Partie 5. Étude des grands ensembles géologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .705

Chapitre 15. L'océan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . �. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .713

COURS, 706

1. Au �l du temps, la lithosphère océanique subit des modi�cations de ses propriétés physico-chimiques, 706 -

2. Les marges d'un océan sont actives ou passives, 711 - 3. Il existe un couplage entre océan et atmosphère, 715

SCHÉMA-BILAN, 719

EXERCICES, 720

CORRIGÉS, 733

TRAVAUX PRATIQUES

TP 15 - Structuration de l'édi�ce alpin, 743 8

Chapitre 16. L'histoire des Alpes franco-italo-suisses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

COURS, 758

1. Les Alpes sont divisées en grandes zones selon une nomenclature ancienne, 758 - 2. Première étape�: les

roches de l'"�ancien socle alpin�» se forment (-500 à -250�Ma), 759 - 3. Deuxième étape�: l'océan alpin s'ouvre

et s'étend (-165 à -100�Ma, Jurassique), 760 - 4. Troisième étape�: l'océan alpin se referme par subduction (-100

à -50 Ma), 764 - 5. Quatrième étape�: l'Europe et l'Apulie entrent en collision (-50�Ma à -8 Ma), 766 - 6. Cin-

quième étape�: l'érosion des Alpes et leur devenir actuel, 773

SCHÉMA-BILAN, 778

EXERCICES, 780

CORRIGÉS, 793

TRAVAUX PRATIQUES

TP 16 - Les massifs anciens, 803

Chapitre 17. Étude de quelques grands ensembles structuraux français. . . . . . . . . . . .809

COURS, 810

1. Les bassins sédimentaires français présentent des morphologies variées, 811 - 2. Les chaînes de montagnes

françaises résultent de multiples orogenèses, 814 - 3. La Guadeloupe, la Martinique et la Réunion sont d'origine

volcanique, 819

SCHÉMA-BILAN, 823

EXERCICES, 824

CORRIGÉS, 837

TRAVAUX PRATIQUES

TP 17 - Bassins sédimentaires, 847

Lexique

861

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