PARTIE 1 : RESPIRATION ET OCCUPATION DES MILIEUX DE VIE Chapitre 1 : La respiration dans des milieux de vie différents ? Doc. d’appel : photo chiens de traîneaux avec vapeur d’eau. Q : Quel est le phénomène observé sur cette photo ? R : respiration, air, oxygène… Q : A quoi correspond la buée que l’on voit autour des chiens ? R : de l’air rejeté Q : De quoi est composé cet air rejeté ? R : dioxyde de carbone Q : Quelle est la nature du dioxyde de carbone ? R : un gaz Q : Existe-il d’autre(s) gaz qui interviennent lors de la respiration ? R : oxygène Q : Est-ce que tous les êtres vivants respirent ? et les végétaux ? R : oui Problème : Comment se fait la respiration ? I – La respiration des êtres vivants 1) - La respiration dans l’air a) – Chez les animaux Problème : Comment vérifier qu’un animal respire dans l’air ? Activité 1 : La respiration chez le Ténébrion Objectifs : - s’informer en identifiant les étapes d’une démarche expérimentale - communiquer par un tableau et un graphique - raisonner en exploitant des résultats expérimentaux Démarche expérimentale : - Hypothèse : si le ténébrion respire, il prélève du O2 dans l’air et rejette du CO2. Alors, s’il est placé dans un bocal fermé, la composition de l’air doit changer. Dispositif expérimental : enceinte fermée, oxymètre, eau de chaux, ténébrion Protocole expérimental : à élaborer ensemble et à schématiser Capteur à O2 oxymètre Eau de chaux Ténébrions Expérience témoin Expérience avec ténébrions - Résultats : tableau + graphique Temps O min 10 min 20 min 3O min Quantité de O2 dans l’enceinte avec les ténébrions (en %) Quantité de O2 dans l’enceinte de l’expérience témoin (en %) GRAPHIQUE : Quantité de 02 en fonction du temps Fiche méthode à faire - Interprétation : La quantité de O2 dans l’enceinte a diminué avec le temps. L’eau de chaux dans le tube s’est troublée alors que dans l’expérience témoin l’eau de chaux est restée limpide. Du CO2 a donc été rejeté. Conclusion : Dans l’air, les ténébrions ont absorbé du O2 et ils ont rejeté du CO2. Définitions : Oxymètre (ou sonde à oxygène) : instrument qui permet de mesurer la quantité de dioxygène. Eau de chaux : réactif qui se trouble en présence de dioxyde de carbone CO2. Expérience témoin : c’est un montage qui sert de référence dans une expérience. FAIT MAIS SANS L’EAU DE CHAUX faire une nouvelle activité pour mise en évidence du rejet de CO 2. Démarche expérimentale : cahier élève - Hypothèse : si le ténébrion respire, alors, si on le place dans un bocal fermé, la quantité de O2 dans le bocal doit diminuer. Dispositif expérimental : enceinte fermée, oxymètre, ténébrions Protocole expérimental : à élaborer ensemble et à schématiser RAJOUTER LE MONTAGE TEMOIN : COMMENCER L’EXPERIENCE DES LE DEBUT DU COURS Capteur à O2 oxymètre Eau de chaux Ténébrions Expérience témoin - Expérience avec ténébrions Résultats : tableau + graphique Temps O min 10 min 12 min 15 min 25 min 3O min Quantité de O2 dans l’enceinte avec les ténébrions (en %) 20,8 20,3 19,9 19 ,7 19,4 19,1 20,9 20,9 20,9 20,9 20,9 20,9 Quantité de O2 dans l’enceinte de l’expérience témoin (en %) - Interprétation : La quantité de O2 dans l’enceinte avec les ténébrions a diminué avec le temps alors qu’elle est restée constante pour l’expérience témoin. Conclusion : Dans l’air, les ténébrions consomment du O2. Définitions : Oxymètre (ou sonde à oxygène) : instrument qui permet de mesurer la quantité de dioxygène. Expérience témoin : c’est un montage qui sert de référence dans une expérience. GRAPHIQUE : Travail à faire à la maison ou en classe En vous aidant de votre livre p. 198, et du tableau des résultats obtenus en classe (Activité 1 : la respiration chez le ténébrion), tracez sur le graphique suivant les courbes montrant l’évolution de la quantité de dioxygène dans l’enceinte en fonction du temps. Placez la quantité de dioxygène (en %) sur l’axe des ordonnées et le temps (en min.) sur celui des abscisses Vous donnerez un titre au graphique. Vous tracerez en vert la courbe de l’expérience témoin et en bleu la courbe de l’expérience avec les ténébrions. Vous noterez la légende. % de dioxygène dans l’enceinte 20,8 20,4 20,0 19,6 19,2 18,8 0 min min temps 10 min 15 min 20 min 25 min Légende : …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Titre :… Variation de la quantité de 02 en fonction du temps…………………………………………………………… Fiche méthode p. 198 30 Q : Est-ce que le dioxygène est le seul gaz qui intervient dans la respiration (cf. doc. d’appel) R : non, il y a aussi du CO2. Q : donc, on peut supposer que les ténébrions ont rejeté du CO2 ? R : oui Q : comment montrer que l’on rejette du CO2 quand on respire ? R : on peut mesurer la quantité de CO2 rejetée dans une enceinte fermée Q : oui, mais on peut aussi faire autrement, car il existe un produit chimique : l’eau de chaux, qui est limpide et qui réagit avec le CO2, en se troublant. Problème : Comment montrer que l’on rejette du CO2 quand on respire ? Activité 2 : La respiration chez l’homme Objectifs : - raisonner et réaliser en appliquant un protocole pour vérifier une hypothèse - communiquer en schématisant un dispositif expérimental - raisonner en exploitant des résultats expérimentaux Le dioxyde de carbone est un gaz qui peut être mis en évidence en utilisant un produit chimique, l’eau de chaux. L’eau de chaux en présence de CO2 se trouble : elle devient blanchâtre. Conception du protocole expérimental ensemble, avec le dispositif : eau de chaux, tubes à essai Penser au témoin. FAIRE LES EXPERIENCES. - Hypothèse : si l’on rejette du CO2 en respirant, alors l’eau de chaux doit se troubler lorsque l’on expire dans un tube qui contient de l’eaux de chaux. Schématiser les expériences et noter le résultat. - Protocole expérimental et résultats : Expérience 1 : un élève inspire dans un tube contenant de l’eau de chaux INSPIRATION l’eau de chaux reste incolore EXPIRATION Expérience 2 : un élève expire dans un tube contenant de l’eau de chaux l’eau de chaux se trouble Définitions : Eau de chaux : réactif qui se trouble en présence de dioxyde de carbone CO2. Conclusion : Dans l’air, en respirant, les animaux rejettent du dioxyde de carbone. Q : Et pour les végétaux, comment cela se passe ? eau de chaux blanchâtre Travail à faire à la maison ou en classe en autonomie (selon le temps) Comment vérifier qu’un végétal respire ? - Faire la même démarche expérimentale que celle réalisée en cours pour les ténébrions. - Formuler l’hypothèse. - Ecrire un court texte expliquant le protocole expérimental. - Faire le tableau pour noter les résultats ( 0 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min). b) - Chez les végétaux Problème : Comment mettre en évidence la respiration d’un végétale ? Activité 3 : La respiration chez l’endive Objectifs : - raisonner en appliquant un protocole pour vérifier une hypothèse - communiquer en rédigeant un texte NE PAS FAIRE L’EXPERIENCE : DIRE QU’ON L’A FAITE ET QUE LES RESULTATS SONT LES SUIVANTS DEMARRER L’EXPERIENCE pendant travail élève Faire la même démarche expérimentale que précédemment. Formuler l’hypothèse. Ecrire un court texte expliquant le protocole expérimentale. Penser au témoin. Faire le tableau des résultats. Interpréter les résultats et conclure. Hypothèse : si l’endive respire, elle prélève du O2 dans l’air et rejette du CO2. Alors, si on la place dans un bocal fermé, la composition de l’air du bocal doit changer. Protocole expérimental : On a placé des endives et un tube rempli d’eau de chaux dans une enceinte fermée, reliée à un oxymètre. On a fait un montage témoin, c’est-à-dire le même montage sans mettre les endives. On a mesuré la quantité de dioxygène présente dans les deux enceintes au début de l’expérience, puis toutes les 10 minutes. Résultats : L’eau de chaux s’est troublée seulement dans l’expérience avec les endives. Temps Quantité de O2 dans l’enceinte (en %) Quantité de O2 dans l’enceinte témoin (en %) 0 min 5 min 10 min 15 min 2O min Conclusion : Les endives, qui sont des végétaux, absorbent du O2 et rejettent du CO2 dans l’air qui les entoure. Travail à faire à la maison ou en classe Pour les champignons : exercice 6 p. 24 Q : Est-ce que seuls les organismes vivant dans l’air respirent ? R : non Q : Comment font les animaux aquatiques alors ? R : certains viennent respirer à la surface, et les autres « respirent » dans l’eau Q : Comment cela est possible ? 2) - La respiration dans l’eau EN EVALUATION Problème : Comment montrer qu’un être vivant respire dans l’eau ? Activité 4 : La respiration chez le Poisson rouge Objectifs : - s’informer en comprenant un dispositif expérimental - raisonner en exploitant des résultats expérimentaux Formuler l’hypothèse. Hypothèse : Si un poisson qui vit dans l’eau respire, alors, il prélève du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone dans son milieu. Lire principe de l’expérience p.16 Travail à faire à la maison ou en classe (selon le temps) + vérification dans contrôle Activité 4 : La respiration chez le poisson rouge On a mesuré et reporté sur un graphique, la quantité de dioxygène contenu dans l’eau d’un aquarium en absence et en présence d’un poisson rouge. La température est maintenue constante à 20° C pendant toute la durée de l’expérience. Pour les deux expériences, compléter dans le tableau la quantité de dioxygène dissous dans l’eau aux temps indiqués, puis relier les points des deux courbes. Temps en min 0 5 10 Expérience n°1 mg/L mg/L mg/L Expérience n°2 mg/L mg/L mg/L Décrire le résultat observé dans l’expérience n°1 : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Comment appelle-t-on l’expérience n°1 : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Conclusion : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Décrire le résultat de l’expérience n°2 : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Conclusion : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Conclusion : Le poisson rouge prélève du dioxygène dans l’eau qui l’entoure. Q : Qu’a-t-on mis en évidence avec cette expérience ? R : la diminution du dioxygène dans l’eau Q : Et pour le dioxyde de carbone ? R : avec l’eau de chaux……… Q : Oui, mais l’eau de chaux est toxique pour le poisson. Il existe un autre réactif : le rouge de crésol…… Livre p. 17 doc. b Faire rouge de crésol maintenant EN EVALUATION Définitions : Rouge de crésol : réactif de couleur rouge qui jaunit en présence de dioxyde de carbone Expérience : On a prélevé de l’eau du bocal contenant le poisson rouge au début de l’expérience et 15 minutes plus tard, et on l’a fait réagir avec du rouge de crésol ; on observe les résultats : - avec l’eau du début de l’expérience, le rouge de crésol reste rouge - avec l’eau prélevée 15 minutes après, le rouge de crésol devient jaune Conclusion : Le poisson rouge rejette du dioxyde de carbone dans l’eau. Bilan : Chez les végétaux comme chez les champignons et les animaux, la respiration est un double échange de gaz qui consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone. Q : Tous les êtres vivants respirent, pourtant on a vu que certains vivaient dans l’eau et d’autres dans l’air. Comment cela est-il possible ? R : des poumons, branchies etc.…… II – Les organes et les comportements respiratoires des êtres vivants Problème : Comment les êtres vivants peuvent-ils occuper différents milieux de vie ? Activité 5 : Organes respiratoires et milieux de vie Objectifs : - s’informer en identifiant milieux de vie et organes respiratoires Travail à faire à la maison ou en classe en autonomie Livre p. 26 à 35 1) A l’aide du livre des p. 26 à 35, du dictionnaire et de vos connaissances compléter le tableau suivant : ANIMAUX MILIEUX DE VIE Gardon Eau MILIEUX DE RESPIRATION Eau ORGANES RESPIRATOIRES Branchie Campagnol Air Air Poumon Grenouille Eau Air Poumon Argyronète Eau Air Trachée Lézard des murailles Air Air Poumon Criquet Air Air Trachée Têtard (triton) Eau Eau Branchies Escargot Air Air Poumon Limnée Eau Air Poumon Rouge-gorge Air Air Poumon Ephémère Air Air Trachée Nèpe Eau Air Trachée Dictionnaire : nèpe nèpe [nεp] nèpe nom commun - féminin ( nèpes ) 1. ZOOLOGIE insecte carnivore et prédateur des eaux stagnantes d'Europe et d'Asie, au corps large et plat doté d'un tube respiratoire abdominal Synonyme: scorpion d'eau gardon gardon gardon nom commun - masculin ( gardons ) 1. ZOOLOGIE : EN ICHTYOLOGIE poisson d'eau douce de la famille des cyprinidés, comestible, grégaire et omnivore, et que l'on trouve dans les étangs et les lacs triton triton triton nom commun - masculin ( tritons ) 2. ZOOLOGIE petit amphibien urodèle (de la famille des salamandridés), au corps allongé et à la queue aplatie, qui vit dans les eaux douces de l'hémisphère Nord [Remarque d'usage: le triton est souvent confondu avec la salamandre, dont il est proche] les tritons sont carnivores éphémère éphémère [efemεʀ] éphémère nom commun - masculin ( éphémères ) 1. ZOOLOGIE insecte dont la durée de vie est de quelques heures des éphémères aux ailes fines et transparentes limnée limnée [limne] limnée nom commun - féminin ( limnées ) S'écrit aussi: lymnée 1. ZOOLOGIE petit mollusque gastéropode d'eau douce à respiration pulmonaire les limnées d'un étang 2) Ces différents êtres vivants peuvent être classer en trois groupes, lesquels ? Et quels sont les critères utilisés pour réaliser cette classification ? - Ceux qui vivent et respirent dans l’air, ex. : Rouge-gorge Ceux qui vivent et respirent dans l’eau, ex. : Gardon Ceux qui vivent dans l’eau et respirent dans l’air, ex. : Limnée Conclusion : Les organismes vivants qui prélèvent le dioxygène présent dans l’air ont une respiration aérienne (ex : campagnol, grenouille ou nèpe). Les organismes vivants qui prélèvent le dioxygène dissous dans l’eau ont une respiration aquatique (ex : poisson). 1) - Les organes respiratoires pour respirer dans l’eau Problème : Où et comment se font les échanges respiratoires chez les poissons ? Activité 6 : Les organes pour respirer dans l’eau Objectifs : - raisonner en reliant la circulation d’eau et la respiration du poisson Livre Activité 2 p. 29 Q : Pourquoi a-t-on fait cette expérience ? Q : Alors, que voit-on ? Circulation d’eau chez le poisson 1) Compléter le schéma en indiquant par des flèches le mouvement de l’eau chez le poisson et légender avec les mots suivants : opercule ouvert – bouche fermée – bouche ouverte – opercule fermé. bouche ouverte bouche fermée opercule fermé opercule ouvert mouvement d’eau 2) Compléter les phrases ci-dessous avec les mots suivants : courant – ouies – opercules - bouche L’eau entre par …la bouche… et ressort par …les ouïes……… . Ce …courant…… d’eau est créé par les mouvements respiratoires de la bouche et des …opercules……… . Définitions : Opercules : plaque rigide mobile, située de chaque coté de la tête des poissons et recouvrant les branchies. Ouïe : fente située de chaque coté de la tête des poissons. Transparent avec mouvements d’eau et composition de l’eau avant et après son passage au travers des branchies. Q : Que constate-t-on quant à la teneur en gaz de l’eau entrant et l’eau sortant ? Conclusion : Les animaux qui vivent et respirent dans l’eau présentent une circulation d’eau qui s’effectue grâce à des mouvements respiratoires. La composition de l’eau est modifiée après son passage dans les branchies : elle est très appauvrie en dioxygène et enrichie en dioxyde de carbone. Problème : Quel rôle jouent les branchies dans les échanges respiratoires ? Livre p. 31 Pour les branchies : les filaments branchiaux (ou lames branchiales) sont riches en vaisseaux sanguins (couleur rouge). Le sang de la branchie et l’eau de la cavité branchiale ne sont séparés que de quelques centièmes de millimètres. Q : Rechercher deux caractéristiques des branchies qui facilitent les échanges respiratoires avec l’eau. - vascularisation - finesse de la membrane : filaments très minces Conclusion : Les branchies sont les organes respiratoires qui permettent les échanges gazeux respiratoires chez les animaux respirant dans l’eau. Ils prélèvent, grâce à leurs branchies, le dioxygène dissous dans l’eau et y rejettent le dioxyde de carbone. On dit que ces animaux ont une respiration branchiale. Définitions : Branchies : organes respiratoires permettant les échanges entre l’eau et le sang . 2) - Les organes respiratoires pour respirer dans l’air Q : Dans le tableau on a vu qu’il existait deux types d’organes pour respirer dans l’air. R : poumons et trachées Activité 7 : Les exemples de la souris et de l’escargot Objectifs : - s’informer en identifiant les organes respiratoires Livre p. 32 1) Lieux d’entrée de l’air qui pénètre dans l’organisme : narines ou bouche et pneumostome 2) Nommer les organes respiratoires de la souris et l’escargot : trachées, bronches Les poumons sont les organes respiratoires de la souris et de l’escargot. Définitions : Poumon : Organe respiratoire permettant les échanges gazeux entre l’air et l’organisme. Activité 8 : L’exemple du criquet Objectifs : - s’informer en identifiant les organes respiratoires Livre p. 33 ou TP 1) Que sont les stigmates ? = Orifices des trachées qui s’ouvrent et se ferment régulièrement et qui permettent le passage des gaz. 2) Quelle est la particularité de la respiration trachéenne par rapport à la respiration avec des branchies ou des poumons ? L’air arrive directement aux organes, alors qu’avec les poumons ou les branchies, les gaz sont transportés dans un liquide, le sang. Définitions : Trachée : Organe respiratoire en forme de tube ramifié apportant l’air directement aux organes de l’insecte. Bilan : Les animaux à respiration aérienne possèdent des trachées (comme les insectes) ou des poumons (comme les mammifères et certains mollusques). Ces organes respiratoires leur permettent d’échanger avec l’air les gaz respiratoires. Certains animaux aquatiques ont des poumons et doivent donc respirer à la surface de l’eau. Leur milieu de respiration n’est donc pas leur milieu de vie. Les animaux occupent divers milieux de vie grâce à des organes respiratoires différents (poumons, trachées, branchies) et des comportements respiratoires variés. Schéma-bilan Delagrave p. 99