Sciences de la vie et de la Terre 5 e

Transcription

1 Sciences de la vie et de la Terre 5 e Livret de corrigés Rédaction Marie-Astrid Mor tier Bruno Duhamel Relecture Françoise Peltier Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l objet d une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d un cours ou d une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. Cned-2009

2 c Séquence 1 Séquence 1 Séance 1 Exercice 1 Le protocole qu il faut retenir doit permettre de déterminer si les poissons rejettent du dioxyde de carbone et absorbent du dioxygène. Pour cela, il faut qu il contienne deux expériences dont une est le «témoin de l expérience» (aquarium sans poissons). Il faut donc retenir le protocole de Pierre. Exercice 2 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Dans l aquarium avec les poissons, le pourcentage de dioxygène a baissé au cours de l expérience tandis que le pourcentage de dioxyde de carbone a augmenté. Dans l aquarium sans poissons, les pourcentages de dioxygène et de dioxyde de carbone sont restés constants au cours de l expérience. Ces mesures prouvent que les poissons respirent dans l eau : ils consomment du dioxygène (qu ils prélèvent dans l eau) et rejettent du dioxyde de carbone. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Dans l aquarium avec les poissons, le pourcentage de dioxygène a baissé au cours de l expérience (il est passé de 20,9 % à 19,9 %) tandis que le pourcentage de dioxyde de carbone a augmenté (il est passé de 0,03 % à 0,1 %). 2- Dans l aquarium sans poissons, les pourcentages de dioxygène et de dioxyde de carbone sont restés constants au cours de l expérience. 3- Ces mesures prouvent que les poissons respirent dans l eau : ils consomment du dioxygène (qu ils prélèvent dans l eau) et rejettent du dioxyde de carbone. Exercice 3 sonde oxymétrique cloche bécher contenant de l'eau de chaux oxymètre Schéma de l expérience témoin 2 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

3 Séquence 1 c cloche sonde oxymétrique champignons bécher contenant de l'eau de chaux oxymètre Schéma de l expérience avec des champignons Exercice 4 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : En observant le tableau, on remarque qu il n y a aucune modification à la fin de l expérience 2 (cloche sans champignons) : le pourcentage de dioxygène est resté constant et l eau de chaux est restée limpide. Par contre, dans le cas de l expérience 1 (cloche avec les champignons), le pourcentage de dioxygène a diminué et l eau de chaux s est troublée. Les champignons ont consommé du dioxygène et ont rejeté du dioxyde de carbone. L hypothèse est donc validée. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Dans l expérience 1 (cloche avec les champignons), le pourcentage de dioxygène a diminué (il est passé de 20,9 % à 20 %) et l eau de chaux s est troublée. 2- Dans l expérience 2 (cloche sans champignons), le pourcentage de dioxygène est resté constant et l eau de chaux est restée limpide. 3- Dans l expérience 1, les champignons de Paris ont agit sur la composition de l air de la cloche : ils ont absorbé du dioxygène et ont rejeté du dioxyde de carbone. Ces mesures valident l hypothèse. Exercice 5 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : L eau de chaux est sans doute «plus pratique» à utiliser (pas de réglages à faire, pas de nettoyage) mais elle ne permet pas de réaliser des mesures précises. L élève n a donc pas entièrement raison. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Il n y a pas de réglages à faire pour l eau de chaux. 2- Il n y a pas d appareil à nettoyer avec l eau de chaux. 3- L eau de chaux indique seulement la présence de dioxyde de carbone. Avec le CO2mètre, on connait le pourcentage exact de dioxyde de carbone. 4- L élève n a donc que partiellement raison. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 3

4 c Séquence 1 Exercice 6 Voici le schéma du protocole que tu devais concevoir : cloche hermétique bécher contenant du rouge de crésol Schéma du témoin de l expérience cloche hermétique bécher contenant du rouge de crésol souris Voici le tableau des résultats attendus : Schéma de l expérience avec les souris Expérience 1 Cloche sans les souris Expérience 2 Cloche avec les souris Couleur du rouge de crésol Début d expérience Fin d expérience Rouge Rouge Rouge Jaune En fin d expérience, le rouge de crésol est resté rouge dans la cloche sans souris tandis qu il est devenu jaune dans la cloche renfermant les souris. Donc, les souris rejettent bien du dioxyde de carbone. Exercice 7 Séance 2 Animaux Escargot Grenouille Gardon Nèpe Homme Épinoche Milieu de vie Aquatique Aérien Aquatique/Aérien 4 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

5 Séquence 1 c Exercice 8 Le colorant bleu mis dans la bouche du poisson ressort au niveau de la tête (il ressort au niveau d une fente que l on appelle l ouïe). Le courant d eau va donc de la bouche vers l arrière de la tête du poisson. Il faut donc disséquer une tête de poisson. Exercice 9 Il n y a pas de corrigé. Exercice 10 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Les organes baignés par le courant d eau sont des branchies. Elles sont au nombre de quatre. Elles présentent une structure filamenteuse. Les filaments sont rouges et la structure qui les relie est dure et blanche. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Les organes présents sous l opercule de l ouïe du poisson sont des branchies. Il y en a quatre. 2- Chaque branchie est constituée de nombreux replis de couleur rouge. Ces replis sont fixés à une structure rigide blanche. Exercice 11 Il n y a pas de corrigé. Exercice 12 Voici le dessin que tu devais réaliser : vers la bouche os branchial filaments vers l ouïe Dessin d observation à l œil nu d une branchie de poisson (x 1) Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 5

6 c Séquence 1 Exercice 13 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Au niveau d un filament branchial, le dioxyde de carbone présent dans le sang du poisson passe dans l eau tandis que le dioxygène passe de l eau vers le sang. Ainsi, lors de son passage dans un filament branchial, le sang du poisson s enrichit en dioxygène et s appauvrit en dioxyde de carbone. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Le sang sortant des branchies est plus riche en dioxygène que le sang qui y entre. 2- Le sang sortant est moins riche en dioxyde de carbone que le sang entrant. 3- Au niveau d un filament branchial, le dioxyde de carbone présent dans le sang passe dans l eau et le dioxygène passe de l eau vers le sang. Ainsi, le sang qui repart des branchies pour irriguer les autres organes du poisson est enrichi en dioxygène et appauvri en dioxyde de carbone. Exercice 14 AIR siphon EAU surface de l eau stigmate trachée corps de la nèpe (extrémité postérieure) trachéole trajet de l air riche en dioxygène trajet de l air enrichi en dioxyde de carbone Schéma fonctionnel de la respiration chez la nèpe Remarque : ton schéma est réussi si : - tu as représenté par des flèches rouges le trajet de l air riche en dioxygène et par des flèches bleues le trajet de l air enrichi en dioxyde de carbone ; - tu as mis une légende complète et donné un titre précis au schéma. 6 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

7 Séquence 1 c Exercice Branchies a- Organes respiratoires de l Homme. 2- Dioxygène b- Gaz rejeté dans le milieu lors de la respiration. 3- Respiration c- Organes respiratoires des poissons. 4- Poumons d- Gaz prélevé lors de la respiration. 5- Dioxyde de carbone e- Organes respiratoires des insectes 6- Trachées f- Fonction d un être vivant consistant en un échange de dioxygène et de dioxyde de carbone. Exercice Pour tester correctement une hypothèse, il faut toujours concevoir deux expériences dont l une doit servir de «témoin de l expérience». Julie a donc imaginé deux expériences : - l expérience A avec des criquets - et l expérience B sans les criquets, servant de «témoin de l expérience A». 2- En fin d expérience, on constate que le pourcentage de dioxygène dans le bocal avec les criquets a diminué et que l eau de chaux s est troublée. Par contre, dans le bocal sans criquets, le pourcentage de dioxygène est resté le même (égal à 20,8 %) et que l eau de chaux est restée limpide. Ces résultats prouvent que les criquets ont consommé du dioxygène (d où la baisse du pourcentage de dioxygène) et ont rejeté du dioxyde de carbone (ce qui a troublé l eau de chaux). L hypothèse émise par Julie est donc validée. Exercice 17 Voici le schéma fonctionnel que tu devais réaliser : : trajet de l'air riche en dioxygène : trajet de l'air enrichi en dioxyde de carbone Schéma fonctionnel de la respiration chez la grenouille Remarque : ton schéma est réussi si : - tu as représenté par des flèches rouges le trajet de l air riche en dioxygène et par des flèches bleues le trajet de l air enrichi en dioxyde de carbone ; - tu as mis une légende complète et donné un titre précis au schéma. La grenouille respire grâce à ses poumons mais aussi grâce à sa peau (les gaz respiratoires peuvent facilement la traverser). Cela explique pourquoi la grenouille peut rester des heures sous l eau mais aussi enfouie dans la vase, sans que ses poumons ne fonctionnent. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 7

8 c Séquence 2 Séquence 2 Séance 1 Exercice 1 Dans l article, deux causes probables sont évoquées. La première est que la mort massive des poissons est due à la présence accrue de végétaux dans la rivière. La deuxième cause est que durant la semaine passée, il y a eu une période de chaleur importante. Exercice 2 Les protocoles de Julie et Pierre ne comportent pas de témoin de l expérience ; il faut donc les éliminer. Le protocole de Paul teste deux paramètres : l effet de la chaleur et l effet de la présence des poissons ; il ne doit donc pas être retenu. Il faut donc retenir le protocole d Amélie qui ne teste qu un paramètre (la chaleur) et possède un témoin (bac contenant l eau froide). Exercice 3 Voici la réponse à la question globale : L eau froide contient 8,2 % de dioxygène tandis que l eau chaude n en renferme que 6,9 %. Par ailleurs, les mesures réalisées par le technicien montrent une diminution progressive de la teneur en dioxygène dissous dans l eau à mesure que la température de l eau augmente. On peut donc en conclure que plus l eau est chaude, moins elle contient de dioxygène. Ce phénomène laisse penser que la canicule peut être à l origine du problème respiratoire des poissons. Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Une eau froide est plus riche en dioxygène qu une eau chaude. 2- La teneur en dioxygène de l eau diminue progressivement, passant de 8,2 % quand l eau est à 22 C à 6,9 % quand elle est à 34 C. 3- Plus la température de l eau augmente, plus la teneur en dioxygène de l eau diminue. Ce phénomène laisse penser que la canicule peut être à l origine du problème respiratoire des poissons. Exercice 4 Voici la réponse à la question globale : Si les poissons respirent mal, c est qu ils manquent de dioxygène. Or, on sait que les végétaux chlorophylliens respirent eux aussi et consomment donc du dioxygène. On sait aussi que, pendant la journée, les végétaux verts réalisent la photosynthèse, au cours de laquelle ils consomment du dioxyde de carbone et produisent du dioxygène. Ainsi les végétaux chlorophylliens enrichissent leur milieu de vie en dioxygène (vu en classe de sixième). Les végétaux chlorophylliens ne sont donc pas gênants pour la respiration des poissons. Au contraire, ils apportent du dioxygène dans l eau pour favoriser la respiration des poissons. On ne peut donc pas valider l hypothèse émise par Arthur. 8 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

9 Séquence 2 c Remarque : en fait, dans les conditions naturelles de peuplement des milieux, la quantité de dioxygène produite par les végétaux chlorophylliens pendant la journée est bien supérieure à la quantité qu ils consomment pour leur respiration au cours des 24 heures. Nous leur devons l essentiel du dioxygène que nous respirons. Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Si les poissons respirent mal, c est qu il manque du dioxygène. 2- Les végétaux chlorophylliens respirent comme les poissons : ils consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. 3- Placés à la lumière, les végétaux chlorophylliens produisent du dioxygène. Remarque : en présence de lumière, les végétaux verts réalisent la photosynthèse : ils prélèvent du dioxyde de carbone et rejettent du dioxygène. Du reste, la quantité de dioxygène produite par les végétaux chlorophylliens pendant la journée est bien supérieure à la quantité qu ils consomment pour leur respiration au cours des 24 heures. Nous leur devons l essentiel du dioxygène que nous respirons. 4- Les végétaux chlorophylliens ne sont donc pas gênants pour la respiration des poissons. Au contraire, ils apportent du dioxygène dans l eau pour favoriser la respiration des poissons. On ne peut donc pas valider l hypothèse émise par Arthur. Exercice 5 Voici la réponse à la question globale : Entre 2005 et 2007, on observe une lente augmentation de la couverture végétale de la rivière (passant de 30 à 40 %), accompagnée d une lente augmentation de la teneur en dioxygène de l eau, qui passe de 9 à 14 %. Entre 2007 et 2009, il y a une forte augmentation de la couverture végétale qui atteint 80 % en 2009, tandis que la teneur en dioxygène de l eau chute rapidement à 6 %. Ainsi, s il n y a pas de poissons dans la rivière, c est parce que la couverture végétale doit être trop importante (d où la couleur verte de l eau de la rivière), ce qui s accompagne d une faible teneur en dioxygène de l eau (incompatible avec la survie de poissons). Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Entre 2005 et 2007, on observe une lente augmentation de la couverture végétale de la rivière (passant de 30 à 40 %), accompagnée d une lente augmentation de la teneur en dioxygène de l eau, qui passe de 9 à 14 %. 2- Entre 2007 et 2009, il y a une forte augmentation de la couverture végétale qui atteint 80 % en 2009, tandis que la teneur en dioxygène de l eau chute rapidement à 6 %. 3- On peut donc en conclure qu une couverture végétale moyenne (30 à 40 %) augmente la teneur en dioxygène de l eau. Par contre, si la couverture végétale est trop importante (si elle dépasse 40 %), la teneur en dioxygène de ce milieu chute très vite. 4- Ainsi, s il n y a pas de poissons dans la rivière, c est parce que la couverture végétale doit être trop importante (d où la couleur verte de la rivière), ce qui s accompagne d une faible teneur en dioxygène de l eau (incompatible avec la survie de poissons). Remarque : dans les conditions normales, les végétaux chlorophylliens sont en équilibre avec les autres espèces ; ils jouent donc parfaitement leur rôle et fabriquent plus de dioxygène qu ils n en consomment, permettant ainsi la respiration des animaux. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 9

10 c Séquence 2 Séance 2 Exercice 6 Température (en C) Janvier - Mars Avril - Juin Juillet - Septembre Octobre - Décembre Période de l'année Légende : Courbe de la variation des températures de l eau au niveau de la station B après l implantation de la centrale. Courbe de la variation des températures de l eau au niveau de la station B avant l implantation de la centrale. Courbe de la variation des températures de l eau au niveau de la station A avant l implantation de la centrale. Courbe de la variation des températures de l eau au niveau de la station A après l implantation de la centrale. Titre : Graphique représentant les variations de températures (en C) (en amont et en aval de la centrale) avant et après l installation de la centrale nucléaire de Chinon en fonction de la période l année Exercice 7 Voici la réponse à la question globale : Avant l installation de la centrale, on observe que les températures de l eau au niveau des stations A et B varient de manière identique tout au long de l année, avec un minimum de 10 C en hiver et un maximum de 16 C en été. 10 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

11 Séquence 2 c Après l implantation de la centrale, on note une augmentation de la température de l eau tout au long de l année, surtout au niveau de la station B, où on relève 14 C en hiver et 30 C en été. On peut donc en conclure que l implantation d une centrale nucléaire a un net impact sur le réchauffement de l eau de la rivière, surtout en aval de la centrale. Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Avant l installation de la centrale, les courbes des températures relevées aux stations A et B sont identiques, avec un minimum de 10 C en hiver et un maximum de 16 C en été. 2- Après l implantation de la centrale, les températures relevées en A et en B sont supérieures aux températures relevées avant l implantation (surtout au niveau de la station B, où on relève 14 C en hiver et 30 C en été). 3- On peut donc en conclure que l implantation d une centrale nucléaire engendre un net réchauffement de l eau de la rivière, surtout en aval de la centrale. Exercice 8 Voici la réponse à la question globale : L étude du tableau permet de constater que l eau de la rivière ne contient pas toujours la même teneur en dioxygène : elle passe de mg/l près de la source à 4-6 mg/l près de l embouchure. La truite, qui a besoin de beaucoup de dioxygène pour sa respiration, se trouve en amont ; elle ne pourrait pas vivre avec la brème près de l embouchure car la teneur en dioxygène y est trop faible. Ainsi, la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d eau. Voici les réponses aux questions détaillées : 1- La truite fario vit en amont des cours d eau, près de la source, dans des eaux très agitées et très riches en dioxygène alors que la brème commune vit en aval, à proximité de l embouchure, dans des eaux calmes et pauvres en dioxygène. 2- La truite a besoin de beaucoup plus de dioxygène que la brème. Elle vit donc en amont des cours d eau, près de la source, dans des eaux très riches en dioxygène. Donc, la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d eau. Exercice 9 Voici la réponse à la question globale : On sait que la centrale nucléaire rejette de l eau chaude dans la rivière, ce qui entraîne l élévation de la température de cette rivière. On sait que la chaleur provoque la diminution de la teneur en dioxygène de l eau. On sait que, pour chaque espèce de poisson, il existe une teneur en dioxygène optimale pour sa respiration. Ainsi, l implantation d une centrale nucléaire peut modifier l occupation du milieu par les poissons (disparition de certaines espèces, apparition d autres espèces), en influant indirectement sur la teneur en dioxygène de l eau. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 11

12 c Séquence 2 Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Les rejets d eau chaude entraînent une augmentation de la température de l eau de la rivière. 2- Une élévation de la température de l eau engendre une baisse de la teneur en dioxygène dissous dans cette eau. Cela peut perturber la respiration des poissons. 3- L installation d une centrale nucléaire engendre une élévation de la température de l eau de la rivière, qui entraîne une diminution de la teneur en dioxygène dissous et modifie l occupation du milieu par les poissons (disparition de certaines espèces, apparition d autres espèces). Exercice Voici la grille de mots complétée : d mot caché c T P E O M I P S E e a b S R B H A O A I O X Y G E N A T I O N M I S U D M T R I E A E V T E I R O S N I T E 2- L oxygénation d un milieu correspond à la quantité de dioxygène dissous dans l eau. 12 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

13 Séquence 2 c Exercice 11 Voici la réponse à la question globale : On observe que l allure de la rivière a changé : elle est moins large et sûrement moins profonde puisque l eau est retenue dans le lac de barrage. Ce n est plus du tout le même milieu de vie qu avant et cela a dû faire fuir beaucoup d espèces. De plus, la teneur en dioxygène de l eau est devenue dérisoire en aval du barrage : seulement 2 mg/l en surface et 0 mg/l en profondeur. Cela est dû à l absence d agitation de l eau au pied du barrage. Les poissons ne peuvent donc pas vivre dans ce milieu où ils ne peuvent plus respirer. Pour que des poissons recolonisent le pied du barrage, il faudrait installer une structure artificielle créant un courant ; l eau serait ainsi correctement oxygénée et les poissons pourraient y revenir ainsi que d autres espèces de rivière. (Mais on ne retrouvera jamais le peuplement initial de cette rivière.) Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Après la construction du barrage, l allure de la rivière a changé : elle est moins large ; il y a donc moins d épaisseur d eau et moins de courant. Cela a dû faire fuir beaucoup d espèces dans un premier temps. 2- Après la construction, en aval du barrage, la teneur de l eau en dioxygène a considérablement baissé : seulement 2 mg/l en surface et 0 mg/l en profondeur. La vie d animaux est impossible dans un milieu sans oxygène. 3- L agitation de l eau est indispensable à son oxygénation ; le fait que l agitation de l eau soit devenue nulle en aval du barrage explique le manque de dioxygène de cette eau. 4- Pour que des poissons recolonisent le pied du barrage, il faudrait installer une structure artificielle créant un courant. Remarque : en amont du barrage, on observe également des modifications du milieu de vie. Le taux de dioxygène est resté le même, mais la profondeur de l eau a augmenté et il y a moins de courant. Il est donc logique que la répartition des animaux ait changé et que les espèces typiques des lacs aient colonisé ce nouveau milieu de vie qui leur est optimal. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 13

14 c Séquence 3 Séquence 3 Séance 1 Exercice 1 Si tu as répondu sans utiliser l aide, voici ce que tu devais répondre : Les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent au cours d un effort physique. Si tu as utilisé l annexe «Besoin d aide?», voici ce que tu devais répondre : 1- Le rythme cardiaque des trois élèves est plus élevé après un effort qu au repos. 2- Leur rythme respiratoire est plus élevé après un effort qu au repos. 3- Pendant l effort, les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent. Exercice 2 Si tu as répondu sans utiliser l aide, voici ce que tu devais répondre : L Homme, comme les autres êtres vivants, respire, c est-à-dire qu il absorbe du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone (vu dans la séquence 1). Au cours d un effort physique, le rythme respiratoire augmente (vu dans l exercice 1 de cette séquence). Sachant cela, il est logique de penser que l on consomme plus de dioxygène et que l on rejette plus de dioxyde de carbone quand on réalise un effort physique. Si tu as utilisé l annexe «Besoin d aide?», voici ce que tu devais répondre : 1- a) Chez l Homme (comme chez les autres êtres vivants) la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone (vu dans la séquence 1). b) Au cours d un effort physique, le rythme respiratoire augmente (vu dans l exercice 1 de cette séquence). 2- Sachant cela, il est logique de penser que l on consomme plus de dioxygène et que l on rejette plus de dioxyde de carbone quand on réalise un effort physique. Exercice 3 Si tu as répondu sans utiliser l aide, voici ce que tu devais répondre : Pendant un effort physique, la température du corps augmente de manière importante : elle passe de 37,2 C à 38,1 C. Si tu as utilisé l annexe «Besoin d aide?», voici ce que tu devais répondre : 1- À 4 minutes, la température corporelle est de 37,2 C. À 9 minutes, elle est de 37,6 C et à 15 minutes de 38,1 C. 2- On mesure une température de 37,1 C à 23 minutes. 3- Pendant les cinq premières minutes, la température reste constante (elle ne varie pas). 4- Pendant l effort, la température du corps augmente (elle passe de 37,2 C à 38,1 C). 14 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

15 Séquence 3 c Exercice 4 1- Le rythme cardiaque correspond au nombre de battements du cœur par minute. Il se mesure facilement en prenant le pouls. 2- Un effort physique, comme une course rapide, entraîne une augmentation du rythme cardiaque. 3- Une activité physique engendre également une augmentation du rythme respiratoire (nombre de mouvements respiratoires par minute) ainsi qu une augmentation de la température du corps. Séance 2 Exercice 5 Au repos, le débit sanguin est de ml/min. Pendant l effort, il est de ml/min. Le débit sanguin dans les muscles augmente donc beaucoup au cours d un effort. Exercice 6 Si tu as répondu sans utiliser l aide, voici ce que tu devais répondre : Un muscle en activité prélève dans le sang plus de glucose et de dioxygène qu un muscle au repos. De plus, il y rejette plus de dioxyde de carbone. Or, dioxygène, glucose et dioxyde de carbone sont transportés par le sang. Ainsi, un muscle actif a besoin de recevoir plus de glucose et de dioxygène qu un muscle au repos, donc plus de sang. Ceci confirme l hypothèse émise précédemment. Si le sang irrigue davantage un muscle en activité, c est pour qu il reçoive l énergie nécessaire à son fonctionnement. Si tu as utilisé l annexe «Besoin d aide?», voici ce que tu devais répondre : 1- a) et b) Voici le tableau complété : Quantité d éléments mesurée dans 100 ml de sang Au repos Pendant un effort Sang entrant Sang sortant Comparaison Différence Évolution Dioxygène 20 ml 15 ml - 5 î Dioxyde de carbone 48 ml 52 ml + 4 ì Glucose 90 mg 87 mg - 3 î Dioxygène 20 ml 6 ml - 14 îî Dioxyde de carbone 48 ml 62 ml + 14 ìì Glucose 90 mg 50 mg - 40 îî 2- Au repos et pendant l effort, le muscle prélève dans le sang du dioxygène et du glucose. 3- Au repos et pendant l effort, le muscle rejette dans le sang du dioxyde de carbone. 4- Les prélèvements et les rejets (et donc les échanges) sont plus importants pendant l effort qu au repos. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 15

16 c Séquence 3 5- Un muscle actif a besoin de plus de dioxygène et de glucose qu un muscle au repos. Or, dioxygène et glucose sont transportés par le sang. Pour recevoir plus d énergie nécessaire à son fonctionnement, un muscle actif doit donc recevoir plus de sang. L hypothèse est donc validée. Exercice 7 Voici le schéma que tu devais réaliser : : échange de dioxygène : échange de dioxyde de carbone : échange de glucose Exercice 8 1- Je suis le dioxygène. 2- Nous sommes les capillaires sanguins. 3- Je suis le dioxyde de carbone. 4- Nous sommes les nutriments (dont le glucose). Exercice 9 Un muscle, qu il soit en activité ou au repos, utilise du dioxygène et du glucose et rejette du dioxyde de carbone. Un muscle ne consomme ni protides ni lipides. Un muscle en activité consomme plus de dioxygène et de glucose qu un muscle au repos. De plus, il rejette plus de dioxyde de carbone qu un muscle au repos. Exercice 10 Le débit sanguin total augmente pendant une activité physique. Mais, la variation du débit sanguin n est pas la même dans tous les organes : ainsi, le débit sanguin augmente fortement dans les muscles et de manière importante dans la peau et le cœur. Par contre ; il reste constant dans le cerveau et diminue dans les autres organes (reins ). Remarque : l irrigation sanguine des organes est donc très inégale pendant un effort physique. Les besoins plus importants de certains organes (dont les muscles) sont compensés par l irrigation moins importante dans d autres organes (dont les reins qui n ont pas un rôle essentiel dans l effort). 16 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

17 Séquence 4 c Séquence 4 Séance 1 Exercice 1 Au cours de la respiration, les êtres vivants prélèvent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Chez l Homme, qui est un être vivant aérien, les échanges gazeux se font entre l organisme et le milieu aérien. Exercice 2 Le poumon flotte donc il doit contenir de l air. De plus, quand on le presse, on voit apparaître des gouttes de sang : il contient du sang. Exercice 3 Voici ce que tu devais faire : Légende : : trajet du dioxygène contenu dans l air inspiré. Titre : Schéma fonctionnel montrant le trajet du dioxygène dans l appareil respiratoire humain Rappel : pour noter les légendes et le titre, il faut utiliser un crayon à papier. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 17

18 c Séquence 4 Séance 2 Exercice 4 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n as pas utilisé l aide : Dans les fosses nasales, la trachée, les bronches et les bronchioles, la quantité de dioxygène est de 21 litres (pour 100 litres d air). Par contre, elle n est que de 14 litres dans les alvéoles pulmonaires. On peut donc penser que les alvéoles pulmonaires sont le lieu d échange du dioxygène. Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l annexe «Besoin d aide?» : 1- La quantité de dioxygène contenu dans l air est plus faible dans les alvéoles pulmonaires que dans les autres organes de l appareil respiratoire. 2- La quantité de dioxygène est plus faible dans les alvéoles pulmonaires car du dioxygène est «passé» dans le sang. 3- Les alvéoles pulmonaires sont le lieu d échange du dioxygène. Exercice 5 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n as pas utilisé l aide : La paroi des alvéoles pulmonaires est très fine (elle mesure 0,001 mm d épaisseur). La paroi des bronchioles est plus épaisse. De plus, elle est très riche en capillaires sanguins. Le dioxygène peut donc plus facilement traverser la paroi des alvéoles (que la paroi des bronchioles) pour passer de l air vers le sang. Cette information confirme l hypothèse émise dans l exercice 4. Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l annexe «Besoin d aide?» : 1- Les capillaires sanguins sont très nombreux au niveau de la paroi des alvéoles. 2- La paroi alvéolaire est beaucoup plus fine que la paroi d une bronchiole. 3- La paroi alvéolaire étant richement irriguée et très fine, il est logique de penser que le dioxygène peut facilement passer de l air vers le sang au niveau des alvéoles pulmonaires. Ces informations confirment donc l hypothèse émise dans l exercice 4. Exercice 6 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n as pas utilisé l aide : La quantité de dioxygène dans le sang augmente lors de son passage au niveau des alvéoles. Donc, le dioxygène présent dans l air alvéolaire passe dans le sang des capillaires sanguins. De plus, la quantité de dioxyde de carbone dans le sang diminue lors de son passage au niveau des alvéoles. On en déduit que ce gaz présent dans les capillaires sanguins passe dans l air alvéolaire. Ces informations permettent donc d affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau alvéolaire. Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l annexe «Besoin d aide?» : 1- La quantité de dioxygène est plus élevée dans le sang sortant des alvéoles pulmonaires que dans le sang entrant. 2- La quantité de dioxyde de carbone est plus faible dans le sang sortant des alvéoles pulmonaires que dans le sang entrant. 3- Au niveau des alvéoles pulmonaires, le sang s enrichit en dioxygène et s appauvrit en dioxyde de carbone. Donc, au niveau alvéolaire, du dioxygène passe de l air vers le sang et du dioxyde de carbone passe du sang vers l air. Ceci permet d affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires. 18 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

19 Séquence 4 c Exercice 7 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n as pas utilisé l aide : On peut éliminer les schémas : - n 1 car l alvéole pulmonaire ne communique pas avec la bronchiole : l air ne peut donc pas rentrer dans l alvéole, - et n 2 car la distance entre l alvéole et le vaisseau sanguin est trop grande (si nécessaire, revois la photographie des alvéoles pulmonaires observées au microscope) : les échanges gazeux ne peuvent donc pas avoir lieu, Par contre, on peut garder le schéma n 3 car il représente bien la réalité : l alvéole pulmonaire communique avec la bronchiole et le capillaire sanguin est suffisamment proche de l alvéole pour permettre des échanges gazeux. Voici le schéma n 3 complété et avec un titre : Schéma n 3 bronchiole Légende : Schéma 2 : sens de circulation du sang : entrée et sortie d'air : dioxygène : dioxyde de carbone Schéma fonctionnel des échanges gazeux au niveau d une alvéole pulmonaire alvéole pulmonaire vaisseau sanguin Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l annexe «Besoin d aide?» : 1- J élimine le schéma n 1 car l alvéole pulmonaire ne communique pas avec la bronchiole : l air ne peut donc pas rentrer dans l alvéole. J élimine le schéma n 2 car la distance entre l alvéole et le vaisseau sanguin est trop grande (si nécessaire, revois la photographie des alvéoles pulmonaires observées au microscope) : les échanges gazeux ne peuvent donc pas avoir lieu. Je garde le schéma n 3 car c est le plus proche de la réalité ; en effet, sur ce schéma, l alvéole pulmonaire communique avec la bronchiole et le capillaire sanguin est suffisamment proche de l alvéole pour permettre des échanges gazeux. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 19

20 c Séquence Voici le schéma n 3 complété et avec un titre : Schéma n 3 bronchiole Schéma 2 alvéole pulmonaire Légende : : sens de circulation du sang : entrée et sortie d'air : dioxygène : dioxyde de carbone Schéma fonctionnel des échanges gazeux au niveau d une alvéole pulmonaire vaisseau sanguin Exercice 8 1- Voici la grille de mots complétée : Mot caché a E X P I R A T I O N b A L V E O L E U M c D I O X Y G E N E d I N S P I R A T I O N S 2- Le mot caché est «poumons». Les poumons sont des organes pairs (qui existent au nombre de deux) de l appareil respiratoire qui assurent les échanges de gaz entre l air et l organisme. Exercice 9 Rappel : ton schéma est correctement légendé si tu as utilisé un crayon à papier pour noter les légendes, si les légendes sont notées en face des flèches, en minuscules et sans faute d orthographe. 20 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

21 Séquence 4 c fosses nasales bouche pharynx trachée poumon bronche bronchiole bronchiole sang air alvéole pulmonaire capillaire sanguin Légende : : trajet du dioxygène Titre : Schéma de l'appareil respiratoire humain montrant le trajet du dioxygène du milieu extérieur vers le sang Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 21

22 c Séquence 4 Exercice 10 Lors d une crise d asthme, le diamètre des bronchioles diminue. Or, on sait que les médicaments agissent sur les muscles des bronchioles. Donc, les médicaments doivent engendrer le relâchement des muscles des bronchioles dont le diamètre doit augmenter, rétablissant le passage de l air dans les bronchioles. 22 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

23 Séquence 5 c Exercice 1 Séquence 5 Séance 1 Une personne qui fume est plus vite essoufflée qu une personne non-fumeuse car la nicotine (présente dans la fumée de cigarette) réduit le renouvellement de l air alvéolaire en entraînant la diminution du diamètre des bronches et bronchioles. Aussi, un fumeur souffre plus souvent d infections pulmonaires qu un non-fumeur en raison des goudrons qui empêchent l élimination des éléments étrangers par les cellules ciliées des bronches. De plus, les goudrons sont cancérigènes (peuvent engendrer l apparition de cancers du poumon). Exercice 2 Remarque : en bleu : maladies affectant le trajet de l air en rouge : maladies affectant la passage du dioxygène Séance 2 Exercice 3 Voici le tableau que tu devais construire puis remplir : Nom de l organe Aspect du contenu Bouche Estomac Intestin grêle Gros intestin Rectum Morceaux solides Bouillie Liquide avec de petites particules noires Particules noires avec moins de liquide Crottes solides Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 23

24 c Séquence 5 Exercice 4 bouche œsophage estomac foie pancréas intestin grêle gros intestin anus Titre : Schéma de l'appareil digestif de l'homme Rappel : le schéma est correctement légendé si tu as : - utilisé un crayon à papier pour noter les légendes et le titre et pour tracer les flèches ; - écrit les légendes en minuscules, sans faute d orthographe, au bon endroit et les unes en dessous des autres. 24 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

25 Séquence 5 c Exercice 5 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu n as pas utilisé l aide : Les aliments d un repas riche en fibres sont totalement digérés au bout de 15 heures. Dans le cas d un repas pauvre en fibres, il faut attendre 25 heures pour que 90 % des aliments soient digérés. On en déduit que manger des fibres assure une digestion complète et plus rapide des aliments. Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- La digestion d un repas riche en fibres est complète au bout de 15 heures. Dans le cas d un repas pauvre en fibres, il faut attendre 25 heures pour que 90 % des aliments soient digérés. 2- Les fibres accélèrent la digestion ; elles assurent également une digestion complète des aliments. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 25

26 c Séquence 6 Séquence 6 Séance 1 Exercice 1 Voici ce que tu devais répondre si tu n as pas utilisé l aide : Le tube régurgité par la buse ne portait aucune trace de frottements ni de déformations. Par contre, le morceau de viande qu il renfermait a été réduit. Un phénomène non mécanique s est donc produit et a transformé en bouillie une partie du morceau de viande. On en conclut que les aliments ne sont donc pas broyés dans le tube digestif. Ceci permet d affirmer que l hypothèse émise par Borelli n est pas validée. Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- Reporte-toi au schéma ci-dessus : 2- L hypothèse de Borelli était la suivante : «La digestion serait un phénomène purement mécanique : les aliments seraient simplement broyés dans le tube digestif». 3- À la fin de son expérience, Réaumur a constaté que le tube régurgité par la buse ne portait aucune trace de frottements ni de déformations et que le morceau de viande qu il contenait avait été réduit. Ce dernier a donc été digéré sans intervention d un phénomène mécanique. L hypothèse émise par Borelli n est donc pas validée. Exercice 2 Voici ce que tu devais répondre si tu n as pas utilisé l aide : 26 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

27 Séquence 6 c En fin d expérience, la chair avec le suc gastrique (issu de l estomac) a perdu sa consistance tandis que celle qui a été placée dans l eau est restée entière. Le suc gastrique a transformé la chair. L hypothèse émise par Spallanzani est donc vérifiée : la digestion est un phénomène chimique. Remarque : De nombreux organes, comme les glandes salivaires, l estomac et l intestin grêle, produisent des liquides riches en enzymes qui assurent la digestion, c est-à-dire la transformation des aliments consommés en nutriments (substances solubles assimilables par l organisme telles que le glucose). Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- En début d expérience, Spallanzani a placé des brins de chair et du suc gastrique dans un tube et des brins de chair et de l eau dans l autre. Voir le schéma ci-dessus. 2- À la fin de l expérience, il a remarqué que la chair placée dans le suc gastrique avait perdu toute consistance alors que celle qu il avait mise avec de l eau était restée entière. Voir le schéma ci-dessus. 3- Le suc gastrique a digéré les brins de chair. L hypothèse de Spallanzani est donc vérifiée : la digestion est un phénomène chimique. Remarque : De nombreux organes, comme les glandes salivaires, l estomac et l intestin grêle, produisent des liquides riches en enzymes qui assurent la digestion, c est-à-dire la transformation des aliments consommés en nutriments (substances solubles assimilables par l organisme telles que le glucose). Séance 2 Exercice 3 Voici ce que tu devais répondre si tu n as pas utilisé l aide : Le sang qui sort de la paroi de l intestin grêle est plus riche en glucose que le sang qui y entre ; donc, le sang s enrichit en glucose lors de son passage dans la paroi de l intestin grêle. On peut donc émettre (proposer) l hypothèse suivante : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l intestin grêle. Remarque : la quantité de glucose dans le sang diminue après le passage du sang dans l œsophage, l estomac et le gros intestin car les cellules de ces organes (comme toutes les cellules de l organisme) utilisent du glucose pour fonctionner. Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- La quantité de glucose contenu dans le sang sortant de l œsophage, de l estomac et du gros intestin est plus faible que la quantité de glucose du sang entrant (en effet, les cellules de ces organes, comme toutes les cellules de l organisme, utilisent du glucose pour fonctionner). Par contre, la quantité de glucose présent dans le sang sortant de l intestin grêle est plus élevée que celle du sang entrant. 2- Le sang s enrichit en glucose lors de son passage dans la paroi de l intestin grêle. On peut donc émettre (proposer) l hypothèse suivante : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l intestin grêle. Exercice 4 La paroi de l intestin grêle est très fine : le passage des nutriments est donc facile. De plus, elle présente de nombreux replis qui augmentent la surface de passage des nutriments. Enfin, on constate la présence de nombreux vaisseaux sanguins. Ces informations permettent de confirmer l hypothèse émise précédemment (rappel de l hypothèse : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l intestin grêle). Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 27

28 c Séquence 6 Exercice 5 Voici ce que tu devais répondre si tu n as pas utilisé l aide : On observe que la quantité de glucides reste constante et maximale (100 %) dans l œsophage et dans l estomac. Ces deux organes ne sont donc pas des lieux de passage des glucides dans le sang. Par contre, on constate que la quantité de glucides diminue rapidement jusqu à un minimum (5 %) dans l intestin grêle. Les glucides n étant plus l intestin grêle, ils sont très probablement passés dans le sang. L hypothèse est donc confirmée. Le passage des glucides et donc des nutriments dans le sang a lieu dans l intestin grêle. Remarque : la quantité de glucides diminue très fortement dans la première moitié de l intestin grêle (voir la courbe du graphique). Le passage des glucides s effectue donc dans la première partie de l intestin grêle. Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- Le pourcentage de glucides reste à 100 % dans l œsophage et l estomac. 2- Le pourcentage de glucides diminue dans l intestin grêle. 3- Les glucides ne passent donc pas dans le sang au niveau de l œsophage et de l estomac puisque le pourcentage de glucides y reste constant et maximal. Par contre, le pourcentage de glucides diminuant fortement dans l intestin grêle, il est logique de penser que ces nutriments passent dans le sang au niveau de cet organe. Remarque : la quantité de glucides diminue très fortement dans la première moitié de l intestin grêle (voir la courbe du graphique). Le passage des glucides s effectue donc dans la première partie de l intestin grêle. Exercice 6 Voici le schéma légendé et complété : Schéma simplifié du passage des nutriements au niveau d une villosité intestinale Rappel : pour noter les légendes d un schéma, il faut utiliser un crayon à papier. 28 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

29 Séquence 6 c Exercice 7 Voici le schéma légendé, complété et avec un titre : ALIMENTS bouche œsophage estomac foie pancréas NUTRIMENTS intestin grêle EXCRÉMENTS gros intestin anus LÉGenDE : : trajet des aliments dans le tube digestif Points d arrivée des enzymes digestives : des glandes salivaires de la paroi de l estomac du pancréas de la paroi de l intestin grêle Titre : Schéma fonctionnel de la digestion des aliments en nutriments dans le tube digestif Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 29

30 c Séquence 6 Rappel : pour noter les légendes et le titre, il faut utiliser un crayon à papier. De plus, il faut donner un titre précis au schéma (même si cela ne t est pas demandé). Exercice 8 Voici ce que tu devais répondre si tu n as pas utilisé l aide : Le grignotage, une alimentation trop salée, trop sucrée ou trop grasse ainsi que le manque d exercice physique peuvent engendrer un déséquilibre entre les apports énergétiques et les besoins. Les nutriments absorbés et non consommés sont alors stockés sous forme de graisse par l organisme, ce qui se traduit par une prise de poids pouvant mener à l obésité. Or, un excès de graisses peut entraîner l apparition de maladies et troubles divers (maladies cardiovasculaires, diabète, apnées du sommeil, arthrose, cancers ). Remarque : pour limiter les risques de maladies (cardio-vasculaires, de diabète ), il faut donc faire attention à ce que l on mange ; il faut également pratiquer régulièrement une activité physique (faire 30 minutes de marche rapide chaque jour, par exemple). Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le «Besoin d aide?» : 1- Les comportements à risque pour la santé sont une alimentation trop riche (en graisses, en sucres, en sel), le grignotage et la sédentarité (manque d activité physique). 2- Ces comportements favorisent un déséquilibre entre les apports énergétiques et les besoins, pouvant déboucher sur une obésité et engendrer l apparition de maladies et troubles variés (maladies cardio-vasculaires, diabète, cancers ). Remarque : pour limiter les risques de maladies (cardio-vasculaires, de diabète ), il faut donc faire attention à ce que l on mange ; il faut également pratiquer régulièrement une activité physique (faire 30 minutes de marche rapide chaque jour, par exemple). 30 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e