PARTIE A : RESPIRATION ET OCCUPATION DES MILIEUX DE VIE Chapitre 1 : L unité de respiration chez les êtres vivants Constat de départ : Les êtres vivants vivent dans des milieux de vie différents (air, eau ). Un être vivant se nourrit pour grandir, se reproduit pour s assurer une descendance. Pour qu un animal enfermé dans une boîte survive, il faut y percer des trous. Pour survivre, l être vivant a besoin d un air renouvelé (échange avec son milieu). La respiration est une fonction commune à la plupart des êtres vivants. Elle permet à l'organisme de réaliser des échanges avec le milieu extérieur. L être humain, par exemple, échange de l air avec son milieu de vie. Son organe respiratoire est le poumon. Comment visualiser la respiration? Mouvements de l abdomen PROBLEME : Quels échanges les êtres vivants réalisent-ils avec leur milieu de vie? Hypothèse : Nous supposons que, tout comme l être humain, les êtres vivants respirent, c est-à-dire qu ils consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone dans leur milieu de respiration. I. Comment mettre en évidence (prouver) la respiration d un être vivant? Activité 1 : raisonner sur les échanges gazeux entre un criquet et son milieu de vie, l air (pages 12-13) 1) La quantité de dioxygène diminue dans la boîte contenant les criquets. Donc, ces derniers utilisent (consomment) le dioxygène présent dans l air de l enceinte. 2) L eau de chaux se trouble en présence des criquets. Cela signifie qu il y a une augmentation de la quantité de dioxyde de carbone dans l air de l enceinte. Donc les criquets dégagent (produisent, rejettent) du dioxyde de carbone dans l air de la boîte.
Information : l eau de chaux est un réactif, qui se trouble en présence de dioxyde de carbone. Sans dioxyde de carbone, elle reste limpide, claire, transparente. Bilan : le criquet consomme du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone dans son milieu de vie et de respiration (l air) ; il respire. L hypothèse est validée. La respiration consiste en un échange gazeux entre l être vivant et le milieu de respiration. Activité 2 : s informer sur la respiration d autres êtres vivants -Expérience 1 : (sur la paillasse du professeur) mesure de la teneur (=quantité) en dioxygène de l eau contenant un poisson à l aide d un oxymètre Résultats : En 10 minutes, la teneur en dioxygène dans l eau contenant le poisson rouge a diminué de 2,3 mg/l. (exemple de valeur obtenue lors de l expérience) Conclusion : Le poisson a dioxygène présent dans l eau. consommé du Photographie du montage expérimental -Expérience 2 : prouver la respiration d un végétal et d un champignon (recherche des montages expérimentaux par les élèves) a)
b) Résultats : l eau de chaux se trouble en présence des carottes, des champignons ou tout autre être vivant et l eau colorée monte dans le tube relié aux carottes. On en déduit que les carottes rejettent du dioxyde de carbone et consomme le dioxygène présent dans l air du tube. Conclusion : les carottes, les champignons l hypothèse est validée. ou tout autre être vivant respirent, BILAN : Tous les êtres vivants respirent. Animaux, végétaux et champignons absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Ils effectuent des échanges gazeux respiratoires avec leur milieu de respiration (milieu extérieur, l air ou l eau). Les animaux n occupent pas les mêmes milieux et pourtant respirent les mêmes gaz. Les êtres vivants terrestres qui vivent dans l air possèdent des appareils respiratoires différents : l Homme respire grâce à ses poumons. Existe-t-il d autres organes qui permettent de respirer dans l air? II. Comment les êtres vivants respirent-ils dans l air? 1) Comment respire un insecte, le criquet? Activité 3 : s informer et raisonner sur la respiration d un insecte (page 20) Les stigmates sont des orifices situés sur le côté du criquet. Si on bouche tous les stigmates d un criquet avec un peu de scotch, il meurt d asphyxie.
Observation microscopique de trachées d'insectes (Ré, I). 2/ Trachées d'insecte : Les trachées 1/ Stigmate : Le long de l'abdomen des sont de longs tubes qui sont insectes, on peut voir de petits orifices qui transparents. Ils ne sont donc pas en s'ouvrent et se ferment : ce sont des contact avec le sang : ils conduisent stigmates. C'est par là que l'air entre et l'air directement des stigmates aux sort du corps de l'animal. organes. 1) Qu est-ce qu un stigmate? D après le texte, quel est son rôle?(i) Un stigmate est un orifice situé sur l abdomen du criquet. Il permet l entrée d air dans le corps de l insecte. 2) Pour découvrir l appareil respiratoire du criquet, observez-le au microscope sur une lame préparée et réaliser un dessin d observation. (Ré, C) Légende : Dioxygène Dioxyde de carbone 3) Annoter votre dessin du système respiratoire du criquet avec les mots suivants : stigmate, trachée, trachéole. (C) 4) Indiquer sur votre dessin les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone. (Ra)
5) Dans le corps de l insecte, par quoi se prolongent les stigmates? (I) Les stigmates se prolongent par des tuyaux appelés trachées et trachéoles. L air y circule jusqu aux organes. 6) Le sang a-t-il un rôle dans la respiration des insectes? justifie ta réponse. (Ra) Le sang n a pas de rôle respiratoire car le dioxygène est amené directement aux organes par les trachées. 7) Certains animaux ayant des trachées vivent dans l eau. Comment leur comportement permet-il cela? (Ra) Le dytique se constitue une réserve d air sous ses ailes. En plongée, cet air alimentera ses trachées. Les larves de moustiques restent à la surface de l eau pour alimenter en air leurs trachées. (page 17) La nèpe : Cet insecte reste en contact permanent avec la surface pour remplir d'air ses trachées. BILAN : Chez les insectes, les gaz sont directement échangés entre les organes et l air (le sang n intervient pas). L air entre dans le corps par les stigmates, situés à la surface de l animal, puis un système de tuyaux, de longs tubes à paroi très fine, les trachées, l apportent jusqu aux organes. 2) Comment respire la grenouille, un amphibien? Activité 4 : raisonner sur la respiration de la grenouille et du ver de terre Etude de documents du livre page 14 concernant les poumons (I, Ra). 1. Votre hypothèse. Par exemple, je suppose que la grenouille possède une respiration aquatique, faisant intervenir des branchies ou un autre type d échangeur respiratoire. 2. Les expériences confirment l existence d une respiration aquatique (branchiale ou autre). 3. La peau semble être un échangeur respiratoire chez la grenouille. 4. Le ver de terre présente, comme la grenouille, une respiration cutanée. On peut remarquer, cependant, que la grenouille a une respiration aérienne et aquatique, alors que le ver de terre semble n avoir qu une respiration aérienne. 5. Les poumons sont les organes respiratoires de la grenouille.
Les poumons gonflés d'une grenouille. Les poumons ressemblent à des sacs qui peuvent se remplir d'air. Ils sont recouverts de vaisseaux sanguins. Leur paroi est très fine, ce qui facilite les échanges de gaz entre l'air et le sang. BILAN : Les poumons sont les organes respiratoires des mammifères, des oiseaux, de certains mollusques, des amphibiens et des reptiles. Chez les insectes, les échanges gazeux s effectuent directement entre l air des trachées et les organes alors que le sang sert d intermédiaire entre l air des poumons et les organes dans les autres cas. Ces deux appareils respiratoires sont adaptés au milieu aérien : ils sont invaginés dans le corps de l animal pour éviter de se dessécher. III. Comment les êtres vivants respirent-ils dans l eau? Activité 5 : comprendre la respiration du poisson par l observation (aide pages 22-23) correction du TP et du dessin d observation Les branchies d'un maquereau. Les branchies des organes sont particulièrement adaptés à la respiration en milieu aquatique : elles sont très irriguées et leur surface de contact avec l'eau est très importante (200cm² chez la truite!), ce qui facilite les échanges de gaz entre l'eau et le sang.
I.
Pour respirer, le poisson crée un courant d eau grâce aux mouvements alternés de sa bouche et de ses opercules. Le poisson respire grâce à 8 branchies rouges (4 de chaque côté de la tête) Elles se situent dans l ouïe des poissons et sont protégées par l opercule. Chaque branchie est divisée en nombreuses lamelles fines et richement vascularisées (= riches en sang) par des capillaires sanguins. Ces fines lamelles sont regroupées sur un arc osseux et représentent une bonne surface d échange. L échange de gaz respiratoire se fait entre les lamelles branchiales et le sang. BILAN : La branchie est l organe respiratoire des poissons, de certains mollusques et des crustacés. IV. Comment certains êtres vivants adaptent leur comportement au milieu de vie? PROBLEME : Certains animaux ayant des organes respiratoires aériens vivent dans l'eau. Comment font-ils pour respirer? Activité 6 : Comprendre l adaptation du comportement respiratoire à un milieu de vie Voir pages 16-17. Exercice du livre : ex 8 page 32 : 1. La patelle, le bigorneau, l arénicole et la crevette possèdent des branchies et respirent dans l eau de mer. 2. Ces animaux constituent une réserve d eau pour que leurs branchies y restent au contact durant la marée basse.
1/L'argyronète Cette araignée possède des poumons mais vit sous l'eau! Sa stratégie est d'emprisonner une bulle d'air dans sa toile. 2/La tortue de mer : Elle remonte régulièrement en surface pour remplir d'air ses poumons. BILAN : Certains animaux occupent un milieu de vie qui est différent de leur milieu de respiration. Ils doivent donc adopter un comportement respiratoire particulier pour s'approvisionner en dioxygène et pour évacuer le dioxyde de carbone. Ainsi, la diversité des appareils et des comportements respiratoires permet aux animaux d'occuper différents milieux de vie. SCHEMA BILAN (page 25): Chez les animaux, les échanges gazeux se font entre le milieu respiratoire et l'organisme par l'intermédiaire d'organes respiratoires tels que des poumons (ex. : l escargot) et des trachées (insectes seulement, ex. : le criquet) en milieu aérien et des branchies en milieu aquatique (ex. : la sardine). Remarque : Le renouvellement de l air ou de l eau au niveau des organes respiratoires est réalisé par des mouvements respiratoires.