Ex'eau LA RESPIRATION EN MILIEU AQUATIQUE. Exercices sur la respiration (College) Avec la participation de : P. VANDECASTEELE

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1 Ex'eau Exercices sur la respiration (College) LA RESPIRATION EN MILIEU AQUATIQUE Avec la participation de : P. VANDECASTEELE

2 A) Respiration en milieu aquatique Problématique: Quels sont les comportements, mouvements et organes impliqués dans la respiration des animaux aquatiques? 1. La respiration chez le poisson a) La consommation du dioxygène dissous dans l'eau Principe de l'expérience: 1) Place un poisson dans un récipient avec un volume précis d'eau et mesure grâce à un oxymètre le taux de dioxygène à 0 minute. 2) Ferme le récipient et attend 15 minutes. 3) Au bout de 15 minutes, ouvre le récipient et fait une nouvelle mesure. 4) Recommence les mesures en utilisant le même montage mais sans poisson. (montage témoin) Doc 1: Montage de l'expérience pour mesurer le taux de dioxygène dissous dans l'eau Taux de dioxygène disssous dans l'eau en mg/l Expérience avec le poisson Expérience sans le poisson (témoin) Au début de l'expérience (à 0 minute) 6,4 6,4 À la fin de l'expérience (au bout de 15 minutes) 4,2 6,3 Doc 2: Résultats de l'expérience en présence du poisson et en absence du poisson 1) Observe l'évolution du taux de dioxygène au bout de 15 minutes pour les deux expériences. Comment le taux de dioxygène a-t-il évolué en présence du poisson? (doc1 et doc 2) 2) Pourquoi le dioxygène a-t- évoluer ainsi en présence du poisson? (doc2)

3 b) Les mouvements respiratoires Doc 1 : L'eau colorée avec du bleu de méthylène (colorant non toxique), permet de mettre en évidence les mouvements respiratoires du poisson et le trajet de l'eau Bouche Opercule Schéma 1 Schéma 2 Doc 2 : Principaux mouvements de la bouche et de l'opercule chez le poisson. L 1) Dessine la tête d'un poisson en indiquant la bouche, l œil, l'opercule et ouïe et indique le trajet de l'eau lors des mouvements. (doc1) 2) Observe attentivement la bouche et l'opercule du poisson. Décris les différents mouvements observés.(doc2) 3) Quel est l'intérêt de ces mouvements et du courent d'eau qu'ils provoquent?

4 c) Un organe adapté à la respiration aquatique Doc 1: La dissection des opercules permet de mettre en évidence l'appareil respiratoire du poisson : les branchies 1) Quelle est la cou leur des branchies? Pourquoi sont elles de cette couleur? 2) Explique comment les branchies permette de respirer sous l'eau? 3) Place les branchies dans le schéma de l'exercice précédent en indiquant les échanges gazeux lors de la respiration du poisson. Résumé: Le poisson fait des... pour apporter du...contenus dans l'eau jusqu'à ses.... Grâce à ses... le poisson peut vivre et... sous l'eau.

5 2. La respiration chez la demoiselle a) Comportement respiratoire et mouvements respiratoires de la demoiselle Doc 1 : La demoiselle est un insecte vivant autour des mares et des étangs. Elle respire grâce à des stigmates qui laisse passer le dioxygène dans l'organisme. Le dioxygène sera alors acheminé vers le tissus par le biais de trachées. Doc 2: La larve de demoiselle est un insecte aquatique. Elle ne remonte jamais à la surface. Contrairement à ses aînées, la larve respire grâce à des trachéobranchies. Ces trachéobranchies sont situé à l extrémité du corps de la larve. Le rôle de ces organes est uniquement de capter le dioxygène. Une fois capté le dioxygène va être acheminé vers les tissus grâce au tronc trachéen. Vocabulaire: Stigmates: Orifice des trachées, organes respiratoires placés sur les côtés du corps des insectes. 1) Dans quel milieu la demoiselle et sa larve prélèvent le dioxygène? 2) Quelles sont les organes respiratoires de la demoiselle et de sa larve?

6 b) Un organe adapté: les trachéobranchies Doc 1 : Schéma d'une larve de demoiselle. Doc 2 : Trachéobranchie observer au microscope 1) Reproduit le schéma de la larve de demoiselle (document 1 ) et note les légendes suivantes : - Abdomen - Tracheobranchies - Tête - Thorax 2) Explique comment les trachéobranchies permettent de respirer sous l'eau? 3) Indique sur le schéma le trajet du dioxygène dans le corps de la larve lors de la respiration. Résumé: Grâce à ses... qui se trouvent à l'extrémité de son corps la demoiselle peut vivre et...sous l'eau pendants son... avant de devenir un demoiselle et de vivre à l'air.

7 B) Insecte qui vit dans l'eau mais respire le dioxygène dans l'air: le moustique Problématique: Le moustique a une vie larvaire aquatique et une vie adulte aérienne. Comment adapte-il son mode de respiration à chaque milieu? Description de la larve de moustique : On observe souvent les larves du moustique à la surface de l'eau, l'abdomen vers le haut. L'abdomen allongé de la larve se termine en général par deux structures placées en V sur le plan vertical : un siphon dorsal et les deux derniers segments abdominaux déportés ventralement. Le siphon facilite la respiration de la larve. Vers l'extrémité de l'abdomen se trouvent quatre branchies anales allongées et blanchâtres qui jouent aussi un rôle dans la respiration. 1) Reproduit le schéma de la larve du moustique (document 1a ) et note les légendes suivantes : - Abdomen - Siphon respiratoire - Branchies - Tête - Thorax 2) Quels parties du corps de la larve de moustique à un rôle dans la respiration? 3) Une méthode de «démoustication» consiste à verser du pétrole à la surface de l'eau. Explique pourquoi cette méthode entraîne la mort des larves par asphyxie. Critique cette méthode Résumé: Contrairement à la larve de demoiselle, le moustique respire grâce à... et... Quand il a besoin de..., il remonte à la surface et prélève du... dans l'air.

8 C) Répartition de la faune en fonction de l'oxygénation du milieu. 1. Répartition des poissons dans un étang Ciel Teneur forte en dioxygène Teneur forte en dioxygène Etang Teneur faible en dioxygène Doc 1 : Schéma de répartition des poissons dans un étang. 1) Observe bien le schéma, où peut-on observer la présence de poisson? 2) D'après vos connaissances, pourquoi localise t-on les poissons à ces endroits de l étang? Résumé: Dans un étang, la......des poissons est influencée par la teneur en... de l'eau.

9 2. Rôle de la végétation Problématique: Comment les végétaux influencent la concentration en dioxygène d'un milieu? Exercice : l'oxygénation d'un milieu aquatique par les végétaux A la lumière, les végétaux chlorophylliens contribuent à oxygéner le milieu. Ils favoris A la lumière, les végétaux chlorophylliens contribuent à oxygéner le milieu. Ils favorisent ainsi la respiration des animaux aquatiques Doc 1 : La couleur verte des bassins d'élevage des Gueules Rouge témoigne de l'abondance de micro-algues (phytoplancton) Le saviez-vous: Dans une goutte d'eau des étangs de l'arda, on peut observer des milliers de phytoplancton. Doc 2 : Phytoplancton présent dans l'eau des étangs.

10 Doc 3a : Expérience avec une eau potable à 30 C. Résultat obtenu: 6,4 mg/l Doc 3b : Expérience avec une eau avec micro-algues (phytoplancton) à 30 C. Résultat obtenu: 15,9 mg/l Doc 3 :Montage expérimentale pour la mesure du taux de dioxygène dissous dans l'eau en présence ou non de plancton (micro-algues). Lors de la mesure, les deux eaux étaient à 30 C et les volumes d'eau étaient identiques. 1) Comment appelle t-on les algues microscopiques et que produisent-elles durant la journée? 2) Observe le taux de dioxygène en présence d'algues ou en absence de micro-algues. Commente, en une phrase, les résultats obtenus dans les deux expériences.

11 3. Influence de l'agitation et de la température Problématique: Comment les caractéristiques du milieu (température et agitation) influencent-elles les conditions de respiration? a) L'influence de l'agitation Regarde attentivement les photos et le graphique ci-dessous : Les cours d'eau de l'île : Doc 1 :Rivière des Marsouins. Altitude : m. Doc 2 :Étang du Gol. Altitude : 1 m. Doc 3 : Bras de Ste Suzanne, Grand-bassin. Altitude : 700 m. Doc 4 : Graphique de la teneur en O2 en mg/l en fonction de l'agitation. 1) Exprime par une phrase, la relation entre l'agitation et la teneur en dioxygène (O 2) dans l'eau. 2) Classe les photos des cours d'eau du plus oxygéné au moins oxygéné.

12 b) L'influence de la température Doc 1 :Graphique de l'évolution de la teneur en O 2 en fonction de la température. 1) Exprime par une phrase la relation qui existe entre la température et la teneur de l'eau en en dioxygène (O2). Résumé: La teneur en... dans l'eau dépend de la... et de l'...du milieu. En fonction de la... et l'... des cours d'eau la répartition des... sera influencé.

13 4. Influence de l'homme sur l'oxygénation du milieu aquatique Doc 1 : Le principe d'une centrale nucléaire Une centrale nucléaire est une usine produisant de l électricité à partir de la réaction nucléaire. Le principe d'une centrale nucléaire est celui d'une machine à vapeur. Pour produire de l électricité, la centrale nucléaire fait chauffer de l'eau à haute température. L'eau devient de la vapeur. La vapeur va alors faire tourner des roues (comme un bateau à vapeur). Le mouvement des roues va permettre de produire de l'électricité. Cette vapeur d'eau est alors refroidie afin qu'elle redevienne liquide puis réinjectée dans le circuit. Centrale nucléaire Compartiment étanche contenant: Vapeur d'eau à refroidir Eau froide Lac, rivière, océan Eau chaude Doc 2 :Prélèvement d'eau dans l environnement pour le refroidissement de l'eau du réacteur 1) Quel est l'impact du rejet de l'eau réchauffé dans le cours d'eau? 2) Quel est l'impact sur la teneur en dioxygène du cours d'eau et sur la répartition des espèces Dossier exercice sur la respiration en milieu aquatique conçu par le CED/ES et basé sur les exercices de Pierre Delacroix aquatiques?

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