Title: Parcours UVED ECI
Course: Biodiversité et changements globaux (Approfondi)

___ questions des quiz des parcours "Économie circulaire et innovation" (2 niveaux).
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Questions en lien avec la vidéo de Dominique Bourg "La finitude des ressources"

Q: En ce qui concerne la problématique entre énergies fossiles et changement climatique, quelles sont les 2 propositions que vous retiendriez ?
- Nous avons trop d’énergies fossiles par rapport au risque climatique
- Il convient de laisser 50% des énergies fossiles encore facilement accessibles afin de réduire le risque lié au changement climatique
- La combustion des énergies fossiles perturbe profondément le cycle du carbone et, par conséquent, le système climatique
- Le pic pétrolier s’accompagne d’un pic de concentration de CO2 dans l’atmosphère. Lorsque la consommation de pétrole diminue, la concentration de CO2 dans l’atmosphère diminue
A: Nous avons trop d’énergies fossiles par rapport au risque climatique; La combustion des énergies fossiles perturbe profondément le cycle du carbone et, par conséquent, le système climatique
Feedback: La question des énergies fossiles et de leur exploitation par les sociétés humaines est intimement liée à celle de l'évolution du système climatique. En effet, elle conduit à une modification du cycle du carbone, avec l'émission dans l'atmosphère notamment de gaz carbonique impliqué dans le mécanisme d'effet de serre. Le changement climatique actuellement observé est d'autant plus préoccupant pour les sociétés humaines que sa rapidité et son ampleur sont importantes. Le problème est assez simple : si toutes les énergies fossiles étaient consommées, alors la température de l'atmosphère pourrait être supérieure de plus de 10°C à ce qu'elle est aujourd'hui. Une telle évolution du biotope aurait des conséquences profondes sur les organismes vivants, qui seraient confrontés à une profonde crise d'extinction de biodiversité. Le fait est que nous avons donc trop d'énergies fossiles par rapport au risque climatique et que la question se pose aujourd'hui en ces termes. Le GIEC estime à ce sujet qu'il faudrait laisser sous terre 80% des énergies fossiles encore facilement accessibles pour tenter de contenir le réchauffement climatique dans des limites acceptables. Et encore, quand bien même nous diminuerions notre consommation d'énergies fossiles, il faudrait vivre encore des centaines d'années, voire des millénaires avec le carbone déjà émis.

Q: Qu’est-ce que l’EROI, ou taux de retour énergétique ?
- Le rapport entre la quantité d’énergie extraite des grands gisements et la contenance réelle de ces grands gisements
- Le rapport entre la quantité d’énergie produite et la quantité d’énergie consommée pour produire cette énergie
- Le rapport entre la quantité d’énergie produite et la quantité d’énergie réellement consommée par les différents usages (industrie, tertiaire, résidentiel, agriculture)
- L’efficacité du transport de l’énergie produite
A: Le rapport entre la quantité d’énergie produite et la quantité d’énergie consommée pour produire cette énergie
Feedback: L'EROI, ou EROEI, signifie en anglais Energy Return On Energy Investment. Il s'agit du taux de retour énergétique qui est un rapport entre l'énergie qui est extraite d'une ressource donnée et l'énergie qu'il convient de mobiliser pour extraire cette ressource. Il existe un EROI élargi qui prend en compte non seulement l'énergie nécessaire pour extraire, mais aussi l'énergie nécessaire pour transformer et pour transporter l'énergie. Plus l'EROI est grand, plus l'efficacité de production est importante.

Q: Quand on regarde le taux de retour énergétique (EROI) des grands types d’énergies, quelles sont les deux tendances que vous retiendriez ?
- En ce qui concerne le solaire photovoltaïque, l'EROI devrait augmenter au cours des prochaines années
- En ce qui concerne le solaire photovoltaïque, l'EROI devrait diminuer au cours des prochaines années
- En ce qui concerne les pétroles conventionnels et non conventionnels, l’EROI tend à diminuer inexorablement
- En ce qui concerne les pétroles conventionnels et non conventionnels, l’EROI tend à croître inexorablement
A: En ce qui concerne le solaire photovoltaïque, l'EROI devrait augmenter au cours des prochaines années; En ce qui concerne les pétroles conventionnels et non conventionnels, l’EROI tend à diminuer inexorablement
Feedback: L'EROI, ou EROEI, signifie en anglais Energy Return On Energy Investment. Il s'agit du taux de retour énergétique qui est un rapport entre l'énergie qui est extraite d'une ressource donnée et l'énergie qu'il convient de mobiliser pour extraire cette ressource. Par conséquent, plus l'EROI est grand, plus l'efficacité est importante. Nous observons actuellement que pour le solaire, l'efficacité tend à augmenter. A moyen terme, il devrait être possible d'atteindre le rapport 30/1. A l'inverse, du côté des énergies fossiles conventionnelles ou non conventionnelles, l'EROI devrait inexorablement diminuer. L'exploitation des sables bitumineux nous donne un bon exemple d'efficacité de production énergétique médiocre.

Q: Si le cuivre était équitablement dispersé dans l’écorce terrestre, quelle part de l’énergie primaire produite aujourd’hui faudrait-il utiliser pour satisfaire nos besoins actuels en cuivre ?
- 10%
- 50%
- 100%
A: 100%
Feedback: Pour des raisons telluriques ou encore bactériennes, les métaux font l'objet de concentrations dans des strates et dans des lieux. Et fort heureusement pour nous ! Il faudrait en effet accroître considérablement la quantité d'énergie nécessaire pour les extraire si tel n'était pas le cas. Dans l'exemple du cuivre, qui nous est indispensable, il faudrait consacrer 100% de l'énergie que nous produisons si la ressource était éparpillée de manière homogène dans la croûte terrestre.

Q: Combien de temps la Terre pourrait-elle satisfaire nos besoins en métaux si ceux-ci croissaient de 2% par an ? Choisissez le bon ordre de grandeur.
- plusieurs décennies
- plusieurs siècles
- plusieurs milliers d'années
- plusieurs millions d'années
A: plusieurs siècles
Feedback: Un accroissement des besoins de 2% par an conduit à une évolution exponentielle des consommations. Si 100 kg sont nécessaires une année donnée pour satisfaire les besoins des sociétés, 724 kg seront nécessaires après un siècle, et 5248 kg après deux siècles. La Terre ne peut soutenir une telle croissance que pendant quelques siècles. D'après le physicien Gabriel Chardin, l'univers visible ne le pourrait que pendant 5000-6000 ans.

Questions en lien avec le vidéo de Dominique Bourg "Les limites du système Terre - Partie 1 : Changement climatique et biodiversité"

Q: Combien de limites planétaires ont-été identifiées par J. Rockstrom et ses collègues, en 2009 ?
- 7
- 8
- 9
- 10
A: 9
Feedback: J. Rockstrom et ses collègues ont identifié, dans un célèbre article publié dans la revue Nature en 2009, 9 limites planétaires : 1. le changement climatique ; 2. l'érosion de la biodiversité ; 3. la consommation d'eau douce ; 4. les émissions d'aérosols dans l'atmosphère ; 5. l'occupation du sol et la déforestation ; 6. la perturbation des cycles biogéochimiques de l'azote et du phosphore ; 7. 7) la pollution chimique ; 8. 8) la destruction d'ozone stratosphérique ; 9. 9) l'acidification des océans.

Q: L’article de Steffen et de ses collègues en 2015 analyse ces limites planétaires. Sélectionnez les quatre d’entre elles qui sont d'ores et déjà franchies.
- le changement climatique
- l’érosion de la biodiversité
- la destruction de l’ozone stratosphérique
- l’occupation des sols et la déforestation
- la perturbation des cycles de l’azote et du phosphore
- l’acidification des océans
- la consommation d’eau douce
A: le changement climatique; l’érosion de la biodiversité; l’occupation des sols et la déforestation; la perturbation des cycles de l’azote et du phosphore

Q: Sur quelle période le cycle du carbone se régule-t-il à l’échelle de la planète ? Choisissez le bon ordre de grandeur.
- la centaine d'année
- le millier d'années
- la dizaine de milliers d'années
- la centaine de milliers d'années
A: la centaine de milliers d'années
Feedback: Le cycle du carbone se régule sur une échelle de temps de plusieurs centaines de milliers d'années. Didier Paillard (CEA) montre plus précisément dans son intervention dans le MOOC d'UVED Causes et enjeux du changement climatique (semaine 3 sur la modélisation du climat, à retrouver sur canal uved) que l'échelle de temps est d'environ 200 000 ans, ce qui est très court à l'échelle géologique, un peu plus long à l'échelle des sociétés humaines.

Q: On estime que depuis 1970, les populations animales de la planète ont vu leurs effectifs diminuer d’environ :
- 25%
- 50%
- 75%
A: 50%
Feedback: Le rapport Planète vivante (living planet) est publié par la WWF, en partenariat avec la Société zoologique de Londres, le Global Footprint Network et le Water Footprint network. La dernière version, publiée en 2014, met en évidence un déclin de 52% de milliers de populations d'espèces vertébrées (mammifères, reptiles, oiseaux, amphibiens, poissons) entre 1970 et 2010. Cela signifie que le nombre de ces animaux a, en moyenne, diminué de moitié en 40 ans à la surface de la terre.

Q: Le rythme d’extinction actuel des espèces serait :
- Inférieur à celui observé lors de l'histoire de la terre
- Équivalent à celui observé lors de l'histoire de la terre
- Supérieur à celui observé lors de l'histoire de la terre
A: Supérieur à celui observé lors de l'histoire de la terre
Feedback: La dynamique du vivant s'appuie sur un double mécanisme de divergence et d'extinction des lignées. Pour bien comprendre cela, nous vous invitons à consulter l'intervention de Pierre-Henri Gouyon (vidéo "Biodiversité : perception et usages" ; semaine "Biodiversité : définition et enseignements des crises du passé", MOOC d'UVED "biodiversité", à retrouver sur canal UVED). Concernant l'extinction, nous observons un rythme dans l'histoire de la terre d'environ 2 espèces sur 10 000 par siècle. Nous serions actuellement bien au-dessus, puisqu'en fonction des groupes observés, nous serions entre 100 et 800 000 espèces disparaissant par siècle. Ces taux d'extinction amènent les scientifiques à considérer que nous sommes actuellement dans une sixième crise d'extinction d'espèces à la surface de la terre. Les données montreraient d'ailleurs que le taux actuel dépasserait celui des cinq autres grandes crises…

Questions en lien avec la vidéo de Dominique Bourg "Les limites du système Terre - Partie 2 : Autres changements globaux"

Q: Quels sont les 3 grands cycles biogéochimiques qui ont été fortement perturbés ?
- Le cycle du carbone
- Le cycle de l’eau
- Le cycle de l’oxygène
- Le cycle de l’azote
- Le cycle du soufre
- Le cycle du phosphore
- Le cycle de l’hydrogène
A: Le cycle du carbone; Le cycle de l’azote; Le cycle du phosphore
Feedback: L'observation de l'état des 9 limites planétaires met en évidence 4 limites franchies, parmi lesquelles le changement climatique, intimement lié au cycle du carbone, et les cycles biogéochimiques de l'azote et du phosphore.

Q: La réduction des émissions d’aérosols dans l’atmosphère, pour des questions de santé publique, pourrait induire :
- un réchauffement complémentaire de l’atmosphère
- un refroidissement complémentaire de l’atmosphère
- une perturbation du cycle de l’eau dans les basses couches de l’atmosphère
- une modification du cycle de l’azote
A: un réchauffement complémentaire de l’atmosphère
Feedback: Il faut bien considérer que certains types de flux peuvent avoir une incidence sur plusieurs limites planétaires. Dans le cas des aérosols, ils ont à la fois un effet négatif sur la santé et un effet refroidissant sur l'atmosphère puisqu'ils ont tendance à réfléchir le rayonnement solaire. De ce fait, une réduction de la pollution de l'air par ces aérosols pourrait, en diminuant cet effet refroidissant, moins contrebalancer le réchauffement climatique.

Q: Trois limites planétaires ne sont pas encore bien quantifiées. Veuillez les sélectionner :
- La biodiversité fonctionnelle
- La consommation d’eau douce
- Les émissions de substances étrangères dans l’environnement
- Le cycle du phosphore
- Les émissions d’aérosols dans l’atmosphère
A: La biodiversité fonctionnelle; Les émissions de substances étrangères dans l’environnement; Les émissions d’aérosols dans l’atmosphère
Feedback: De manière schématique, les auteurs des publications sur les limites planétaires distinguent 3 situations : limite franchie, correspondant à un risque élevé ; limite non franchie, correspondant à un faible risque ; situation non quantifiée. Cette situation se rencontre aujourd'hui pour la biodiversité fonctionnelle, la pollution chimique (et plus globalement les émissions de substances étrangères dans l'environnement), et les émissions d'aérosols dans l'atmosphère.

Q: Les limites planétaires ont été étudiées en 2009 et en 2015. Comment la situation a-t-elle globalement évolué ?
- Elle a empiré
- Elle n’a pas évolué
- Elle s’est améliorée
- Elle s'est simplifiée
A: Elle a empiré
Feedback: La situation a empiré, puisqu'une limite supplémentaire a été franchie, celle de l'occupation du sol en lien avec la déforestation.

Q: Lorsqu’on regarde la situation en matière de limites planétaires, quelle serait finalement la seule note d’optimisme ?
- L’état de l’ozone dans la stratosphère
- L’incertitude autour des mesures qui laisserait penser que la situation n’est pas aussi préoccupante qu’il n’y paraît
- La consommation d’eau douce, qui ne devrait pas poser problème dans les années à venir
- Le fait que les systèmes ont une forte inertie, à l’image des océans dont le processus d’acidification est très lent
A: L’état de l’ozone dans la stratosphère
Feedback: La question de l'ozone stratosphérique représenterait en effet la seule note positive du tableau qui nous est proposé par J. Rockstrom, W. Steffen et leurs collègues. Ce problème a été en partie résolu par le Protocole de Montréal, signé en 1987, dont l'objectif était de diminuer dans un premier temps la production de CFC (chlorofluorocarbures) et de geler celle des halons. C'était la première fois que scientifiques, pouvoirs publics et industriels parvenaient à s'entendre sur un protocole réglementaire pour protéger l'environnement.

Q: Quel terme a été retenu par les géologues pour désigner la nouvelle période géologique dans laquelle nous nous trouverions ?
- L’écocène, en écho à la destruction des écosystèmes
- L’anthropocène, en écho à l’action de l’espèce humaine sur les milieux
- Le carbocène, en écho à la forte perturbation du cycle du carbone
- Le thermocène, en écho à la rapidité inédite du réchauffement climatique
A: L’anthropocène, en écho à l’action de l’espèce humaine sur les milieux
Feedback: Le concept d'Anthropocène a été forgé il y a plus d'une dizaine d'années par Paul Crutzen, prix Nobel de chimie en 1995. Il s'agit d'une période qui aurait commencé pendant le 20ème siècle, et durant laquelle l'influence de l'être humain sur la biosphère a atteint un tel niveau qu'elle est devenue une force géologique majeure capable de marquer la lithosphère. Cette période géologique dans laquelle nous sommes donc aujourd'hui succède à l'Holocène, qui avait débuté il y a environ 12 000 ans.

Q: Observons la série statistique d’une grandeur (une consommation mondiale par exemple) à intervalles de temps réguliers. Parmi les séries suivantes, sélectionnez celles dont les grandeurs croissent exponentiellement :

 | 1930 | 1950 | 1970 | 1990 | 2010
A | 120 | 145 | 170 | 195 | 220
B | 400 | 600 | 900 | 1350 | 2025
C | 24 | 28 | 31 | 33 | 34
D | 81 | 108 | 144 | 192 | 256
E | 100 | 200 | 400 | 800 | 1600
- A
- B
- C
- D
- E
A: B; D; E
Feedback: Une grandeur croît de façon linéaire si l’écart entre deux valeurs consécutives est toujours le même. Par exemple, si tous les ans, elle croît d'une unité (100, 101, 102, 103, etc.) En revanche, une grandeur croît de façon exponentielle si le rapport entre deux valeurs consécutives est toujours le même. Par exemple, si tous les ans, elle est multipliée par 50% (100, 150, 225, 337, 506, etc.) Dans le tableau proposé, les séries B, D, et E sont exponentielles.

Q: Sur une période de temps donnée, on a consommé 1 000 000 tonnes d’un matériau, on en a rejeté au total 500 000 tonnes, dont on a recyclé 400 000 tonnes. Sur cette période de temps, le taux d’efficacité du recyclage est de :
- 20%
- 40%
- 50%
- 80%
A: 80%
Feedback: En recyclant 400 000 tonnes des 500 000 tonnes de matériau rejetées, alors on a un taux d'efficacité du recyclage qui est de (400 000 / 500 000), soit 0,8 (80%).