II1 Activité 2 Problème : Comment les animaux récupère le dioxygène de leur milieu nécessaire à la formation d énergie? Des exemples d appareil respiratoire Co.3 Appréhender, explorer et expliquer des notions en Sciences de la vie et de la Terre : le vivant et son évolution. Situation de départ : On a vu que les animaux ont besoin de matière organique pour produire de l énergie qui provient de la digestion mais ils ont besoin aussi de dioxygène. Le but est de comprendre comment les animaux prélève du dioxygène dans leur milieu. On va prendre l exemple de 3 animaux diférents : les vers de farine (insectes), les poissons (animal aquatique) et l espèce humaine. Consignes 1 A partir de l atelier 1 ou 2, réaliser la dissection de l animal puis réaliser un dessin d observation de ce qu on voit au microscope. 2 Avec l ensemble des documents, compléter le tableau. 3 A partir de l atelier 3 et des manipulations avec le professeur, compléter également le tableau. 4 Découper les 3 schémas complétés et les placer sur le schéma-bilan puis rajouter les légendes adéquates. Compétences Exigences Conseils Se mettre par groupe de 4 et réaliser la dissection pour réaliser la consigne (La.4 Mé.1 Mé.2 Ad.2 Ad.4 Dé.4) Analyser bien les documents pour compléter le tableau. (La.1) Expliquer la notion d échange et de surface d échange. (La.1) (La.4) Trachée chez les insectes Branchies chez les poissons Poumons chez l espèce humaine Description de l appareil respiratoire Description de la surface d échange Tableau de comparaison des appareils respiratoires de 3 animaux
Atelier n 1 : La respiration aérienne chez les insectes Exemple des vers de farine Document 1 : Les trachées et surface d échange Les insectes comme les vers de farine, les asticots ou encore les criquets utilisent un système sophistiqué de trachées. L air entre par les stigmates et circule dans un réseau de trachées et trachéoles qui le conduisent aux divers organes. Des mouvements de l abdomen assurent le transport de l air. La circulation de l air est favorisée par des sacs aériens. Les échanges gazeux entre les trachéoles et les organes se forment au niveau de surfaces d échanges (de très nombreuses trachéoles et une épaisseur très faible entre l intérieur de la trachéole et l organe soit 0,05 µm). Document 2 : Trachées d insectes à la loupe (à gauche) et au microscope (à droite) Document 3 : Protocole de dissection d asticot ou de ver de farine Repérer les stigmates, voie d entrée de l air dans les trachée (voir ci contre). On peut utiliser une loupe simple ou une loupe binoculaire. Couper la tête de l animal.
Découper la carapace du ver de farine dans le sens de la longueur de la tête à l abdomen. Découper un petit carré de carapace aux ciseaux (sur l un des côtés). Rincer le morceau dans l eau avec la pince. Déposer le morceau sur une lame puis recouvrir d une lamelle. Observer au microscope. Trachée Trachéole Observation microscopique d un ensemble de trachée et trachéoles d un ver de farine (x150)
Document 1 : Les branchies Atelier n 2 : La respiration aquatique chez les poissons Les poissons utilisent un système respiratoire adapté au milieu aquatique : les branchies. Ce sont des structures constituées d un arc osseux et de flaments branchiaux. Chaque flament est couvert de fnes lamelles contenant des petits vaisseaux sanguins. Les branchies récupèrent 70 à 90 % du dioxygène dissous dans l eau. L eau circule entre les lamelles branchiales. Ouïe Opercule Document 2 : Branchies et surface d échange Il y a 4 branchies derrière chaque opercule du poisson (soit 8 branchies). Chaque branchie est formée de 2 lames. Chaque lame est formée de nombreux flaments branchiaux couverts de lamelles branchiales qui sont irriguées par des vaisseaux sanguins. Ces vaisseaux vont transporter le dioxygène dans le sang. Ainsi on a la formation d une grande surface d échange (nombreuses Circulation de l eau lamelles et une épaisseur très fne entre le milieu aquatique et le sang soit 0,5 µm).
Document 3 : Dissection de branchies de poissons Couper l opercule à l aide de ciseaux, en descendant le plus près possible de l œil et de la bouche. Dégager totalement l opercule et remarquer les branchies rouges car irriguées par le sang. Dégagez une branchie en coupant l'os vers le haut et le bas. Découper très fnement une lamelle branchiale et la mettre entre lame de verre et lamelle de verre. Observer au microscope. Lame branchiale Vaisseaux sanguins Lamelle branchiale Observation microscopique d un lamelle branchiale de poisson (x150)
Atelier n 3 : La respiration aérienne chez l être humain Document 1 : L appareil respiratoire humain L appareil respiratoire de l espèce humaine est un ensemble former par les voies aériennes supérieures (nez, bouche, gorge, larynx), les voies aériennes inférieures (trachées, bronches, bronchioles, alvéoles) avec les vaisseaux sanguins formant les poumons et les muscles respiratoires (muscles intercostaux et diaphragme). Le diaphragme et les muscles intercostaux permettent de faire gonfer les poumons pour faire rentrer l air et les dégonfer pour faire sortir l air (voir maquette du professeur). On parle de ventilation. Cavité nasale Epiglotte Pharynx Larynx Trachée Bronche Poumon droit Diaphragme Muscle intercostal Document 2 : Exemple d un appareil respiratoire d un autre mammifère Voir au bureau du professeur. Document 3 : La circulation d air dans les poumons Trajet de l air rentrant (l air sortant suit le trajet inverse)
Document 4 : Alvéole pulmonaire et surface d échange Lorsqu on suit les voies bronchiques, on débouche sur des petits sacs qu on appelle sacs alvéolaires. Chaque sac alvéolaire est formé par des alvéoles pulmonaires. Chaque sac alvéolaire permettent de contenir 1 cm³ d air. C est au niveau des alvéoles que les vaisseaux sanguins arrivent. Lorsqu on met bout à bout toutes les alvéoles des deux poumons, on obtient une surface de d échange entre l air et le sang de 145 m² (soit presque la taille d un terrain de tennis). L épaisseur entre l air et le sang est de 0,5 µm environ : On peut observer cette énorme surface d échange au microscope (utiliser les microscopes et les lames minces distribuées par le professeur) : Observation d alvéoles pulmonaires humaines au microscope (x400)