Respiration et occupation des milieux de vie

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1 Respiration et occupation des milieux de vie 1 L unité de la respiration. Tous les êtres vivants respirent-ils? Activité 1 LA RESPIRATION DU POISSON ROUGE Un élève curieux observe longuement son bassin gelé et sa carpe Koy qui évolue lentement sous la glace. Il est intrigué car il ne voit pas comment sa carpe pourra venir prendre de l air à la surface pour respirer. Après avoir attendu une vingtaine de minutes, il aboutit à la conclusion qu elle ne respire pas. De retour au collège, il annonce devant la classe sa découverte au professeur de SVT. Les autres élèves lui disent qu il raconte n importe quoi! Pour clore le débat le professeur leur propose de Photo de carpes Koy vérifier si la carpe respire en réalisant une expérimentation. Choisir une expérience parmi les 4 proposées dans le document 1 qui permet de mettre en évidence des échanges gazeux chez le poisson rouge. Justifier ce choix. a c b d Document 1 : Quatre expériences qui ont pour but de vérifier la respiration d un poisson. Les aides ou «coup de pouces» Aides à la démarche de résolution : Pour mettre en évidence les échanges gazeux chez le poisson rouge, vous devez : Aide 1. Apport de savoir-faire : Apport de connaissances : Aide 2.» Aide 1. Aide 2. Aide 3. On réalise l expérience qui vous est présentée. Q1. Construire un tableau de variations des quantités des deux gaz au cours de deux temps (0 min et 30 min). C Présenter l ensemble des résultats de toutes ces expériences sous forme d un tableau en indiquant l être vivant, le milieu où il vit, la disparition d un gaz par (-) ou sa production par (+). Q2. Comparer les variations des concentrations des deux gaz au cours de deux temps, puis interpréter ces modifications. Conclure quant à la certitude du phénomène observé.

2 Chez les animaux, la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone. - Mettre en évidence l'absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone par un être vivant - Conception et réalisation expérimentation assistée par ordinateur (EXAO) pour mettre en évidence la consommation de dioxygène par un être vivant. - Concevoir une expérience pour la vérifier (poisson, élodée). - Prévoir un témoin - Être critique La conclusion

3 Les végétaux respirent-ils aussi? Activité 2 : La respiration des végétaux Un professeur de SVT donne cet article tiré de La Gazette du Potager, 1er avril 2009 à des élèves de 5 ème : «UNE CAROTTE EST MORTE ETOUFFÉE» «Notre reporter nous rapporte que chaque année des millions de carottes meurent par arrêt respiratoire dans leur sac plastique. Un scandale passé inaperçu qui commence à toucher également les pommes, les bananes et peut-être d'autres encore... Après enquête il s'avère que l'on avait oublié que ces êtres vivants aussi respirent.» Cet article est-il un poisson d avril? Concevoir et réaliser une expérience démontrant que les végétaux respirent. Pour ce faire, choisir le matériel à utiliser parmi celui mis à votre disposition. Vous disposez de 45 minutes. - le(s) support(s) de travail matériel ExAO complet (console, capteur O2, capteur température, capteur luxmètre...) fiches techniques d'utilisation de la console et du logiciel enceintes, couvercles, bouchons eau de chaux êtres vivants (carottes, pommes, champignons, vers de farine...) protocole établi en cas de besoin si l'élève n'a pas pu le produire (car non exigible en cinquième) les aides ou "coup de pouce" Aide à la démarche de résolution : Apport de savoir-faire : Apport de connaissances : Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone. - Mettre en évidence l'absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone par un être vivant - Conception et réalisation expérimentation assistée par ordinateur (EXAO) pour mettre en évidence la consommation de dioxygène par un être vivant. - Décrire l expérience pour la vérifier (végétal). - La conclusion

4 2 La diversité des appareils respiratoires et des comportements Comment des animaux peuvent-ils respirer dans l eau? Activité 3 Jean, curieux, observe longuement son poisson rouge dans son aquarium. Il est intrigué car celui-ci réalise des mouvements d ouverture et de fermeture de la bouche et de deux petites fentes situées sur le côté de sa tête. De retour en classe il questionne Arthur, un camarade grand amateur de pêche, sur le rôle de ses mouvements. Celui-ci lui explique que ces mouvements permettent au poisson de respirer. A l aide des documents ci-dessous, valider l explication d Arthur selon laquelle les mouvements de la bouche et des ouïes du poisson servent à sa respiration. Construire ta réponse sous la forme d un texte illustrant un dessin scientifique qui permettra l identification de l organe respiratoire du poisson. Tableau 1 : Compositions en O2 et en CO2 des courants d eau d un poisson et celle du sang des branchies Gaz dissous CO2 O2 Eau entrant par la bouche Pauvre Riche Eau sortant par les ouïes Riche Pauvre Sang entrant dans les Riche Pauvre branchies Sang sortant des branchies Pauvre Riche Document 2 : Sur le trajet de l eau qui circule dans la bouche et les ouïes des poissons se trouvent les branchies. Ce sont les organes respiratoires des poissons : elles prélèvent le dioxygène dissous dans l eau et y rejettent le dioxyde de carbone. On peut les observer en soulevant les opercules situés de part et d autre de la tête du poisson. Elles sont au nombre de 4 sous chaque opercule. Chacune d entre elles Document 1 : La photographie d une est soutenue par un os, au niveau duquel s insèrent deux lames expérience pour comprendre le rôle des branchiales qui sont constituées de nombreux et très fins filaments mouvements buccaux operculaires d un branchiaux. poisson. Les aides ou «coup de pouces» Apport de savoir-faire : Aides à la démarche de résolution : Apport de connaissances : Le comportement respiratoire du poisson lui permet de réaliser des échanges gazeux avec l eau par l intermédiaire des branchies. - Recherche des organes respiratoires chez différents animaux. - Réaliser une dissection permettant de mettre en évidence un organe respiratoire - Réaliser une observation d'organes respiratoires en utilisant une loupe binoculaire ou microscope La conclusion

5 Comment des animaux non dotés de poumons peuvent-ils respirer dans l air? Activité 4 Observer la Figure 1 qui montre 2 temps du mouvement de l abdomen d une sauterelle, un animal à respiration aérienne non doté de poumons. Figure 1 : Mouvements de l abdomen d une sauterelle Q1. Rechercher des indices qui montrent une respiration chez cet insecte. I Q2. Proposer une expérience qui permet de vérifier cette hypothèse, les résultats attendus et leur interprétation. I/ Observer au microscope la préparation d un organe respiratoire d un insecte. Q3. Représenter et décrire l organisation de l appareil respiratoire d un insecte (stigmate ; trachée ; trachéole). C/I Expliquer en une phrase comment il peut fonctionner. Chez les animaux, les échanges gazeux, se font entre l'air ou l eau et l'organisme, par l'intermédiaire d'organes respiratoires tels que poumons, branchies, trachée. RECHERCHER, EXTRAIRE ET ORGANISER L INFORMATION UTILE Extraire d un document papier, d un fait observé les informations utiles RÉALISER, MANIPULER, MESURER, CALCULER, APPLIQUER DES CONSIGNES Suivre un protocole Faire un dessin RAISONNER, ARGUMENTER, PRATIQUER UNE DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE OU TECHNOLOGIQUE Confronter le résultat au résultat attendu, mettre en relation, déduire, valider ou invalider (la conjecture), l hypothèse PRÉSENTER LA DÉMARCHE SUIVIE, LES RÉSULTATS OBTENUS, COMMUNIQUER Proposer une représentation adaptée (schéma, graphique, tableau, figure )

6 Comment des animaux peuvent-ils vivre et respirer dans des milieux aussi différents que l air et l eau? Activité 5 Lire attentivement les 2 textes suivants 1. Les Mammifères marins comme les baleines possèdent des poumons. Entre deux plongées en apnée, ils doivent remonter à la surface pour respirer. Ils possèdent des narines situées sur le dessus de la tête appelées évents qui laissent échapper un jet de vapeur «le souffle» quand la baleine expire. Q1. Notifier le groupe de classification auquel appartient la baleine. ApC Q2. Dire dans quel milieu vit-elle et dans quel milieu respire-t-elle. I Q3.Marquer d un (E) le dessin qui correspond à l expiration et d un (I) celui qui illustre l inspiration. Classer les dessins dans un ordre logique. I 2. L'argyronète est une araignée qui à l inverse des autres araignées, passe sa vie dans l'eau! Elle y construit son repaire entre les plantes aquatiques qu'elle relie par des fils de soie. Grâce à ses pattes postérieures et à son abdomen, elle transporte des bulles d'air qui seront déposées sous les fils et qui seront ainsi retenues comme des ballons captifs! Quand la bulle fait environ 1cm 3, l'araignée la tapisse d'un cocon de soie. Elle ne laisse qu'une ouverture à la partie inférieure de la bulle ; celle-ci lui servira à accéder dans la bulle. Ce système ressemble beaucoup à la «cloche à plongeur», véritable ancêtre du sous-marin. Q4. Notifier le groupe de classification auquel appartient l argyronète. ApC Q5. Dire dans quel milieu vit-elle et dans quel milieu respire-t-elle. I Q6. Préciser par quel système ingénieux permet à l'argyronète de rester longtemps sous l'eau pour y chasser sans avoir à remonter respirer à la surface. I Indiquer si elle doit remonter tout de même de temps en temps à la surface. Justifier I/ Q7. Chercher les comportements particuliers de l'homme quand il souhaite évoluer dans un milieu différent de son milieu habituel. ApC Q8. Compléter le tableau présenté, à l aide de votre manuel si nécessaire (p.16 à 19, puis 25) ou autre document. I Groupe de Milieu Milieu Organe Comportement classification de vie de respiration de respiration particulier de respiration Homme Baleine Sardine Asticot Asticot à queue de rat Argyronète Moule Observer ensuite les informations portées par ce tableau et répondre aux questions suivantes Q9. Relier le groupe de classification et le type d organe respiratoire. Relier le milieu de respiration et le type d organe respiratoire. Relier les milieux (de vie et de respiration) et les comportements particuliers.

7 La diversité des appareils et des comportements d adaptation permet aux animaux d'occuper différents milieux. respiratoires - Recherche des organes respiratoires chez différents animaux et associer à leur milieu et à leur comportement respiratoire. - La conclusion

8 3 - La respiration des êtres vivants Comment se fait-il qu on ne trouve pas les mêmes poissons le long d une même rivière? Activité 6 REPARTITION DES ORGANISMES AQUATIQUES LE LONG D UN COURS D EAU (sans influence humaine) Deux espèces de poissons sont pêchées à deux endroits différents d une même rivière. Cependant après les avoir contraints à vivre dans l endroit de l autre espèce pêchée, on peut constater qu ils meurent. Et pourtant se sont tous des animaux qui Photo 2 : un pêcheur en rivière. Photo1 : poissons morts vivent dans l eau et c est la même rivière! dans une rivière. A l aide des documents, découvrir les causes de la mort des espèces de poissons et remarquer aussi pourquoi un pêcheur devra se déplacer le long de la rivière pour pouvoir pêcher des poissons d espèces différentes. Rédiger votre réponse sous la forme d un texte. Figure 2 : Les préférences des poissons à ces deux endroits Figure 1 : Les caractéristiques physiques de 2 endroits de pêche (1 &2) du cours d une rivière Document 1 : La répartition des poissons le long d une rivière Figure 4 : Une expérience montrant l effet de l agitation de l eau Avec un oxymètre on mesure la quantité de dioxygène dissous en mg/l avant (A) et après agitation de l eau (B). Figure 3 : Teneur en dioxygène de l eau en fonction de la température Document 2 : Résultats d expérience expliquant les variations de caractéristiques physiques d une rivière Les aides ou «coup de pouces» Aides à la démarche de résolution : Aide 1. Aide 2. Aide 3.. Apport de savoir-faire : Apport de connaissances :

9 Dans l eau, la répartition des organismes vivants dépend notamment de la teneur en dioxygène. Les caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants. - RECHERCHER, EXTRAIRE ET ORGANISER L INFORMATION UTILE Extraire d un document papier, d un fait observé les informations utiles - RAISONNER, ARGUMENTER, PRATIQUER UNE DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE OU TECHNOLOGIQUE Confronter le résultat au résultat attendu, mettre en relation, déduire, valider ou invalider (la conjecture), l hypothèse - PRÉSENTER LA DÉMARCHE SUIVIE, LES RÉSULTATS OBTENUS, COMMUNIQUER Exprimer un résultat, une solution, une conclusion par une phrase correcte (expression, vocabulaire, sens). Exprimer les résultats (ordre des étapes, démarche ). - La conclusion

10 4 - Origines du dioxygène terrestre. Comment le dioxygène est-il renouvelé sur Terre? Activité 7 Q1. Formuler une hypothèse qui expose l origine du dioxygène atmosphérique. On cherche à vérifier l hypothèse H0 Q2. Proposer une expérience qui permet de tester cette hypothèse. Mode opératoire L élodée du Canada est une plante de verte aquatique, très fréquente, souvent utilisée dans les aquariums. Réaliser deux montages A et B identiques : 1. Remplir un bécher d eau et déposer au fond des tiges sectionnées (vers le haut) d élodées. 2. Coiffer des élodées d un entonnoir retourné et disposer dessus un tube à essai entièrement rempli d'eau (il ne doit pas y avoir de bulles dans le tube). 3. Placer le montage B à l obscurité (simulant la nuit) et éclairer le montage A (pour simuler le jour) durant 24 h. Q3. Comparer les résultats obtenus dans les deux conditions expérimentales (A et B). Proposer à partir de connaissances en sciences physiques une identification du gaz produit ApC Q4. Interpréter ensuite les résultats obtenus. Q5. Dire pourquoi met-on alors des plantes chlorophylliennes dans un aquarium dans lequel vivent des poissons. A la lumière, les végétaux chlorophylliens contribuent à oxygéner le milieu. - Expliquer la modification de l'occupation d'un milieu par la variation d'un facteur, le peuplement végétal qui influe sur la respiration. - Mettre en évidence le rejet du dit dioxygène par les végétaux chlorophylliens - Relier l'oxygénation d'un milieu et la présence de végétaux chlorophylliens. - Mise en évidence et comparaison du rejet du dioxygène par les végétaux chlorophylliens à la lumière et à l'obscurité. - La conclusion

11 5 - Action de l homme sur la respiration des êtres vivants. Comment l Homme modifie-t-il les conditions de respiration des êtres vivants? Activité 6 Les effets de la construction d un barrage sur la faune d une rivière. L Homme construit des ouvrages d art tels des barrages, des viaducs pour le développement (électricité, voies de communication..) de certaines régions. Figure 1 : Vue générale d un barrage a b Figure 2 : Photographies en amont d un barrage (a) et en aval du même barrage (b) Lors de cet aménagement du territoire, comment l Homme peut-il influencer le peuplement d un milieu? À partir de l analyse des documents fournis ci-dessous, montrer que l Homme pour produire son énergie électrique modifie la répartition des organismes aquatiques. Doc3. Variations de la quantité d O2 le long de la rivière Doc1. Comparaison du peuplement de la rivière pour deux espèces «demandeuses» en O2 avant et après la construction du barrage. Les aides ou «coup de pouces» Aides à la démarche de résolution : Aide 1 Aide 2 Apport de savoir-faire : Apport de connaissances : Aide 3

12 L Homme, par son action sur le milieu, peut modifier la teneur en dioxygène de l eau et donc la répartition des organismes vivants. Il agit sur la biodiversité. - RECHERCHER, EXTRAIRE ET ORGANISER L INFORMATION UTILE Extraire d un document papier, d un fait observé les informations utiles - RAISONNER, ARGUMENTER, PRATIQUER UNE DÉMARCHE EXPÉRIMENTALE OU TECHNOLOGIQUE Confronter le résultat au résultat attendu, mettre en relation, déduire, valider ou invalider (la conjecture), l hypothèse - PRÉSENTER LA DÉMARCHE SUIVIE, LES RÉSULTATS OBTENUS, COMMUNIQUER Exprimer un résultat, une solution, une conclusion par une phrase correcte (expression, vocabulaire, sens). Exprimer les résultats (ordre des étapes, démarche ). - La conclusion