Activité 25 : Découvrir les facteurs susceptibles d agir sur la teneur en dioxygène de l eau

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1 Activité 25 : Découvrir les facteurs susceptibles d agir sur la teneur en dioxygène de l eau 1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO Partie du programme : Respiration et occupation des milieux de vie Notions contenus Compétences Exemples d activités Les caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants. Les caractéristiques d un milieu (température, agitation) conditionnent sa teneur en dioxygène et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants. A la lumière, les végétaux chlorophylliens contribuent à oxygéner le milieu. En modifiant les conditions de respiration dans les milieux, l Homme influe sur leur qualité et leur équilibre. Expliquer la modification de l occupation d un milieu par la variation d un facteur (température, pollution, agitation, peuplement végétal) influant sur la respiration. Relier la répartition des êtres vivants à une teneur en dioxygène Mettre en évidence le rejet de dioxygène par les végétaux chlorophylliens à la lumière Relier l'oxygénation d'un milieu et la présence de végétaux chlorophylliens Relier action de l'homme sur l'environnement et effet sur la répartition des êtres vivants Présenter par écrit et/ou oralement les résultats d'une recherche I/Ra recherche d'une explication à la répartition d'animaux vivants dans un cours d'eau Re mise en évidence par ExAO du rejet de dioxygène par les végétaux chlorophylliens durant 24 heures Re/Ra mise en évidence et comparaison du rejet de dioxygène par les végétaux chlorophylliens à la lumière et à l'obscurité I recherche documentaire sur la responsabilité de l'homme dans la modification des conditions de la respiration [B2i] C présentation écrite et/ou orale, assistée ou non par ordinateur, de résultats de travaux de groupes [B2i] I/Ra exploitation de données sur la répartition d'êtres vivants d'un même milieu, à deux endroits ou moments différents en liaison avec une action de l'homme PIERRON 2006 Page 1/11

2 2. PLACE DE L ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION Chapitre I : Comment la respiration est-elle repérable chez les êtres vivants? 1. Recherche d une activité respiratoire chez les animaux de milieux différents. 2. Recherche d une activité respiratoire chez les plantes Chapitre II : Comment les animaux respirent-ils dans leur milieu de vie? 1. Le fonctionnement respiratoire chez un mammifère dans le milieu aérien 2. Le fonctionnement respiratoire chez un poisson dans le milieu aquatique 3. Le fonctionnement respiratoire chez un insecte dans le milieu aérien Chapitre III : En quoi l occupation des milieux de vie est-elle influencée par la respiration? 1. Comment expliquer la répartition différente des poissons étudiés? 2. Comment expliquer une teneur en O 2 différente entre 2 milieux aquatiques proches? 3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances Relation entre oxygénation et température de l eau Relation entre oxygénation et agitation de l eau Relation entre oxygénation et présence de plantes vertes aquatiques - Objectifs méthodologiques et/ou technologiques Concevoir une démarche expérimentale Réaliser un protocole expérimental avec des mesures oxymétriques Exploiter les résultats obtenus - Liste du matériel - Oxymètre Réf Bécher Réf Agitateur magnétique Réf Thermomètre électronique Réf Glaçons - DVD Milieu, respiration et répartition des êtres vivants Réf Plantes aquatiques - Intégration pédagogique La leçon précédente a montré que la répartition dans le milieu aquatique de poissons tels que les carpes ou les truites pouvait entre autre être reliée à la quantité de dioxygène disponible dans l eau. La comparaison de la teneur en O 2 de l eau de l étang et de celle du ruisseau montre des valeurs significativement différentes, respectivement 8,4% et 14,9% d O 2. Il faut maintenant se poser la question suivante : Comment expliquer la différence de quantité de dioxygène dissout dans l eau entre ces deux milieux? L analyse comparée des caractéristiques des deux milieux (à résumer dans un tableau récapitulatif) va permettre de proposer plusieurs hypothèses. Dans le cas de l étang, l eau est calme, le milieu ouvert et exposé au soleil. Dans le cas du ruisseau, l eau est agitée, brassée et le milieu est ombragé sous un couvert végétal. Deux hypothèses peuvent être proposées : PIERRON 2006 Page 2/11

3 Il existerait une relation entre oxygénation et température de l eau Il existerait une relation entre oxygénation et agitation de l eau D autres facteurs peuvent intervenir sur l oxygénation de l eau. Des observations nouvelles (voir séquence filmée) montrent dans l étang la présence de plantes aquatiques associées à des bulles de gaz. L utilisation d une sonde oxymétrique atteste d une teneur localement élevée en dioxygène dissout. Les élèves peuvent ainsi proposer que les bulles de gaz libérées par les plantes vertes sont du dioxygène et construire ainsi une démarche expérimentale permettant d éprouver une troisième hypothèse sur le rôle des plantes vertes dans l oxygénation de l eau. Les différentes hypothèses sont testées en classe avec 3 ateliers et rotation des élèves autour des 3 postes de travail. - Fiche technique : 1 er travail : on cherche l influence éventuelle de la température sur l oxygénation de l eau (hypothèse N 1). La grandeur mesurée par une sonde oxymétrique Réf est la teneur en dioxygène dissout. Les résultats sont exprimés en ml/l ou %. Le paramètre variable est la température de l eau dans une fourchette compatible avec les conditions du milieu étudié : ici de 0 C à 30 C. On disposera d eau avec des glaçons, d eau à la température ambiante et d eau tiède. Les mesures de température se feront avec un thermomètre électronique Réf Les trois résultats seront reportés dans un tableau. 2 ème travail : on cherche l influence éventuelle de l agitation sur l oxygénation de l eau (hypothèse N 2). Le paramètre variable est l agitation obtenue grâce à un agitateur magnétique Réf Le paramètre constant est la température de l eau. Deux mesures seront réalisées : l une en eau non agitée, l autre avec un niveau d agitation fort. Les deux résultats seront consignés dans le tableau. 3 ème travail : on cherche l influence éventuelle des plantes aquatiques sur l oxygénation de l eau (hypothèse N 3). Le paramètre variable est la présence ou l absence des plantes aquatiques. Les paramètres constants sont la température de l eau et l absence d agitation de l eau. Les deux résultats sont à consigner dans le tableau. PIERRON 2006 Page 3/11

4 Fiche élève - 5 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluation expérimentale S.V.T. Activité 25: QUELS FACTEURS DU MILIEU INFLUENCENT LA REPARTITION DE DEUX ESPECES DE POISSONS? 1. A partir de la séquence filmée, complétez le tableau ci-dessous afin de préciser les caractéristiques de l étang et du ruisseau Poissons observés Teneur en O2 de l eau (en %) Eclairement (en Lux) Température de l eau (en C) Mouvements de l eau Présence de plantes aquatiques ETANG RUISSEAU 2. Quels facteurs physiques du milieu seraient susceptibles d influencer la teneur en dioxygène de l eau? 3. Des observations nouvelles (voir séquence filmée) montrent dans l étang la présence de plantes aquatiques au soleil et associées à des bulles de gaz. L utilisation d une sonde oxymétrique atteste d une teneur localement élevée en dioxygène dissout. Quel facteur biologique du milieu pourrait également influencer la teneur en dioxygène de l eau? Comment tester cette nouvelle hypothèse? PIERRON 2006 Page 4/11

5 Fiche élève - 5 e Les différentes hypothèses sont testées en classe autour de 3 postes de travail. 1 er travail : On cherche à savoir si la concentration en O2 de l eau est influencée par la température de l eau. 4. Pour réaliser cette expérience, quel est le facteur expérimental que l on va faire varier? 5. Que va-t-on mesurer? 6. La concentration en O2 de l eau est-elle influencée par la température de l eau? 7. Ecrivez la relation qui existe entre la concentration en O 2 de l eau et la température de l eau. 2 ème travail : On cherche à savoir si la concentration en O 2 de l eau est influencée par l agitation de l eau. 8. Pour réaliser cette expérience, quel est le facteur expérimental que l on fait varier? 9. Quel est le facteur expérimental qui ne doit pas varier? 10. Que va-t-on mesurer? Eau... Eau. 11. Comment évolue la concentration en O 2 de l eau lorsque celle-ci est agitée? PIERRON 2006 Page 5/11

6 Fiche élève - 5 e 3 ème travail : On cherche à savoir si la concentration en O 2 de l eau est influencée par la présence de plantes aquatiques. 12. Décrivez l expérience que vous allez réaliser : Ce que l on fait varier : Ce que l on ne fait pas varier : Ce que l on mesure : Eau avec.. Eau. 13. Comment évolue la concentration en O 2 de l eau en présence de plantes vertes aquatiques? Bilan 14. Résumez les facteurs de l environnement qui peuvent avoir de l influence sur la concentration en O 2 d un milieu aquatique. 15. Résumez toutes les informations permettant de mettre en relation les caractéristiques du milieu, les besoins respiratoires et la répartition des poissons. PIERRON 2006 Page 6/11

7 FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 25: QUELS FACTEURS DU MILIEU INFLUENCENT LA REPARTITION DE DEUX ESPECES DE POISSONS? 1. A partir de la séquence filmée, complétez le tableau ci-dessous afin de préciser les caractéristiques de l étang et du ruisseau ETANG RUISSEAU Poissons observés Carpes Truites Teneur en O2 de l eau (en %) 8,4 % 14,9 % Eclairement (en Lux) Température de l eau (en C) 27,5 14,1 Mouvements de l eau Eau calme Eau agitée Présence de plantes aquatiques En grand nombre Rares 2. Quels facteurs physiques du milieu seraient susceptibles d influencer la teneur en dioxygène de l eau? Les facteurs physiques du milieu susceptibles d influencer la teneur en dioxygène pourraient être l éclairement, la température et les mouvements de l eau. 3. Des observations nouvelles (voir séquence filmée) montrent dans l étang la présence de plantes aquatiques au soleil et associées à des bulles de gaz. L utilisation d une sonde oxymétrique atteste d une teneur localement élevée en dioxygène dissout. Quel facteur biologique du milieu pourrait également influencer la teneur en dioxygène de l eau? Comment tester cette nouvelle hypothèse? La présence de plantes vertes aquatiques pourrait avoir une influence sur la teneur en dioxygène de l eau. On pourrait mesurer la teneur en dioxygène de l eau en présence et en l absence de plantes aquatiques. PIERRON 2006 Page 7/11

8 Les différentes hypothèses sont testées en classe autour de 3 postes de travail. 1 er travail : On cherche à savoir si la concentration en O2 de l eau est influencée par la température de l eau. 4. Pour réaliser cette expérience, quel est le facteur expérimental que l on va faire varier? Le facteur expérimental que l on va faire varier est la température de l eau. 5. Que va-t-on mesurer? On va mesurer la concentration en O 2 de l eau en fonction de la température. Température de l eau T = 3,8 C T = 23,5 C T = 41 C Concentration en O 2 de l eau [O 2 ]= 5,8 mg/l [O 2 ]= 4,2 mg/l [O 2 ]= 2,7 mg/l 6. La concentration en O 2 de l eau est-elle influencée par la température de l eau? Oui, la température de l eau a une influence sur la concentration en O 2 de l eau. 7. Ecrivez la relation qui existe entre la concentration en O 2 de l eau et la température de l eau. La concentration en O 2 de l eau augmente lorsque la température de l eau diminue (et inversement). 2 ème travail : On cherche à savoir si la concentration en O 2 de l eau est influencée par l agitation de l eau. 8. Pour réaliser cette expérience, quel est le facteur expérimental que l on fait varier? Le facteur expérimental que l on fait varier est le niveau d agitation de l eau. 9. Quel est le facteur expérimental qui ne doit pas varier? Le facteur expérimental qui ne doit pas varier est la température de l eau. 10. Que va-t-on mesurer? On va mesurer la concentration en O 2 de l eau en fonction du niveau d agitation. Eau calme (T = 23,5 C) Eau agitée (T = 23,5 C) Concentration en O 2 de l eau 4,2 mg/l 5,8 mg/l 11. Comment évolue la concentration en O 2 de l eau lorsque celle-ci est agitée? La concentration en O 2 de l eau augmente lorsque celle-ci est agitée. PIERRON 2006 Page 8/11

9 3 ème travail : On cherche à savoir si la concentration en O 2 de l eau est influencée par la présence de plantes aquatiques. 12. Décrivez l expérience que vous allez réaliser : Ce que l on fait varier : la présence ou l absence de plantes aquatiques dans l eau Ce que l on ne fait pas varier : La température de l eau, le niveau d agitation de l eau Ce que l on mesure : La concentration en dioxygène de l eau Eau avec plantes aquatiques (T = 23,5 C) Eau sans plantes aquatiques (T = 23,5 C) Concentration en O 2 de l eau 6,2 mg/l 4,2 mg/l 13. Comment évolue la concentration en O 2 de l eau en présence de plantes vertes aquatiques? En présence de plantes vertes aquatiques, il y a une augmentation de la concentration en O 2 de l eau. Bilan 14. Résumez les facteurs de l environnement qui peuvent avoir de l influence sur la concentration en O 2 d un milieu aquatique. Les facteurs de l environnement qui peuvent avoir de l influence sur la concentration en O 2 d un milieu aquatique sont la température de l eau, le niveau d agitation de l eau et la présence ou non de plantes aquatiques. 15. Résumez toutes les informations permettant de mettre en relation les caractéristiques du milieu, les besoins respiratoires et la répartition des poissons. MILIEU Agitation de l eau Eclairement Température de l eau Plantes vertes (photosynthèse) O 2 dissout dans l eau en quantité variable Répartition variable des poissons selon leurs besoins en 0 2 PIERRON 2006 Page 9/11

10 RESULTAT DES MESURES 1 er TRAVAIL : RELATIONS ENTRE TEMPERATURE ET QUANTITE D O 2 DISSOUT DANS L EAU T = 3,8 C [0 2 ] = 5,8 mg/l T = 23,5 C [0 2 ] = 4,2 mg/l T = 41 C [0 2 ] = 2,7 mg/l 2 e TRAVAIL : RELATIONS ENTRE AGITATION DE L EAU ET QUANTITE D O 2 DISSOUT DANS L EAU T = 23,5 C [0 2 ] = 4,2 mg/l T = 23,5 C [0 2 ] = 5,8 mg/l agitateur 3 e TRAVAIL : RELATIONS ENTRE PRESENCE DE PLANTES AQUATIQUES ET QUANTITE D O 2 DISSOUT DANS L EAU T = 23,5 C [0 2 ] = 4,2 mg/l T = 23,5 C [0 2 ] = 6,2 mg/l PIERRON 2006 Page 10/11

11 PISTES D EVALUATION QUESTIONS OBJECTIFS RESULTATS BAREME 1 Saisir des informations 1 2 Savoir formuler des hypothèses 2 3 Saisir des informations, les mettre en relation 1 et raisonner 4 Savoir raisonner 1 5 Savoir raisonner 1 6 Savoir saisir des informations 1 7 Savoir compléter de façon logique un tableau 2 chiffré et en faire l interprétation 8 Savoir raisonner 1 9 Savoir raisonner 1 10 Savoir raisonner 1 11 Savoir saisir des informations 2 12 Savoir raisonner 1 13 Savoir saisir des informations 2 14 Savoir faire un bilan écrit des informations 1 15 Rédiger sous forme synthétique la réponse au 2 problème scientifique TOTAL 20 PIERRON 2006 Page 11/11