Sommaire. Séquence 2. Séance 1. Séance 2

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1 Sommaire Séquence 2 Si tu compares deux milieux aquatiques, tels qu un étang et l océan Atlantique, tu te doutes qu ils sont différents pour certaines caractéristiques : la température de l eau, la luminosité (l étang peut être à l ombre), la salinité... Mais, si tu étudies un même milieu (un lac, un étang...) au cours d une journée, d une année ou plus, tu vas, également, constater que certaines caractéristiques varient. Ainsi, du jour au lendemain, il peut y avoir des modifications qui peuvent, par exemple, entraîner la mort de poissons par centaines. Problématique : Comment des variations de l environnement peuvent-elles influer sur l occupation des milieux par les êtres vivants? Séance 1 La respiration influence l occupation d un milieu par les êtres vivants Séance 2 L Homme peut modifier les conditions de respiration des milieux de vie 24 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

2 séance 1 Séquence 2 Séance 1 La respiration influence l occupation d un milieu par les êtres vivants Il ne te sera plus demandé à partir de cette séquence d aller vérifier tes réponses dans le livret de corrigés ; tu dois le faire systématiquement lorsque tu as terminé un exercice. je m interroge N as-tu pas entendu la nouvelle? Les poissons d une rivière meurent en grand nombre! Est-ce un problème de respiration? Tu viens de voir que, selon les animaux, les organes respiratoires sont différents et que cette diversité permet aux animaux d occuper des milieux différents. Mais ces milieux peuvent varier très rapidement! Les échanges gazeux respiratoires peuvent-ils être à l origine d une occupation différente d un même milieu? Exercice 1 : [Ra Formuler une hypothèse explicative] Le journaliste Carl Seine d un quotidien local a décrit ce qu il a vu. «Hier, dimanche 26 juillet 2009, Arthur et Édouard, deux frères, pêcheurs assidus, sont allés comme tous les dimanches s installer sur le bord de leur cours d eau préféré. Mais au lieu de trouver des poissons vivants en grand nombre, ils ont été confrontés à un cimetière flottant de poissons» Chacun des deux pêcheurs avancent des explications différentes auprès du journaliste. «Tandis qu Arthur avance que le développement d une espèce végétale dans cette partie de la rivière est à l origine de l hécatombe, Édouard préfère voir dans la semaine passée, qui fut caniculaire (pic de température : 35 C), une cause probable expliquant la mort massive des poissons.» À partir de l extrait de l article, propose une ou des causes explicatives possibles de la mort des poissons dans cette rivière. [Sélectionner des informations] Exercice 2 : [Ra Concevoir un protocole pour tester une hypothèse] Si les échanges respiratoires sont à l origine d une occupation d un milieu, alors les causes de la modification de ce milieu peuvent modifier ces échanges. Ainsi, les causes avancées par Arthur et Édouard peuvent-elles entraîner un manque de dioxygène dans le milieu aquatique, qui serait à l origine de la mort des poissons? Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 25

3 Séquence 2 séance 1 Dans un premier temps, nous allons nous intéresser à l hypothèse d Édouard. Nous allons chercher à savoir si, comme il le propose, la canicule peut engendrer un manque de dioxygène, qui serait à l origine de la mort des poissons. Quatre élèves : Julie, Amélie, Pierre, et Paul proposent chacun un protocole expérimental pour tester cette hypothèse. Le tableau ci-dessous te présente les protocoles des quatre élèves. Protocole de Julie Eau chaude Protocole d Amélie Eau chaude Eau froide Protocole de Pierre Eau froide avec des poissons Protocole de Paul Eau froide avec des poissons Eau chaude avec des poissons La sonde oxymétrique permet de mesurer la quantité de dioxygène (un gaz présent dans le milieu dont le symbole est O 2 ). La mesure s affiche sur l écran de l oxymètre. Quel est celui d entre eux qui propose un protocole recevable? Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir de schémas d expériences] Si la question te pose un problème, va voir l annexe «Besoin d aide?» en fin de séquence Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

4 séance 1 Séquence 2 Exercice 3 : [C Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] Les résultats présentés ci-dessous correspondent à ceux du protocole d Amélie (protocole retenu) qui cherche à savoir si la canicule est la cause du problème de respiration des poissons (dû au manque de dioxygène). Test Protocole Mesures de la teneur en dioxygène (en %) Protocole d Amélie Eau froide (22 C) Eau chaude (34 C) 8,2 6,9 Le technicien, lui, a fait des expériences complémentaires. Il a mesuré la teneur en dioxygène à des températures comprises entre 22 et 34 C. Ses résultats sont présentés sur le graphique ci-dessous. Teneur en dioxygène (en %) Température (en C) Graphique représentant l évolution de la teneur en dioxygène de l eau (en %) en fonction de la température de l eau (en C) À partir des résultats obtenus par le technicien, rédige un compte-rendu (pour tes camarades absents) afin de répondre à la question : est-ce que la canicule est une cause possible au problème de respiration des poissons? Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir d un graphique (une courbe)] Si tu as des problèmes pour faire ce compte-rendu, aide-toi de la fiche «Lire une courbe» dans l annexe «Outils méthodologiques» à la fin du livret. Si la question te pose un problème, va voir l annexe «Besoin d aide?» en fin de séquence Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 27

5 Séquence 2 séance 1 Exercice 4 : [Ra Tester une hypothèse pour répondre au problème posé] Arthur pense que la présence de végétaux chlorophylliens est à l origine du problème de respiration des poissons. À partir de tes connaissances, indique si l hypothèse d Arthur peut être validée ou non. [Mettre en relation des informations] Si la question te pose un problème, va voir l annexe «Besoin d aide?» en fin de séquence. j e retiens La température de l eau, mais aussi son agitation, influent sur l oxygénation des milieux aquatiques. Ainsi, plus la température de l eau est élevée, plus la teneur en dioxygène est faible. De plus, plus l eau est agitée, plus la teneur en dioxygène est élevée. Ainsi, les caractéristiques d un milieu de vie déterminent les conditions de respiration et influencent la répartition des organismes vivants. Parfois, les caractéristiques d un milieu peuvent être modifiées (par exemple, de fortes températures peuvent engendrer une augmentation de la température de l eau). Ces modifications peuvent entraîner la disparition de certaines espèces d êtres vivants et modifier la biodiversité du milieu concerné. À connaître : oxygénation : quantité de dioxygène dissous dans l eau. espèce : ensemble d individus qui se ressemblent, qui peuvent se reproduire entre eux et dont la descendance est fertile (féconde). biodiversité : richesse en espèces animales et végétales d un milieu de vie. Pour aller plus loin Exercice 5 Lors d une sortie scolaire, des élèves ont découvert une rivière verte! Ils avaient les mêmes connaissances que toi et se sont donc dit qu il devait y avoir beaucoup de poissons! Après tout, la présence de végétaux augmente la quantité de dioxygène dissous dans l eau. Donc, plus il y a de végétaux, plus il y a de dioxygène et plus les poissons respirent bien! Problème, le temps du déjeuner, les élèves ont sorti les cannes à pêche et rien! Pas un poisson de pêché ni même vu Ces élèves ont alors décidé d étudier cette partie de la rivière pour répondre à la question : pourquoi n y a-t-il pas de poissons bien qu il y ait des végétaux? 28 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

6 séance 1 Séquence 2 Après des recherches documentaires et des mesures, voici les résultats qu ils ont obtenus. Teneur en dioxygène (en %) Couverture végétale (en %) Année Graphique représentant l évolution de la couverture végétale (en %) et de la teneur en dioxygène de l eau (en %) de la rivière durant la période À partir des résultats obtenus par ces élèves, rédige un compte-rendu afin de répondre à leur question. Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir d un graphique (deux courbes)] Reporte-toi à l annexe «Besoin d aide?» si nécessaire. Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 29

7 Séquence 2 séance 2 Séance 2 L Homme peut modifier les conditions de respiration des milieux de vie je m interroge Grâce à ta démarche expérimentale, tu as pu mettre en évidence que l hypothèse d Édouard était validée. La mort des poissons de cette rivière peut être expliquée par une diminution de la teneur en dioxygène, due à une élévation de la température de l eau. De plus, si tu as fait l exercice «Pour aller plus loin» de la séance précédente, tu as pu apprendre que jusqu à un certain point l augmentation de la quantité des végétaux verts entraîne une augmentation de la teneur en dioxygène dans l eau. Après une certaine valeur, l augmentation de la couverture végétale entraîne une diminution de la teneur en dioxygène. Suite à cela, un journaliste a interviewé Victoire, une écologiste très impliquée dans le nettoyage des rivières de la région. Elle est furieuse ; voici ses propos : «Villages, villes et usines déversent quotidiennement des eaux usées dans les cours d eau. Ces eaux contiennent des déchets domestiques industriels (plastiques, produits toxiques, engrais ) qui entraînent le développement de certains végétaux au détriment d autres, déséquilibrant ces écosystèmes. À terme, des végétaux, des animaux périssent en masse! L observation d Arthur et d Édouard le prouve : une centaine de poissons sont morts dans cette rivière!». Victoire pose également le problème concernant l implantation d une centrale nucléaire sur les bords de ce cours d eau : «Quant aux centrales nucléaires, leurs rejets modifient l équilibre des milieux dans lesquels ils sont déversés». Dans un premier temps, nous allons essayer de comprendre si Victoire a raison et si les activités de l Homme peuvent influer sur les conditions de vie (teneur en dioxygène de l eau) des poissons. Les activités humaines peuvent-elles modifier la teneur en dioxygène du milieu et ainsi agir sur l occupation des milieux par les organismes vivants? 30 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

8 séance 2 Séquence 2 Exercice 6 : [I Rechercher des informations, les extraire, les organiser] Schéma de la localisation de la centrale nucléaire de Chinon ainsi que des deux stations d étude Les tableaux ci-dessous présentent les mesures réalisées sur la température de l eau de la Loire en amont et en aval de la centrale de Chinon, avant et après l implantation de la centrale. Remarque : afin de refroidir les tours d une centrale nucléaire, de l eau fraîche est prélevée dans un cours d eau, puis circule dans les tours et est rejetée dans le cours d eau. Tableau présentant les températures moyennes (en C) de la Loire après l implantation de la centrale Période de l année Janvier mars Avril juin Juillet septembre Octobre décembre Température au niveau de la station A (en amont) (en C) Température au niveau de la station B (en aval) (en C) Tableau présentant les températures moyennes (en C) de la Loire avant l implantation de la centrale au niveau des deux stations d étude Période de l année Janvier mars Avril juin Juillet septembre Octobre décembre Température au niveau de la station A (en amont) (en C) Température au niveau de la station B (en aval) (en C) Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 31

9 Séquence 2 séance 2 Afin d avoir une meilleure visualisation de l évolution de la température, représente la courbe (en rouge) des températures de la station B après implantation de la centrale nucléaire de Chinon. Pour t aider, ci-dessous les deux axes sont placés. [Construire une courbe] Si tu as des problèmes pour construire cette courbe, aide-toi de la fiche «Tracer une courbe» dans l annexe «Outils méthodologiques» à la fin du livret. Température (en C) Janvier - Mars Avril - Juin Juillet - Septembre Octobre - Décembre Période de l'année Légende :.... Titre :..... Trace également sur ce graphique les courbes des températures : de la station B avant implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en vert), de la station A avant implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en bleu), de la station A après implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en noir). [Construire une courbe] 32 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

10 séance 2 Séquence 2 Exercice 7 : [C Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] À partir de l étude du graphique que tu viens de construire, réponds à la question : quelle est la conséquence de l installation d une centrale nucléaire sur la température de l eau d une rivière? [Utiliser des informations à partir d un graphique] Si tu as des difficultés, reporte-toi à l annexe «Besoin d aide?». Exercice 8 : [I Rechercher des informations, les extraire, les organiser] Tableau présentant deux espèces de poissons et quelques caractéristiques de leur milieu de vie. Localisation du milieu de vie Caractéristiques du milieu de vie Exigence vis-à-vis de la teneur en dioxygène du milieu - eau très agitée Truite fario - en amont, près de la source - teneur en dioxygène comprise Teneur en dioxygène supérieure à 7 mg/l. entre 10 et 12 mg/l Brème commune - en aval, près de l embouchure - eau très calme - teneur en dioxygène comprise entre 4 et 6 mg/l Teneur en dioxygène supérieure à 4 mg/l. Utilise les informations apportées par le tableau pour montrer que la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d eau. [Utiliser des informations issues d un tableau] Si cette question te pose un problème, va voir l annexe «Besoin d aide?». Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 33

11 Séquence 2 séance 2 Exercice 9 : [Ra - Argumenter] Victoire n a pas été très convaincante pour expliquer l incidence de l installation d une centrale nucléaire sur la modification de l occupation du milieu aquatique par les poissons en aval de la centrale, alors à toi de l aider. Au vu de tes connaissances acquises sur la respiration des poissons, le rôle de la température dans l oxygénation de l eau et l implication des activités humaines dans le changement des conditions des milieux de vie, explique les répercussions de l installation d une centrale nucléaire sur l occupation du milieu par les poissons vivant dans la rivière située à proximité. [Organiser les informations pour les utiliser] Si la question te pose un problème, va voir l annexe «Besoin d aide?» en fin de séquence. j e retiens 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 ainsi sur la biodiversité. 34 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

12 séance 2 Séquence 2 Je teste mes connaissances Exercice Complète la grille de mots croisés à l aide des définitions suivantes : a) Être vivant pouvant influencer la répartition des organismes vivants aquatiques. b) Plus elle est importante, plus la teneur en dioxygène dissous est élevée. c) Groupe d êtres vivants à branchies qui peuplent les milieux aquatiques. d) Plus elle est importante, moins la teneur en dioxygène dissous est élevée. e) Richesse d un milieu de vie en espèces animales et végétales. 2- Trouve le mot caché puis définis-le. c d a b e mot caché X Y Pour aller plus loin Exercice 11 Lors d une sortie scolaire, une classe observe un barrage dont la construction vient tout juste d être terminée et qui a provoqué la formation d un lac en amont. Chaque élève reçoit une fiche de renseignements présentant trois documents (numérotés de 1 à 3). Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 35

13 Séquence 2 séance 2 Document 1 : Rivière avant la construction du barrage Rivière après la construction du barrage Zone avant le barrage Zone après le barrage Agitation* Normale Normale Aucune Teneur en dioxygène de l eau à la surface (en mg/l) Teneur en dioxygène de l eau en profondeur (en mg/l) Nombre d espèces de poissons Type d espèce de poissons Rivière Lac *Agitation : turbulence permettant des échanges gazeux entre les eaux de surface et les eaux en profondeur. Légende Sens d écoulement de la rivière Échelle : 1 km Document 2 : carte de la région avant la construction du barrage Zone en amont du barrage Zone en aval du barrage Légende Sens d écoulement de la rivière Barrage Échelle : 1 km Document 3 : carte de la région après la construction du barrage 36 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

14 séance 2 Séquence 2 Utilise les documents précédents pour expliquer pourquoi il n y a plus de poissons dans la zone après le barrage, puis propose une solution pour améliorer leurs conditions de vie dans cette zone. [Formuler une hypothèse explicative, faire preuve de responsabilité environnementale] Si la question te pose problème, reporte-toi au «Besoin d aide?». Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 37

15 Séquence 2 ANNEXE «Besoin d aide?» Séance 1 Exercice 2 Tout d abord, rappelle-toi que tout protocole visant à vérifier une hypothèse ne doit tester qu un paramètre et doit comporter deux expériences : une expérience avec le paramètre testé et un «témoin de l expérience» sans ce paramètre. Ainsi, si on veut tester l influence d un animal, il faut : - une expérience avec cet animal - et un témoin de l expérience sans cet animal. Si on veut tester l hypothèse de la chaleur, il faut : - une expérience avec de l eau chaude - et un témoin de l expérience avec de l eau froide. Exercice 3 1- Compare la teneur en dioxygène d une eau froide à celle d une eau chaude (voir le tableau). Rappel : pour comparer, tu dois utiliser des expressions telles que «plus faible que», «plus élevé que» 2- Décris l évolution de la teneur en dioxygène de l eau entre 22 C et 34 C (voir le graphique). 3- Pour conclure, décris, par une phrase simple, l évolution de la teneur en dioxygène de l eau en fonction de la température de l eau puis indique si la canicule peut être une cause possible au problème de respiration des poissons. Exercice 4 1- Si les poissons respirent mal, c est qu il leur manque un gaz respiratoire. Lequel? 2- Les végétaux chlorophylliens respirent-ils comme les poissons? 3- Placés en présence de lumière, les végétaux chlorophylliens (verts) produisent un gaz. Lequel? Utilise tes connaissances ou réalise une recherche sur Internet ou dans un livre (dictionnaire ) pour trouver la réponse. 4- Sachant cela, indique si l hypothèse émise par Arthur peut être validée ou non. 38 Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

16 Séquence 2 Exercice 5 1- Comment évoluent la couverture végétale de la rivière (courbe rouge) et la teneur de l eau en dioxygène (courbe verte) entre 2005 et 2007? 2- Même question entre 2007 et Que peux-tu conclure sur la quantité de végétaux chlorophylliens dans le milieu et la teneur en dioxygène de ce milieu? 4- En conclusion, explique pourquoi il n y a pas de poissons dans la rivière bien qu il y ait des végétaux. Séance 2 Exercice 7 1- Comment évoluent les températures relevées aux stations A et B avant l installation de la centrale? 2- Comment évoluent les températures relevées aux stations A et B après l implantation de la centrale nucléaire? 3- Qu en déduis-tu quant à l impact de l installation d une centrale nucléaire sur la température de l eau d une rivière? Exercice 8 1- Cite les caractéristiques des milieux de vie de la truite fario et de la brème commune. 2- Explique pourquoi la truite et la brème ne vivent pas dans le même milieu puis conclus en indiquant si la teneur en dioxygène dissous d un milieu peut jouer un rôle dans la répartition des espèces de poissons dans un cours d eau. Exercice 9 1- Quel est l effet des rejets d eau chaude par une centrale sur la température de l eau d une rivière? 2- Quel est l effet d une augmentation de la température de l eau sur la teneur en dioxygène dissous? Cela peut-il perturber les poissons? 3- En conclusion, indique quelles sont les conséquences de l installation d une centrale nucléaire sur l occupation du milieu par les poissons. Exercice L allure de la rivière a-t-elle changé après la construction du barrage? Cela peut-il avoir une conséquence sur son peuplement? 2- La teneur de l eau en dioxygène a-t-elle changé en aval du barrage? La vie d animaux y estelle encore possible? 3- Suite à la construction du barrage, l agitation de l eau après le barrage est devenue nulle. Cela explique-t-il le manque de dioxygène dans cette eau? 4 D après toi, que faudrait-il faire pour que des poissons recolonisent la zone située juste après le barrage? Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e 39