Les besoins nutritifs des animaux et des plantes vertes

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1 Chapitre 1 V Livre de l élève pp Les besoins nutritifs des animaux et des plantes vertes Extrait du programme* / Correspondance avec le manuel Connaissances et compétences associées Unités Attendus de fin de cycle : Expliquer l origine de la matière organique des êtres vivants Relier les besoins des plantes vertes et leur place particulière dans les réseaux trophiques. Besoins des plantes vertes. Identifier les matières échangées entre un être vivant et son milieu de vie. Besoins alimentaires des animaux. V Unité 2 pp Les besoins nutritifs des plantes vertes V Unité 3 pp Les besoins nutritifs des animaux V Unité 1 pp La production de matière par les êtres vivants V Unité 3 pp Les besoins nutritifs des animaux Choix pédagogiques Ce chapitre 1 s inscrit dans la continuité du chapitre 9 («Le développement des êtres vivants»). En effet, dans le chapitre 9, il était notamment question de montrer que les êtres vivants présentent une croissance mesurable par un suivi régulier de leur taille et/ou de leur masse. Les élèves vont découvrir ici que cette croissance est conditionnée par l absorption de certains éléments nutritifs (matière minérale et/ou organique) permettant une production de matière par les êtres vivants. Le chapitre 1 s inscrit dans le thème 2 du programme de cycle 3 de Sciences et Technologie : «Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent». Cette partie du programme est l occasion de mobiliser des compétences telles que la lecture de tableau, la lecture et la construction de courbes sur graphique, et de travailler certaines étapes de la démarche scientifique, comme l élaboration d hypothèses et la mise en place d expérimentations. Pour commencer V p. 142 du livre élève Un nombre. À mettre en lien avec l Unité 1. Des images. La première est à mettre en lien avec l Unité 2, la seconde avec l Unité 3. Ces documents peuvent être complétés par la vidéo Euronews sur l alimentation animale avec des déchets alimentaires : *BO spécial, n 11, 26 novembre 215. Une fiche d exploitation de cette vidéo est disponible sur le site : Unités V pp du livre élève L unité 1 met en évidence le lien entre la nourriture, la croissance et la production de matière par un être vivant. Les doc. 1 et 2 font le lien entre l augmentation de la taille et de la masse des phasmes, et la diminution de la masse des feuilles de lierre lors de l élevage. Le doc. 3 interroge sur l origine de l augmentation de la masse d un plant de blé alors que la masse de la terre n a pas changé lors de la culture. Ces interrogations seront résolues par l étude de l unité 2. Le doc. 4 compare la production de matière d une marmotte avant et après son hibernation, permettant de lier la production de matière à la nourriture consommée au cours des saisons. Le doc. 5 montre la production de matière au cours du temps par l analyse des cernes du bois. L unité 2 a pour objectif de faire identifier aux élèves les besoins nutritifs des plantes vertes. Contrairement à une idée véhiculée par nombre de nos élèves, les plantes ne se «nourrissent» pas d eau et de terre. Les doc. 1, 2 et 3 présentent un mode de culture hors-sol. L analyse de ce document montre que les plantes cultivées dans ce type d exploitation ne se développent pas dans la terre. L Homme contrôle et régule artificiellement l ensemble des éléments indispensables à la croissance des plantes vertes, mais cela n est pas sans certains inconvénients. Édition Belin

2 L évaluation du socle commun et des compétences travaillées Codage Composante du socle 1 Compétence travaillée 2 Place dans le chapitre (livre élève) [D1] [D1.1] Comprendre, s exprimer en utilisant la langue française à l oral et à l écrit [D1] Rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions en utilisant un vocabulaire précis V Unité 1 : Ta mission, 3 et 4 p. 145 V Unité 2 : Ta mission 1 p. 147 V Unité 3 : Ta mission 2 et 3 p. 149 V Exercices : 4 p. 152, 5 p. 153 et 7 p. 154 [D1.3] Comprendre, s exprimer en utilisant les langages mathématiques, scientifiques et informatiques [D1.3] Exploiter un document constitué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme simple) V Unité 1 : Ta mission, 1 p. 145 V Unité 2 : Ta mission 3 et 4 p. 147 V Exercices : 6 p. 153, 8 p. 154 et 9 p. 155 [D4] [D4] Prélever et traiter l information utile [D4] Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques V Unité 1 : Ta mission, 2 p. 145 V Unité 2 : Ta mission 2 p. 147 V Unité 3 : Ta mission 1, 2 et 3 p JO du 2 avril BO spécial n 11, 26 novembre 215 Édition Belin 216 Le doc. 4 rassemble plusieurs éléments destinés à concevoir en classe avec les élèves une série d expérimentations pour tester un à un les besoins nutritifs. Un outil idéal pour travailler avec les élèves les étapes de la démarche expérimentale. Le doc. 5, à mettre en relation avec le doc. 4, compile l ensemble des expérimentations réalisables avec le matériel proposé et donne les résultats obtenus après 2 jours. L unité 3 présente les besoins nutritifs de divers animaux présents dans l environnement des élèves. L objectif étant, d une part, de montrer les relations alimentaires qui s établissent entre les êtres vivants formant des chaînes alimentaires et, d autre part, de souligner la place particulière occupée par les plantes vertes comme premier maillon de ces chaînes alimentaires. Les doc. 1, 2 et 3 s appuient sur l exemple de la chouette effraie pour étudier la manière dont il est possible de reconstituer son alimentation à partir de l analyse des restes de son repas. Le doc. 4 regroupe les indices de repas de différents animaux et les relations alimentaires qui s établissent entre certains d entre eux. Quelques conseils pratiques Unité 1 NB : dans le manuel élève, l unité de la longueur des phasmes donnée dans le tableau doc. 2 est le centimètre. Pour effectuer les mesures de masse des phasmes, il faut prendre une balance de précision à au moins,1 g près. Pour mesurer la masse de lierre consommée, peser le lierre avant de le donner aux phasmes, puis au bout de quelques jours. Il ne faut pas oublier de faire un témoin avec la même quantité de lierre (dans un autre terrarium) pour évaluer la perte de masse par déshydratation. Un site internet académique pour s entraîner à poser une hypothèse et à la tester : log/6eme/origine-matiere/omhtmlexport/site/ activite1_2/activite1_2.htm Tout sur les élevages d insectes sur le site de l Office pour les insectes et leur environnement (OPIE) : Unité 2 Les expérimentations peuvent être réalisées en classe ou comme devoir à la maison. Il est aussi intéressant de demander aux élèves de réaliser un suivi quotidien de l évolution de chacune des expériences et de réaliser des mesures de croissance. Nous vous conseillons d utiliser différents types de graines de lentilles, de blé, de radis pour montrer l uniformité des résultats. Une animation qui permet aux élèves de cycle 3 de concevoir et schématiser virtuellement une expérience sur les besoins des plantes : plantes/besoins_plantes.htm Unité 3 Ne pas hésiter à faire construire aux élèves diverses chaînes alimentaires (dans l océan, au temps des dinosaures, etc.) pour montrer la place particulière occupée par les végétaux. Pour découvrir une dissection virtuelle de pelote de réjection d une chouette effraie : pelote/#accueil.html Chapitre 1 Les besoins nutritifs des animaux et des plantes vertes 43

3 Corrigés des Missions Unité 1 V pp du livre élève 1. Doc. 1 et 2 Graphiques faits à partir des données du doc. 2 : Évolution de la longueur d un phasme en fonction du temps Évolution de la masse de 1 phasmes en fonction du temps Longueur moyenne d un phasme (cm) Masse de 1 phasmes (g) Doc. 1 à 3 Hypothèses possibles : la croissance des phasmes provient des feuilles de lierre consommées ; la croissance des plants de blé est liée à la consommation de l eau (car les plants sont arrosés régulièrement), mais pas à la terre car la masse de la terre ne varie pas ; la croissance des plants de blé est liée à la lumière (car les pots sont placés près de la fenêtre). 3. Doc. 4 et 5 La masse de la marmotte augmente quand elle consomme de la nourriture à la belle saison ; sa masse diminue lorsqu elle hiberne et ne mange rien durant cette période. De même, on constate que le pin produit de la matière, visible par les cernes de bois qu il forme au cours des saisons. Les êtres vivants, comme la marmotte et le pin, sont donc des producteurs de matière. 4. Conclusion La croissance d un animal ou d une plante verte est liée à sa production de matière, à partir des éléments nutritifs prélevés dans le milieu. Lorsque l être vivant ne se nourrit plus, il ne fabrique plus de matière, ce qui se traduit notamment par une perte de masse. Unité 2 V pp du livre élève 1. Doc. 1 à 3 L analyse des doc. 1 et 2 montre des plantes qui se développent sur un support neutre (comme du polystyrène). Les racines ne reposent pas dans la terre, mais dans un milieu nutritif qui leur apporte l ensemble des éléments indispensables à leur développement. De plus, le doc. 3 montre que les cultures hors-sol sont plus productives que les cultures traditionnelles dans la terre. On peut aussi renvoyer au doc. 3 de l unité 1, qui montre que la masse de la terre ne varie pas, alors que les plants de blé produisent de la matière. 2. Doc. 4 On pourra constituer quatre groupe : le groupe 1 teste l influence de l eau ; le groupe 2 teste l influence des sels minéraux ; le groupe 3 teste l influence de la lumière ; le groupe 3 teste l influence du dioxyde de carbone. Chaque groupe doit également mettre en place une expérience témoin à titre de comparaison. 3. Doc. 6 La comparaison des résultats de l expérience témoin et de l expérience 1 montre que la croissance de l ensemble des plants est ralentie en l absence de sels minéraux. Cela montre que les sels minéraux sont indispensables au développement d une plante verte. La comparaison des résultats de l expérience témoin et de l expérience 2 montre que la croissance de l ensemble des plants est ralentie en l absence de lumière, mais surtout que les plants ont perdu leur coloration verte. Cela montre que la lumière est indispensable au développement d une plante verte. La comparaison des résultats de l expérience témoin et de l expérience 3 montre que la croissance de l ensemble des plants est légèrement ralentie en l absence de dioxyde de carbone. Cela montre que le dioxyde de carbone est indispensable au développement d une plante verte. La comparaison des résultats de l expérience témoin et de l expérience 4 montre que tous les plants sont morts en l absence d eau. Cela montre que l eau est indispensable au développement d une plante verte. 4. Conclusion Pour leur croissance, les plantes vertes n ont besoin que d eau, de sels minéraux, de dioxyde de carbone et de lumière. Cela correspond bien à la définition d un producteur primaire (= organisme qui produit sa propre matière organique à partir de matière minérale). Édition Belin

4 Édition Belin 216 Unité 3 V pp du livre élève 1. Se fait manger par Jacinthe Fruit du chêne Escargot Campagnol Grive musicienne Chouette effraie 2. Au sein des trois chaînes alimentaires, la plante verte occupe le premier maillon. C est leur production de matière organique à partir de matière exclusivement minérale qui permet aux animaux de répondre à leurs propres besoins nutritifs 3. Contrairement aux plantes vertes qui consomment toutes de la matière minérale, il existe une très grande variété de besoins alimentaires chez les animaux. Certains consomment des végétaux, d autres des animaux et d autres des animaux et des végétaux. Néanmoins, tous les animaux ne peuvent se développer qu en consommant de la matière organique provenant d autres êtres vivants associée à de la matière minérale (de l eau et de l air). Corrigés des exercices J utilise mes compétences 4. a-2 ; b a. Des raisons permettant d expliquer l absence de plantes vertes dans la grotte Chauvet sont : l absence de lumière ; la température trop basse. b. Des raisons permettant d expliquer la présence de pelouses à cet endroit du désert sont : un arrosage artificiel ; la présence naturelle d eau dans cette zone désertique, comme c est le cas des oasis présentes dans le désert du Sahara. 6. a. Évolution de la masse d une truite en fonction du temps, à différentes températures. Masse d une truite (en g) Eau à 8 C Eau à 15 C Eau à 18 C b. La production de matière chez la truite dépend de la température de l eau. Il lui faut une eau à 15 C pour avoir une production de matière optimale. 7. a. Les indices prouvant la production de matière par le chêne-liège sont «à partir de l écorce produite par le chêne-liège», «l arbre produit une écorce», «l arbre renouvelle son écorce». b. Un chêne-liège produit le liège nécessaire à la fabrication des bouchons au bout de 39 ans (3 ans + 9 ans). c. Sachant que la durée de vie d un chêne-liège correspond en moyenne à 12 prélèvements d écorce, que le premier a lieu au bout de 39 ans et les autres tous les 1 ans, on peut estimer la durée de vie de cet arbre à 149 ans (39 ans ans). 8. Voici des exemples de chaînes alimentaires que les élèves peuvent proposer (plus ou moins complètes) d après le tableau donné dans l exercice : Pomme (fruit du pommier) Fleur de pommier Fleur de pommier Se fait manger par 9. a ,5 2 1 Guêpe Chenille du paon du jour Mésange charbonnière Mésange charbonnière Âge (en mois) b. Un graphique est un mode de représentation simple à analyser pour suivre l évolution de la croissance d un être vivant. Il est facile de se rendre compte si la croissance est lente ou rapide, régulière ou irrégulière, si elle présente des périodes de stabilité, etc. Chapitre 1 Les besoins nutritifs des animaux et des plantes vertes 45

5 Exercices complémentaires 1. Tirer l information d un texte Nouvelle recrue pour les agriculteurs : les drones De plus en plus de coopératives agricoles dans le monde expérimentent l utilisation de drones. Au-dessus de champs de blé ou de colza, un drone survole l ensemble de la parcelle en quelques minutes. Il est muni de capteurs qui enregistrent la lumière réfléchie par les végétaux, et un logiciel dresse une carte précise des zones souffrant d un manque d apport en azote. Un déficit du sol en certains sels minéraux se traduira par un développement plus faible des plants et une récolte moins importante. L objectif de cette nouvelle technologie pour l agriculteur est de repérer rapidement les carences en azote d une parcelle afin d y répandre une dose d engrais azoté adaptée et de manière ciblée. a. Quel est le rôle de l azote dans les cultures de blé et de colza? b. Explique en quoi l utilisation de drones permettrait aux agriculteurs de réduire leur utilisation d engrais. 11. Mettre en relation les données d un texte et d un tableau Des ourses noires en hibernation Des scientifiques ont suivi des femelles ours pendant plusieurs mois, dans deux secteurs différents. Le secteur 1 est constitué d une forêt de feuillus avec des chênes et des hêtres. Le secteur 2 est constitué d un peu de feuillus, mais surtout de conifères, comme les sapins. Grâce à leur réserve de graisse accumulée sous la peau avant l hiver, les femelles peuvent donner naissance à des oursons et les allaiter pendant leur hibernation. Les données des scientifiques sont rassemblées dans le tableau suivant. moyenne des femelles gestantes* au début de l hiver moyenne des femelles gestantes à la fin de l hiver des oursons à 1 an Secteur 1 75, 52,5 18,7 Secteur 2 65,8 46, 15,3 *Une femelle gestante est une femelle qui attend un ou plusieurs oursons a. Pour chaque secteur, compare la masse des femelles au début et à la fin de l hiver. b. Précise l origine des différences observées entre la masse des femelles du secteur 1 et la masse de celles du secteur 2 en début d hiver. c. Propose une hypothèse pour expliquer les différences de masse des oursons des deux secteurs. Édition Belin

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