g Partie Respiration 1 et occupation des milieux de vie · Même si cet ouvrage a été écrit dans le cadre de la mise en œuvre du programme de 1997, de nombreuses suggestions pédagogiques

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Respiration et occupation desmilieux de vie

Partie1

Y Cette partie doit permettre à l’élève de rendre compte objectivement de faits d’observationet ne doit pas faire l’objet de recherche d’explications complexes, notamment sur les modalitésde la fonction respiratoire chez les animaux. Il s’agit principalement :

- d’identifier les principales caractéristiques du fait respiratoire (double échange entre l’organis-me et son milieu de vie)

- de préciser l’organisation des principaux types d’échangeurs respiratoires rencontrés chez lesanimaux

- d’établir les relations existant entre la respiration et l’occupation des milieux de vie

- de montrer que les conditions de respiration, et donc la répartition dans les milieux de vie, peutdépendre de l’influence des activités humaines

Dans un cadre éducatif, il convient de préparer les élèves à adopter une attitude raisonnée etresponsable vis-à-vis des composantes de leur cadre de vie, en cohérence avec le projet d’édu-cation à l’environnement vers le développement durable. Par exemple, les prélèvements effec-tués dans le milieu de vie doivent permettre de préserver la biodiversité du milieu.

Y Trois chapitres sont donc proposés dans ce cadre :• le premier conduit à préciser ce qui permet d’identifier la respiration d’un être vivant dansson milieu de vie

CHAPITRE 1 : Respirer : des échanges avec le milieu de vie

• le deuxième cherche à établir les modalités de la respiration de quelques animaux, enprécisant l’organisation et la localisation de leur échangeur respiratoire

CHAPITRE 2 : Respirer dans différents milieux de vie

• le troisième établit la relation existant entre les conditions de respiration et l’occupationdes milieux de vie par les êtres vivants

CHAPITRE 3 : Conditions de respirations et occupation des milieux de vie

Y Cette partie de programme peut être abordée en début, ou encore en fin d’année, lorsque lesconditions climatiques sont compatibles avec des observations dans les milieux de vie, si l’en-seignant souhaite accompagner son enseignement d’un travail sur le terrain. Abordée dès ledébut d’année, cette partie pourra apparaître comme une transition aisée avec le programme de6e orientée vers l’étude de l’environnement proche

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Ressources pour le professeur et pour la classe

Ouvrages généraux• Physiologie animale, Physiologie des animaux…Si besoin est, l’enseignant trouvera plusieurs ouvrages de référence sur la fonction res-piratoire des animaux en relation avec leur milieu de vie. Ces ouvrages sont présentschez différents éditeurs scientifiques (publications universitaires) : De Boeck, Dunod,Nathan Université…• Manuel pratique d’Ecologie, 1984, W. Matthey & coll., Ed. Payot, LausanneToujours disponible en bibliothèque, cet ouvrage reste une référence en matièred’étude de milieu avec notamment des clés de détermination extrêmement préciseset faciles à simplifier, si nécessaire.

Publ icat ions pédagog iques• Guide pratique classe de 5e, CRDP de LorraineMême si cet ouvrage a été écrit dans le cadre de la mise en œuvre du programme de1997, de nombreuses suggestions pédagogiques restent d’actualité.

L iens avec le CM2• Sciences, cycle 3, D. Pommier et G. Simonin, Magnard 2002

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Chapitre 1 • Re spi r er : de s é c ha ng e s av e c le m i l ieu de v ie 19

Respirer : des échanges avec le milieu de vie

Manuel élève : p. 11 à 24

1■ Programme officiel (application rentrée 2006)

Durée conseillée : 3 heures, soit environ 2 semaines. Ce chapitre prend sa place dans la partie« Respiration et occupation des milieux de vie », à laquelle 8 semaines peuvent être consacrées.

■ Thème généralCe chapitre (voir la progression proposée pour cette partie dans les pages précédentes) correspond aupremier item du programme :

Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste à absorber du dioxygène et àrejeter du dioxyde de carbone.

• Objectifs de connaissancesIntentions générales

À l’échelle d’un organisme, la respiration se traduit par un échange de dioxygène et de dioxyde de car-bone avec le milieu de vie. Ce double échange, réalisé en permanence, peut être observé, mesuré. Unetelle manifestation de la respiration peut être établie pour la plupart des êtres vivants (« tous » auniveau de la classe de 5e…), quel que soit leur milieu de vie, aérien ou aquatique.

Cohérence verticaleLes instructions soulignent notamment qu’il « s’agit d’établir l’unité de la respiration » (réaliser undouble échange d’O2 et de CO2 avec son milieu environnant).On notera, dans le cadre de la cohérence verticale, deux remarques vers l’École élémentaire (fiche 13des cycles 2 et 3) et vers la Physique-Chimie, classe de 4e (air).La fiche 13 citée appartient aux Documents d’application de programmes, fiches de connaissancescycles 2 et 3 de l’enseignement primaire, produits par la Desco et diffusé par le CNDP (octobre 2002).Cette fiche est relative à la nutrition animale et humaine, respiration et circulation. On notera à ce pro-pos que la plupart des connaissances exigibles au niveau de ces classes sont reprises pour la 5e ! La res-piration y apparaît également comme une manifestation de la vie. On comprendra donc que la nou-veauté est, en classe de 5e, essentiellement d’ordre méthodologique : l’élève pourra, au travers d’ob-servations et d’expériences simples, mieux appréhender le double échange de gaz entre l’animal – oule végétal – et son milieu de vie.

Chez les végétaux comme chez lesanimaux, la respiration consiste àabsorber du dioxygène et à rejeter dudioxyde de carbone.

[École primaire : fiche 13, cycle 2 et 3]

[Physique-Chimie : air, 4e]

Reconnaître qu’un être vivant respire parl’existence de l’absorption de dioxygèneet le rejet de dioxyde de carbone dans lemilieu.

Mettre en évidence l’absorption dedioxygène et le rejet de dioxyde decarbone par un être vivant.

Ra/Re – conception et réalisation d’expérimentation assistéepar ordinateur (ExAO) pour mettre en évidence laconsommation de dioxygène par un être vivant.

Ra/Re – mise en évidence à l’aide du test de l’eau de chauxdu rejet de dioxyde de carbone pour un être vivant.

Notions - contenus Compétences Exemples d’activités

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20 Re spi r er : de s é c ha ng e s av e c le m i l ieu de v ie • Chapitre 1

Remarque : La référence à l’enseignement de l’air (composition atmosphérique) en classe de 4e enPhysique-Chimie n’est pas un réel problème puisqu’il ne s’agit là que d’un approfondissement, cesdonnées étant abordées, succinctement, au Primaire : « l’air est composé principalement de diazote(4/5) et de dioxygène (1/5) auxquels on doit ajouter quelques autres gaz en très faible quantité ». Lesnotions de solution, de mélange eau/gaz, de dissolution peuvent avoir été appréhendées… et sont auprogramme de Physique-Chimie, en classe de 5e.C’est dans ce cadre qu’un rappel concernant la composition de l’air, indispensable à la réalisation decet item, a été proposé dans la page « Pour prendre un bon départ », placée dans le manuel de l’élè-ve en tout début de partie (p. 10).

• Objectifs méthodologiques

Ce chapitre se prête facilement à la mise en place des étapes de la démarche expérimentale :– établissement d’une hypothèse à partir de données simples (constats…) ;– recherche d’une validation ou d’une infirmation de l’hypothèse par la mise en œuvre d’une expé-

rience ;– compréhension d’un dispositif expérimental ;– mise en œuvre, voire conception d’un protocole ;– saisie de résultats et exploitation critique (mise en relation avec les hypothèses initiales…).Cette première approche sera confortée dans les chapitres suivants (chapitres 2 et 3) et progressive-ment réinvestie et validée dans les autres parties du programme. À ce stade, il s’agit plutôt d’insister,auprès des élèves, sur les étapes de cette démarche qu’ils devront récupérer et en comprendre l’inté-rêt. On vérifiera donc qu’au terme de ce chapitre, les termes associés à cette démarche (hypothèse, …)sont compris.

S’informer– saisir des informationsà partir de résultatsexpérimentaux (photo-graphies, tableaux)

Réaliser– mettre en œuvre unprotocole expérimental

Communiquer– rédiger une conclusion

Raisonner– mettre en relation desdonnées– exploiter des résultatsexpérimentaux– critiquer des résultatsexpérimentaux

■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaireLes objectifs du chapitre étant de mettre en évidence des échanges de dioxygène et de dioxyde de car-bone avec le milieu extérieur à l’organisme, deux activités ont été retenues :– la première (Exploitation de documents) est organisée sur une démonstration expérimentale, nonréalisée par les élèves ni devant les élèves, des signes permettant de conclure à la respiration d’unorganisme donné, ici un être vivant respirant dans l’air ;– la seconde (Réalisation pratique) précise comment on peut mettre en évidence, en classe, qu’unorganisme respire dans l’eau.Ces compétences peuvent être acquises à partir de certaines approches expérimentales mobilisantl’ExAO pour le dioxygène et des tests chimiques simples (eau de chaux, rouge de crésol…) pour ledioxyde de carbone.

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■ Supports pédagogiques utiles

MultimédiaCassettes VHS ou DVD : - Respiration et occupation des milieux (VHS ou DVD, Jeulin) ;

- Milieu de vie et répartition des êtres vivants (VHS, Pierron) ;- La respiration du criquet (VHS, Pierron) ;- La respiration de la grenouille (VHS, Pierron) ;- Découvre la vie (approche par milieu, CD-Rom, PIerron).

Transparents Magnard, classe de 5e (2006)

InformatiqueTous les constructeurs et/ou distributeurs (Jeulin, Pierron, Sordalab…) proposent du matériel d’ExAOfixe ou portable adapté à l’enseignement en Collège. Ce matériel permet une lecture directe desmesures (affichage digital) ou leur enregistrement en fonction du temps (lecture graphique).

Matériel scientifique Petit bocal avec couvercle pour mise en place d’un oxymètre ou d’une sonde à dioxygène, oxymètreou sonde à dioxygène reliée à un système ExAO, solution de rouge crésol ou tout autre indicateurcoloré sensible aux réactions d’oxydo-réduction, seringue.Sont disponibles sur le marché des sondes simples à utiliser (air ou air/eau) et robustes, pour le dioxy-gène et aujourd’hui, le dioxyde de carbone.

Matériel vivant Poisson rouge, écrevisse…, et tout autre animal vivant en milieu aquatique, non soumis à réglementa-tion.

Sécurité et réglementationL’utilisation d’animaux vivants pour des séquences pédagogiques est réglementée. Pour des raisons derespect de l’animal en général et de la faune sauvage en particulier, mais également d’hygiène :– les prélèvements d’animaux « dans la nature » sont limités ;– les conditions d’élevage sont strictes ;– les manipulations intégrant des êtres vivants sont très encadrées.Dans ce cadre réglementaire, les manipulations présentées dans le manuel ne peuvent pas toujoursêtre effectuées en situation de classe, donc devant des élèves. S’il est tout à fait possible d’observer etd’évaluer les échanges respiratoires entre un poisson et l’eau d’un bocal, la transposition avec un petitvertébré aérien – grenouille ou petit mammifère – n’est guère possible (animal protégé, élevage inter-dit au laboratoire ou soumis à des conditions très strictes, manipulations interdites devant desélèves…) : pour ces raisons, l’activité 1 (Reconnaître qu’un être vivant respire dans l’air) est donc uneactivité organisée autour d’une exploitation documentaire ; par contre, l’activité 2 (Montrer qu’un être

Séquences

Mise en route

(0h15)

Activité 1

(1h15)

Activité 2

(1h15)

+ Bilan

(0h15)

Objectifs

• Repérer de possibles lieuxd’échanges entre un orga-nisme et son milieu de vie

• Initier l’élève aux étapesde la démarche expéri-mentale

• Appliquer à un exemplesimple les notionsacquises sur la démarcheexpérimentale

Compétences mises en œuvre

– saisir des informations

– saisir et mettre en rela-tion des informations avecun problème scientifique

– comprendre et mettre enœuvre un protocole expéri-mental

– mettre en relation unrésultat avec une hypothèse

Supports proposés

– photographies (et croquis d’aide à lalecture)

– guide d’étude expérimentale

– schéma de matériel utilisé

– photographies et tableau de résultats

– guide d’étude expérimentale

– schémas de matériel utilisé

– photographies et tableaux de résul-tats

Notions construites

– la respiration peut être identifiéecomme un double échange dedioxygène (prélèvement) et dedioxyde de carbone (rejet) avec lemilieu de vie

– voir activité 1 (notion appliquée àun milieu de vie aquatique)

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vivant respire dans l’eau) permet des observations et une mani-pulation sur le réel, qui peuvent être effectuées par les élèvesou devant les élèves : elle est donc l’occasion d’une« Réalisation pratique ».Pour plus amples informations, on se réfèrera à la brochure dif-fusée par la Desco et au site internet associé.

■ Aide à la mise en œuvre des activités

Page d’ouverture du chapitre ➥ Page 11

Photographie : Une loutre remonte à la surface après une période d’immersion. Ses narines sont lar-gement ouvertes, suggérant un échange avec l’air du milieu extérieur.Ce document, simple dans sa lecture et faisant appel à des connaissances générales des élèves (pro-gramme de l’École élémentaire, émissions télévisées sur la faune ou l’environnement), peut être faci-lement mis en relation avec les objectifs du chapitre, clairement exprimés en bas de page :Montrer qu’un être vivant respire, c’est…– mettre en évidence qu’il réalise en permanence des échanges avec son environnement– identifier les substances qui sont échangéesLa formulation de ces objectifs ne dévoile donc pas les résultats de l’étude (prélèvement de dioxygè-ne et rejet de dioxyde de carbone) mais oriente clairement le travail à effectuer.

Observer pour s’interroger ➥ Pages 12-13

Document a : Photographies d’une grenouille dans son milieu de vie. Lorsque l’animal est émergé, lesnarines s’ouvrent puis se ferment de façon périodique, suggérant des phases d’inspiration/expirationque connaissent les élèves (connaissances générales et acquis de l’École élémentaire). Le dessinaccompagnant les clichés permet d’orienter l’observation des élèves.Document b : Photographie de tortues marines échouées sur une plage de l’Atlantique. Ce spectaclede vertébrés à mode de respiration aérien (tortue, dauphins…), « noyés » lorsqu’ils sont prisonniers defilets de pêche (notamment les filets dérivants), permet d’aborder un paradoxe : comment un animalmarin ou aquatique peut-il mourir noyé ? La légende apporte des informations : nature de la mort del’animal : par noyade, c’est-à-dire introduction d’eau dans les poumons (le terme pourra être discutéavec les élèves, sa définition recherchée dans un dictionnaire…), animal prisonnier de filets l’empê-chant de remonter à la surface pour renouveler sa provision d’air.Document c : Photographie d’un criquet dans son milieu de vie (posé sur un brin d’herbe). Une obser-vation attentive, encouragée par la légende, permet de repérer sur les côtés de l’animal de petits ori-fices en contact avec l’air du milieu extérieur. Le rapprochement avec les informations apportées parle document 1 permet d’envisager des échanges (hypothèse qui reste très largement à vérifier !).Document d : Ouvertures et fermetures d’orifices au contact du milieu de vie : bouche et ouïes, asso-ciées à des mouvements de la bouche et des opercules chez un poisson d’eau douce. Ces ouver-tures/fermetures suggèrent ici encore de probables échanges entre l’animal et son milieu de vie(l’eau).Document e : Photographie d’une palourde à moitié enfouie dans le sable : de sa coquille légèrementouverte, deux longs tubes (siphons) terminés par des orifices ouverts suggèrent ici encore deséchanges avec le milieu de vie (échanges d’eau dans ce cas).

Au terme de ces observations, l’élève a validé l’idée que de nombreux êtres vivants réalisent ousont susceptibles de réaliser des échanges avec leur milieu de vie. Il reste à démontrer que ceséchanges sont réels, et que ce sont des échanges respiratoires, c’est-à-dire une entrée de dioxygè-ne et une sortie de dioxyde de carbone (double échange).

L iens ut iles– transparents Magnard

(SVT 5e) : transparents 1 et 2

– internet :www.magnard.fr/college/SVT

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Activité 1 - Respirer dans l’air ➥ Pages 14-15

• Objectifs / Intentions pédagogiquesIl s’agit ici d’aborder l’item : reconnaître qu’un être vivant respire par l’existence de l’absorption de dioxy-gène et le rejet de dioxyde de carbone dans le milieu.L’approche retenue est centrée sur l’exemple d’un animal pouvant respirer en milieu aérien, la gre-nouille.La manipulation sur cet animal vivant à des fins expérimentales étant fortement réglementée, lesauteurs proposent non pas une activité directement réalisable par les élèves mais une exploitation dedocuments. Une ouverture à quelques autres organismes (animaux et végétaux) est envisagée (docu-ment 3).Cette activité permettra d’appréhender quelques aspects et étapes de la démarche expérimentale quipourront être réintroduits et appliqués dans l’activité suivante (Réalisation pratique).

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Une expérience.La démarche est clairement affichée : un constat, permettant de formuler une hypothèse et orientantvers la mise en œuvre d’une manipulation dont le principe est présenté, comme le matériel utilisé.Le rappel du vocabulaire associé à cette démarche (hypothèse…) est effectué.Document 2 : Le dispositif expérimental.La photographie du dispositif permet aux élèves de mieux comprendre le montage réalisé et l’intérêtdu matériel utilisé. C’est également l’occasion de préciser l’importance du témoin.Document 3 : Des exemples de résultats.Si ces résultats reprennent le cas de la grenouille, ils sont élargis aux exemples de différents orga-nismes « respirant » dans l’air. On notera qu’aucune mention aux végétaux chlorophylliens n’est faite.Cette notion sera reprise et expliquée dans l’activité 2 du chapitre 3.

• Corrections des pistes de travail1. On cherche à montrer, en comparant la composition de l’air prélevé à celle de l’air rejeté, qu’un être

vivant en milieu aérien prélève du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone, ce qui fonde l’idéed’un échange de gaz entre milieu de vie et être vivant, donc d’une respiration.

2. Il y a 2,5 % de dioxygène en plus en début d’expérience dans l’air du bocal, qu’en fin d’expérience.Le résultat est inverse pour le dioxyde de carbone (simples données qualitatives vu le protocolesuivi : présence pour absence…).

3. Ce résultat valide l’hypothèse formulée.4. L’expérience sans grenouille dans le bocal est le témoin, qui, par comparaison avec les résultats

obtenus, permet de valider la réponse.5. Dans l’air, la respiration d’un être vivant peut être identifiée par la réalisation d’un double échange

« gazeux » entre l’organisme et son milieu de vie.

• Prolongements possibles, réflexions...– On peut remplacer l’utilisation d’une console ExAO par celle d’un oxymètre numérique, manuel.– La lecture des résultats est présentée ici sous une forme ponctuelle (début, fin de l’expérience… surune durée déterminée). L’enregistrement en continu n’a pas été privilégié ici, car il placerait l’élèvedevant la validation d’une autre compétence (lecture d’un graphique), alors qu’on souhaite davantageorienter le travail sur une maîtrise de la démarche expérimentale et de ses étapes.– L’utilisation de respiromètres volumétriques a été écartée ici, la compréhension des mécanismes etla lecture des résultats semblant beaucoup plus difficiles à ce stade. On pourra cependant exploiterces montages en proposant l’exercice 5 de la rubrique Pour approfondir…

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Activité 2 - Montrer qu’un être vivant respire dans l’eau ➥ Pages 16-17

• Objectifs/Intentions pédagogiquesOn propose ici de faire appréhender par les élèves, expérimentalement, qu’un être vivant en milieuaquatique respire… c’est-à-dire prélève du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone dans l’eau.Ils pourront alors mobiliser les acquis de l’activité précédente, tant sur le plan notionnel que sur le planméthodologique, et ce sur un matériel « vivant » dont l’utilisation en classe est autorisée (dans lecadre de l’étude envisagée).Cette approche, établie sur l’exemple d’un poisson d’eau douce, pourra être élargie à d’autres êtresvivant en milieu aquatique.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Principe de l’expérience.L’élève sait (objectif affiché en tête de page) qu’il s’agit d’une démonstration pratique, expérimentale. Letitre indique clairement cette option en indiquant qu’on s’intéresse ici immédiatement au principe del’expérience, dont l’hypothèse fondatrice est rappelée.Le matériel utilisé met l’accent sur le changement de dispositif concernant le repérage d’un possible rejetde dioxyde de carbone, le test de l’eau de chaux ne pouvant être réalisé sur une eau dans laquelle évo-lue l’animal (poisson).Document 2 : Exemples de résultats.Ces résultats, auxquels sont associés les éléments de protocoles suivis pour les obtenir, sont fournis endeux temps : résultats obtenus pour le poisson, élargissement à d’autres êtres vivants aquatiques.La référence à un témoin est précisée dans le tableau de résultats (2c).

• Corrections des pistes de travail1. Le bocal rempli d’eau est un milieu de vie pour l’animal, mais également un milieu dans lequel sont

évaluées les quantités de dioxygène ou la présence de dioxyde de carbone. L’oxymètre permet deconnaître ces quantités de dioxygène dans l’eau. La seringue permet le prélèvement d’une petitequantité d‘eau dans laquelle on recherche, par le possible changement de couleur du rouge de cré-sol, la présence de dioxyde de carbone. Le dispositif n’indique pas de témoin : pour l’obtenir, le mon-tage et les mesures doivent être effectués initialement, sans être vivant.

2. Sur la durée de l’expérience, la quantité de dioxygène présente dans l’eau du bocal diminue, alorsque du dioxyde de carbone y apparaît.

3. La respiration d’un être vivant dans l’eau peut être établie si l’on peut y enregistrer un prélèvementde dioxygène et un rejet de dioxyde par cet organisme.

4. Le résultat obtenu valide l’hypothèse formulée initialement.

Schéma bilan ➥ Page 19

Le schéma bilan proposé en page 19 établit que, quel que soit le milieu de vie, l’être vivant réalise avecson milieu de vie un double échange : prélèvement de dioxygène et rejet de dioxyde de carbone.Il s’agit ici d’une présentation qui insiste sur la construction du schéma bilan, dont la véritable repré-sentation est placée à droite.Sur la gauche, la représentation figurative rappelle aux élèves les résultats de l’étude. Ils peuvent alors,par la représentation schématique présentée à droite, mieux saisir ce qui fonde l’unité de la fonctionrespiratoire.Ce mode de représentation, permettant de passer du figuratif, qui mobilise facilement les acquis, auschématique, que l’on peut refaire soi-même et plus facilement apprendre et ré-utiliser, a été retenupour tous les autres schémas bilan du manuel.

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Sciences Mag ➥ Pages 20-21

Ces pages ont été conçues et écrites pour permettre une utilisation totalement autonome par lesélèves. Elles sont là pour éveiller leur curiosité, les inciter à prolonger l’étude par des recherches pluspersonnelles, à effectuer de petites manipulations, à établir des liens avec d’autres disciplines.Pour ce premier chapitre, deux thèmes sont proposés :- un thème d’histoire des sciences (point d’histoire) situant le contexte de la découverte de la com-

position de l’air ;- un thème pratique et transdisciplinaire (biologie en pratique) en relation avec le programme de chi-

mie de la classe de 5e (étude des mélanges).

■ Correction des exercices

Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin du manuel de l’élève.

Correction dans le manuel de l’élève, p. 192

Le dispositif expérimental doit réunir un montage avec animal et un montage témoin, sansanimal (voir schéma 2 p. 15).

1. La quantité de dioxygène présent dans l’eau diminue (baisse de 1,6 mg/L).2. Ce résultat est insuffisant pour parler de respiration : il faut montrer qu’il y a un rejet syn-

chrone de CO2.3. Le test de l’eau de chaux indique qu’il y a, a priori, rejet de dioxyde de carbone : il y a donc

respiration du triton dans l’eau de l’aquarium.4. Il faudrait en effet disposer d’un témoin (aquarium sans triton avec test de l’eau de chaux

négatif) pour conclure à une respiration aquatique du triton : il faudrait donc prévoir uneréaction témoin.

1. On cherche à montrer qu’un poisson prélève dans son milieu de vie (l’eau du bocal) dudioxygène.

2. La schématisation (bocal avec ou sans poisson, bocal rempli d’eau, capteur de dioxygèneplongeant dans l’eau…) permet de vérifier si l’élève tient compte des informations del’énoncé, et d’elles seules.

3. Le montage B est un montage témoin : il montre que sans poisson, la composition de l’eauen dioxygène ne varie pas. Ce qui indique que le poisson peut être considéré comme l’élé-ment responsable du prélèvement de dioxygène.

4. Les résultats valident donc l’hypothèse : le poisson prélève dans son milieu de vie du dioxy-gène (ce qui n’autorise pas à dire qu’il respire puisqu’on ne dispose pas de données concer-nant le dioxyde de carbone).


1. On cherche à préciser que les champignons rejettent du dioxyde de carbone dans leurmilieu de vie (air du bocal).

2. a. Il faudrait montrer que les champignons prélèvent du dioxygène.b. Le montage (accompagné de son témoin…) doit réunir : un bocal, un bouchon percé

d’un trou dans lequel on glisse le capteur (sonde à dioxygène).3. Avec un tel résultat, on peut conclure à la respiration des champignons dans l’air.

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5

4

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1

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Respirer dans différents milieux


2

■ Thème généralCe chapitre traite du second item du programme :La diversité des appareils et des comportements respiratoires permet aux animaux d’occuper différentsmilieux de vie.


Chez les animaux, les échanges gazeux se font entre l’organisme et l’air ou l’eau, par l’intermédiaired’organes respiratoires tels que les poumons, les branchies ou les trachées.Chez certains animaux aquatiques, les échanges respiratoires se font avec l’air grâce à des comporte-ments particuliers. Il ne s’agit pas, a priori, d’avoir une approche exhaustive de la respiration chez lesanimaux : les organes à étudier sont clairement identifiés. La référence à d’autres modes de respira-tion (cutanée ou tégumentaire notamment) n’est pas exigible ce qui n’exclut pas un ré-investissementdes connaissances à d’autres exemples (voir exercices).

Cohérence verticaleL’existence d’organes (poumons, branchies) au niveau desquels ont lieu les échanges gazeux a été éta-blie dans le programme du cycle 2 de l’école primaire (fiche de connaissances n°13 de l’enseignementprimaire). Il en est de même pour la nature des échanges qui a fait l’objet du chapitre 1. À l’exceptionde la notion de trachée, les connaissances nouvelles sur les organes mis en jeu sont donc limitées.

Chapitre 2 • Re spi r er da ns d i f f é r ents m i l ieu x 27

■ Programme officiel (application rentrée 2006)

Durée conseillée : 3 heures, soit environ 2 semaines.Ce chapitre est l’occasion d’identifier les structures au niveau desquelles sont réalisés les échangesgazeux respiratoires, d’en noter la diversité. Il s’agit d’établir une relation entre cette diversité,l’existence de comportements respiratoires et l’occupation des milieux.

La diversité des appareils et descomportements respiratoires permet auxanimaux d’occuper différents milieux.

[Physique-Chimie : l’eau dans notreenvironnement, 5e]

Chez les animaux, les échanges gazeux sefont entre l’air ou l’eau et l’organisme parl’intermédiaire d’organes respiratoires telsque poumons, branchies, trachées.

Relier l’organe et le comportementrespiratoire d’un animal à son milieu derespiration et au milieu de vie.

Réaliser une dissection permettant demettre en évidence un organe respiratoire.

Réaliser une observation d’organerespiratoire en utilisant une loupebinoculaire ou un microscope.

Ra - mise en relation, dans un tableau, d’animaux avec leurmilieu de respiration, leur milieu de vie et leurs organesrespiratoires.

I- recherche des organes respiratoires chez différentsanimaux.

I- observation de divers comportements respiratoires.

Ra - positionnement des animaux étudiés dans laclassification actuelle.

Notions - contenus Compétences Exemples d’activités

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28 Re spi r er da ns d i f f é r ents m i l ieu x • Chapitre 2

La nouveauté réside essentiellement dans :– l’observation des organes respiratoires chez des animaux très divers alors que l’étude a été limitéeaux animaux vertébrés à l’école primaire ;– l’observation des comportements permettant d’établir un lien entre milieu de vie, milieu de respira-tion et nature de l’organe respiratoire mis en jeu. La mise en évidence expérimentale d’une circulationd’eau ou d’air complète cette démarche ;– la méthodologie : mise en œuvre de protocoles expérimentaux (mise en évidence d’une circulationd’eau), réalisation de dissections ou d’observations au microscope.

TransversalitéLa composition de l’air déjà abordée au cours des cycles 2 et 3 de l’école primaire, reprise au premierchapitre, sera consolidée en classe de 4e dans le cours de physique-chimie. Le fait que des substancesinitialement à l’état gazeux peuvent se dissoudre dans l’eau a lui aussi été envisagé à l’école primaireet est re-précisé en classe de 5e dans le cadre du chapitre intitulé « mélanges aqueux » (partie A « L’eau dans notre environnement. Mélanges et corps purs », programme de physique-chimie).

• Objectifs méthodologiquesComme le précédent, ce chapitre se prête aussi à la mise en place des étapes de la démarche expéri-mentale : établissement d’une hypothèse à partir de données simples, d’observations…, mise à l’épreu-ve de l’hypothèse par l’expérience, mise en œuvre d’un protocole ou lecture de résultats, critique desrésultats obtenus. Cependant, ce chapitre est surtout l’occasion, comme le précisent les instructionsofficielles, de réaliser une dissection et d’effectuer une observation au microscope. Il permet aussid’initier les élèves à la présentation de résultats expérimentaux ou de données d’observation sous laforme d’un tableau à double entrée (réinvestissement de compétences abordées au chapitre précé-dent). Dans ce cadre, une fiche méthodologique « Lire, exploiter et construire un tableau » a été intro-duite à la fin du manuel de l’élève. Cet objectif méthodologique a déjà fait l’objet d’une approche aucycle 3, dans le cadre du programme de mathématiques mais d’une façon plus restreinte (lire untableau et non pas le construire).

■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaireLes objectifs du chapitre étant de mettre en évidence l’occupation de différents milieux par les ani-maux grâce à des appareils et des comportements respiratoires, quatre activités ont été retenues :– l’activité 1 (Exploitation de documents) est organisée à partir de données d’observation sur l’exis-tence d’un courant d’eau chez le poisson, choisi pour l’étude de la respiration dans l’eau, ce qui conduità la recherche d’organes impliqués dans les échanges respiratoires situés le long du trajet de l’eau ;– l’activité 2 (Réalisation pratique) est placée dans la continuité de la précédente : elle permet, à par-tir d’une dissection, de localiser et d’observer les branchies, organes respiratoires du poisson ;– l’activité 3 (Exploitation de documents) présente la diversité des organes respiratoires chez les ani-maux qui vivent et respirent dans l’air ;– l’activité 4 (Exploitation de documents) présente une grande diversité d’animaux aquatiques etaériens, ce qui conduit à établir que des comportements respiratoires permettent chez certains ani-maux d’effectuer des échanges respiratoires avec un milieu qui n’est pas leur milieu de vie.

S’informer– saisir des informations(photographies, croquis,textes)

Réaliser– réaliser une dissection

Communiquer– réaliser un croquislégendé– réaliser un schémafonctionnel– réaliser un tableau àdouble entrée– rédiger une conclusionécrite

Raisonner– mettre en relation lesinformations– comparer des résultats – formuler une conclu-sion

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MultimédiaCassettes en prêt gratuit au CNDP « La vie de la mare », et de nombreuses cassettes sur un animaldonné (la loutre, le gammare, le crocodile, la moule, …)

Matériel scientifique Bleu de méthylène ou tout autre colorant non toxique,cuvette et matériel de dissection, microscopes et/ouloupes binoculaires, lampes.

Matériel vivant Poisson rouge, écrevisse, aquarium d’eau de mer ou d’eaudouce avec divers animaux invertébrés.

Sécurité et réglementationLes observations et les manipulations sur le poissonvivant doivent être effectuées dans des conditions res-pectant la réglementation (Droits et respect de l’animal).Les dissections sont réalisées à partir d’animaux morts etachetés avec des informations de traçabilité.


Page d’ouverture du chapitre ➥ Page 25

Photographie : fait exceptionnel chez les araignées, l’argyronète mène une vie entièrement aquatique.Cependant, ses poumons ne lui permettent pas de respirer l'oxygène dissous dans l'eau des étangsqu'elle habite. Elle tisse une cloche de soie qui retient l'air qu'elle rapporte de la surface, accroché aux

Séquences

Mise en route

(0h15)

Activité 1

(0h15)

Activité 2

(1h00)

Activité 3

(0h45)

Activité 4

(0h30)

+ Bilan

(0h15)

Objectifs

• Identifier un milieu devie et rechercher s’il existeun lien entre le milieu devie et le lieu des échangesrespiratoires entre l’orga-nisme et ce milieu de vie

• Mettre en évidence, chezle poisson, un courantd’eau respiratoire entre lemilieu de vie et les bran-chies

• Identifier l’organisationfonctionnelle des bran-chies

• Rechercher les lieuxd’échanges respiratoiresentre divers animaux etleur milieu de vie

• Montrer qu’un animalvivant en milieu aquatiquepeut avoir une respirationaérienne



– Mettre en relation desinformations

– saisir et mettre en rela-tion les informations

– construire progressive-ment un schéma fonction-nel

– réaliser une dissection

– construire un schémafonctionnel

– mettre en relation desinformations obtenues àdifférentes échelles


– construire un tableau àdouble entrée

Supports proposés

– photographies

– guide d’étude

– schéma explicatif

– photographies

– guide d’étude

– schéma de matériel utilisé

– photographies et croquis d’aide àla lecture

– photographies

– photographies

Notions construites

– les branchies sont des organes situéssur un courant d’eau ; elles réalisent deséchanges respiratoires avec ce courant

– les branchies offrent une large surfaced’échanges avec le courant d’eau qui lestraverse

– en milieu aérien, les échanges respira-toires s’effectuent au niveau des pou-mons, ou des extrémités de trachées

– Les animaux vivant en milieu aqua-tique peuvent respirer dans l’air et pos-sèdent poumons ou trachées

L iens ut iles– Transparents Magnard (SVT 5e) :transparents 3 et 4

– Internet : http://basesdoc.crdp-poi-tiers.cndp.fr/bcdimmf/bcdimmf.dll

De nombreux articles de périodiquesprésents dans la plupart des CDI decollège, qui peuvent être obtenus eneffectuant une recherche par mots-clés.

– Site Magnard :www.magnard.fr/college/SVT

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soies de son abdomen.Ce document présente à l’élève un animal dont d’autres espèces lui sont familières mais en milieu ter-restre : la particularité de l’argyronète bien visible sur la photographie est de vivre en milieu aquatiqueà l’intérieur d’un dispositif sur lequel il conviendra de s’interroger. La mise en relation avec les objec-tifs du chapitre, clairement exprimés en bas de page, peut ainsi facilement être effectuée :Montrer comment un animal respire dans son milieu de vie, c’est…– déterminer où se font les échanges respiratoires ;– comprendre comment se réalisent ces échanges.La formulation de ces objectifs ne dévoile en rien les résultats de l’étude (nature des organes respira-toires, milieu de vie et milieu des échanges respiratoires différents) mais oriente clairement le travailà effectuer.


Document a : Photographies de loutre en milieu aquatique et en milieu aérien. L’animal passe ainsid’un milieu à un autre : la légende apporte une information en précisant que la remontée à la surfaceest indispensable, ce qui permet d’orienter les élèves vers une respiration de la loutre en milieu aérienbien que la loutre puisse rester très longtemps sous l’eau.Document b : Photographie de larves de moustiques en position de vie. La notion de larve pourra êtrerapidement abordée avec les élèves de façon à relier le document proposé au moustique qui leur estfamilier. Ici encore, la discussion pourra être menée autour du milieu de vie de ces larves et le milieuavec lequel s’effectuent les échanges gazeux de la respiration. Le croquis accompagnant les clichéspermet aux élèves de préciser leurs observations afin de préciser à la fin de l’étude le rôle du tube res-piratoire.Document c : Photographie de têtard de triton. Le rapport entre têtard et triton sera précisé en pre-nant appui sur les connaissances de l’élève concernant le têtard de grenouille. Là encore, la légendeexplicite permet à l’élève de préciser le milieu avec lequel ont lieu les échanges gazeux respiratoires.Les branchies nettement visibles permettront de faire l’hypothèse qu’il s’agit là des organes où ont lieules échanges : ce document pourra être repris à la fin de l’étude pour mettre en relation le milieu derespiration et la nature des organes respiratoires.Document d : Photographie d’un requin nageant en pleine eau. En indiquant que l’animal nage tout letemps, la légende précise ainsi sans ambiguïté que la respiration a lieu en milieu aquatique. La gueuleet les fentes branchiales ouvertes permettront de faire l’hypothèse d’un courant d’eau accompagnantla nage et une nouvelle fois de préciser à la fin de l’étude la nature des organes respiratoires.Document e : Photographie d’un agrion, petit insecte fréquentant les lieux humides. Noter, à l’arrièrede chaque segment abdominal, l’emplacement d’un stigmate.

Au terme de ces discussions, l’élève a recensé pour chaque animal son milieu de vie et indiqué, enargumentant à partir des documents présentés, si les échanges respiratoires se font avec l’air ouavec l’eau : il a ainsi montré que milieu de vie et milieu avec lequel s’effectuent les échanges respi-ratoires peuvent être semblables ou différents. La problématique autour de laquelle est organiséle chapitre peut alors être clairement établie. L’ensemble des documents pourra être repris à la finde l’étude pour offrir d’autres exemples afin d’identifier les organes respiratoires, permettantainsi de généraliser la relation entre milieu de respiration et organes respiratoires.

Activité 1 - Vivre et respirer dans l’eau ➥ Pages 28-29

• Objectifs / Intentions pédagogiquesOn se propose ici de mettre en évidence une circulation d’eau et de la relier à la respiration du pois-son (chapitre1). L’activité est présentée comme une étude de documents car, dans le respect des dis-positions sécuritaires, la manipulation proposée ne semble pas réalisable par les élèves mais seule-ment par le professeur.La démarche est cependant clairement explicative : une observation, permettant de formuler une

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hypothèse et orientant vers la mise en œuvre d’une manipulation dont le principe et le résultat sontprésentés.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Des observations.Les photographies d’un poisson rouge obtenues à 2 secondes d’intervalle, vu du dessus, permettent deconstater des mouvements de la bouche et des opercules dont le synchronisme est précisé sur chaquecliché. Les termes nécessaires à la formulation du constat (ouïe, opercule) sont définis dans le vocabu-laire placé en marge. Le constat débouche sur la formulation d’une hypothèse.Document 2 : Le trajet de l’eau.Les photographies illustrent les résultats de la manipulation qui peut être effectuée par le professeur etdont le principe est indiqué dans la légende. Elles permettent de valider l’hypothèse faite à la suite del’observation présentée par le document 1. Dans le respect des mesures sécuritaires, il est important derappeler aux élèves que le colorant utilisé, le bleu de méthylène, ne présente aucune toxicité (il a long-temps été utilisé chez l’homme pour soigner les infections de la gorge).Document 3 : Des organes sur le trajet de l’eau.Il permet de relier la circulation d’eau mise en évidence avec la respiration du poisson. Les échanges res-piratoires effectués avec l’eau amènent les élèves à rechercher le lieu des échanges sur le trajet de l’eau.La photographie du poisson présenté bouche ouverte et le schéma d’interprétation permettent de sup-poser que les échanges respiratoires ont lieu au niveau des branchies, nettement visibles grâce à leur cou-leur rouge, idée que vient renforcer la comparaison de la composition de l’eau à l’entrée dans la boucheet à la sortie des ouïes.

• Corrections des pistes de travail1. Décalquer la tête du poisson (doc. 1, photo du milieu) permet à l’élève de réaliser rapidement un

schéma et de le légender de façon à l’orienter (œil, bouche) et à bien distinguer ouïe (orifice) etopercule (volet latéral).

2. L’expérience réalisée montre que l’eau colorée rentre par la bouche et ressort par les ouïes sous lesopercules, ce qui valide l’hypothèse formulée.

3. Le schéma établi précédemment est repris et devient un schéma fonctionnel puisque l’entrée del’eau par la bouche et sa sortie au niveau des ouïes est indiquée par des flèches (première initiationau schéma fonctionnel).

4. Le document 3 permet alors de supposer que les échanges respiratoires se font au niveau des bran-chies, présentes sur le trajet de l’eau.

Activité 2 - Les branchies, organes de la respiration aquatique ➥ Pages 30-31

• Objectifs / Intentions pédagogiquesOn propose ici de réaliser une dissection permettant de mettre en évidence un organe respiratoire :cette activité constitue donc une Réalisation pratique qui prend place à la suite de la mise en évi-dence d’un courant d’eau chez le poisson. Les branchies, situées sur le trajet de l’eau, ont été obser-vées en place lors de l’activité précédente : il s’agit maintenant de préciser l’organisation de cesorganes en les prélevant et en les observant à la loupe binoculaire.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Protocole de dissection.Le protocole de dissection est présenté de manière simple étape par étape afin de permettre le travail del’élève en autonomie.Document 2 : Matériel utilisé.Chaque élément nécessaire à la dissection est illustré par un dessin, ce qui permet à l’élève d’appliquerle protocole précédent : les termes « verre de montre », « pince à dissection »… sont clairement explici-tés. Le type de poisson utilisé dépendra des disponibilités du commerce mais aussi du budget disponible

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pour réaliser cette séance de travaux pratiques. La sardine est un matériel peut coûteux mais il semblepréférable d’utiliser un poisson de plus grande taille (merlan, truite ou truitelle). L’observation des bran-chies en place sur le poisson entier ayant été effectuée auparavant, on peut aussi utiliser des têtes depoisson, déchets que l’on peut parfois obtenir gratuitement.Document 3 : Un exemple de résultats.Une photographie de tête de poisson en vue latérale permet d’observer l’organisation macroscopiqued’une branchie (arc osseux et lames rouges). Cette observation est ensuite complétée après prélèvementpar une observation à la loupe binoculaire. Il ne semble pas utile d’utiliser le microscope pour cette étudeau niveau de la classe de 5e : l’étude détaillée de la branchie (filaments et lamelles branchiales) est eneffet exclue. Un schéma d’interprétation légendé accompagne la photographie : il peut aussi faire l’objetd’une réalisation des élèves.

• Corrections des pistes de travail1. Le trajet de l’eau est représenté par une flèche qui illustre le passage à la surface et entre les lames

branchiales (voir schéma plus bas).2. Le grand nombre de lamelles mais aussi leur finesse facilitent les échanges respiratoires entre l’eau

et le poisson. Les connaissances antérieures des élèves peuvent aussi les amener à citer la présen-ce du sang associée à la couleur rouge : les échanges entre l’eau et le sang ne sont cependant pasau programme.

3. Le trajet du dioxygène de l’eau vers les branchies estreprésenté par une couleur rouge tandis que le trajetdu dioxyde de carbone des branchies vers l’eau estreprésenté par une flèche bleue. L’utilisation des cescouleurs ne dispense cependant pas d’une légendeportée sur chacune des flèches ou placées en margedu schéma.

4. L’organe respiratoire est la partie du corps où ont lieudes échanges gazeux entre le milieu extérieur (icil’eau) et l’animal (le poisson). Chez le poisson, cetorgane est la branchie.

Activité 3 - Vivre et respirer dans l’air ➥ Pages 32-33

• Objectifs / Intentions pédagogiquesIl s’agit ici d’étudier plusieurs animaux qui vivent et respirent dans l’air de manière à mettre en évi-dence des organes respiratoires différents. Une exploitation de documents variés permet aux élèvesde réinvestir les connaissances acquises dans les activités précédentes.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : L’exemple de la souris.L’étude d’un mammifère est indispensable, l’homme faisant l’objet d’une étude dans une autre partie duprogramme. Seule l’observation de la souris vivante dans un élevage, au laboratoire, peut être effectuée.Étant données les contraintes qui accompagnent un élevage au collège (odeurs, soins en période devacances) et les risques d’allergies non négligeables, deux documents sont présentés : une photographie(a) dont la légende mentionne l’existence d’une circulation d’air, et une radiographie (b) qui permet delocaliser les poumons comme points d’arrivée et de sortie de l’air.Transposant les connaissances acquisesdans l’activité 2, les élèves peuvent ainsi identifier les poumons comme étant les organes respiratoiresprobables de la souris.

Dioxygène

EAU

Dioxygènede carbone

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Document 2 : L’exemple de l’escargot.Une photographie d’un escargot vu de dessous permet d’observer la présence d’un orifice, le pneumo-stome, qui s’ouvre et se ferme. La photographie d’une dissection d’un escargot mort, coquille ôtée, et lalégende qui l’accompagne permettent à l’élève d’établir une nouvelle fois l’existence d’une circulationd’air, l’air entrant et sortant du poumon par le pneumostome.Document 3 : L’exemple du criquet.Trois photographies permettent une étude à différentes échelles. L’observation macroscopique de l’ab-domen du criquet (a) permet d’observer des orifices, les stigmates, de chaque côté de chaque segment.La dissection observée à la loupe binoculaire (b) met en évidence le lien entre les stigmates et des tubestrès fins, les trachées. Enfin, les trachées observées au microscope (c) apparaissent comme des tubesramifiés, aveugles, que l’on peut trouver en tout point du corps du criquet. L’observation des trachées del’asticot par écrasement entre lame et lamelle, simple à réaliser, est possible sur des animaux endormis(et tués) avant la séquence de cours.

• Corrections des pistes de travail1. L’entrée de l’air a lieu par les narines ou par la bouche chez la souris, par le pneumostome chez l’es-

cargot et au niveau des stigmates chez le criquet.2. Le schéma demandé représente un tube en communication avec l’extérieur et relié à un ou deux

sacs, les poumons. Une flèche indique le trajet de l’air des narines aux poumons chez la souris oudu pneumostome au poumon chez l’escargot.

3. Les poumons sont les organes respiratoires de la souris et de l’escargot.4. Le trajet de l’air s’effectue entre l’extérieur et le corps de l’animal chez la souris, l’escargot et le cri-

quet. Cependant, l’air arrive dans un organe précis, les poumons, chez la souris et chez l’escargot,tandis qu’il est acheminé directement vers tous les organes du criquet grâce aux trachées, quiconstituent donc les organes respiratoires du criquet.

Activité 4 - Vivre dans l’eau et respirer dans l’air ➥ Pages 34-35

• Objectifs / Intentions pédagogiquesCette activité, qui constitue une exploitation de documents, permet d’illustrer l’occupation des diffé-rents milieux par les animaux et de relier l’organe et le comportement respiratoire d’un animal à sonmilieu respiratoire et à son milieu de vie. L’observation d’animaux et de comportements respiratoiresvariés permet aux élèves de prendre conscience de la diversité des appareils et des comportementsrespiratoires et de les mettre en relation avec l’occupation des milieux. Cette activité présente de plusun objectif méthodologique puisqu’elle permet de construire un tableau à double entrée. Les deuxentrées sont précisées, la construction d’un tel tableau étant proposée pour la première fois auxélèves.

• Commentaires des documents proposésDocuments a : Écrevisse et épinoche.Deux photographies présentent l’écrevisse et l’épinoche, animaux qui comme les autres animaux illus-trés dans cette double page vivent dans l’eau de la rivière. La légende permet à l’élève d’identifier lemilieu de vie et de respiration de chaque animal. Les connaissances acquises lors des activités antérieureset la phrase d’accompagnement du document permettent d’identifier l’organe respiratoire présent.Documents b : Tétard de triton, martin pêcheur, argyronète, limnée, nèpePlusieurs photographies illustrent des animaux de la rivière appartenant à des groupes différents et dontle milieu de vie et le milieu de respiration diffèrent. Là encore, les phrases accompagnant le document(légende) ou les connaissances antérieures permettent d’identifier le milieu de vie, le milieu de respira-tion et l’organe respiratoire.Prolongements possibles :Les documents de la double page « Observer pour s’interroger » peuvent être repris à l’occasion decette activité, augmentant ainsi la diversité des animaux et des comportements étudiés.

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• Corrections des pistes de travail1.

2. Les animaux aquatiques qui respirent dans l’air remontent régulièrement à la surface (limnée), pos-sèdent une réserve d’air (argyronète) ou un tube en relation avec la surface (nèpe).

3. Les organes respiratoires ne peuvent pas êtres reliés au milieu de vie : ainsi, la limnée qui vit dansl’eau présente un poumon tandis que la larve de triton présente des branchies, et l’argyronète destrachées. Les organes respiratoires peuvent cependant être reliés au milieu de respiration : il s’agitde branchies si la respiration est aquatique et de poumons ou de trachées si la respiration estaérienne.


Le schéma bilan est construit sur le même modèle que précédemment : il comporte une représenta-tion figurative à gauche et une représentation plus schématique, facilement reproductible par l’élève,à droite.Il établit la diversité des organes respiratoires (branchies, poumons et trachées), lieux des échangesgazeux respiratoires (dioxygène et dioxyde de carbone) entre le milieu extérieur (air ou eau) et l’ani-mal.


Ces pages destinées à éveiller la curiosité des élèves et susciter leur envie d’en savoir plus ne compor-tent pas de pistes d’exploitation. Elles doivent en effet être utilisées par l’élève de manière autonome :le professeur peut éventuellement attirer l’attention de l’élève sur les thèmes abordés, mais en aucuncas ces pages n’ont été conçues en vue d’une évaluation du travail de l’élève par le professeur.Pour ce chapitre deux thèmes sont proposés :– un thème concernant la biodiversité qui s’intègre dans l’éducation à l’environnement pour un déve-loppement durable (EEDD) : il présente l’adaptation de quelques êtres vivants à la vie dans la man-grove ;– un thème transversal (« Maths et SVT ») qui permet à l’élève de prendre conscience de la complé-mentarité des savoirs qui lui sont dispensés : le calcul de la surface des branchies du poisson permetd’illustrer la notion de surface d’échanges.


Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin du manuel de l’élève.


Animal Milieu de vie

Origine du dioxygène prélevé

Lieu des échanges respiratoires

Écrevisse Eau Eau Branchies

Épinoche Eau Eau Branchies

Tétard de triton Eau Eau Branchies

Argyronète Eau Air Trachées ou poumon

Limnée Eau Air Poumon

Martin-pêcheur Air Air Poumon

Nèpe Eau Air Trachées

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1. Les mots et expressions du texte qui suggèrent des échanges respiratoires chez la grenouillesont : l’air entre, il pénètre, les bosses se soulèvent puis s’abaissent.

2. Les organes respiratoires de la grenouille sont deux gros sacs, c'est-à-dire des poumons.

1.

2. Ce tri ne correspond pas à une classification des animaux cités car il est effectué à partir dufonctionnement des animaux et non à partir de leur description.

1. On peut mettre en évidence l’existence d’un courant d’eau chez la moule en utilisant dubleu de méthylène. On place quelques gouttes de bleu de méthylène avec une pipette prèsde la coquille.

2. L’eau de la coquille est renouvelée en permanence grâce au battement des cils qui bordentles branchies et grâce à l’ouverture permanente de la coquille.

3. Les organes respiratoires de la moule sont des branchies.

1. Les mouvements décrits chez la grenouille lorsqu’elle est hors de l’eau permettent decréer une circulation d’air.

2. Les organes respiratoires qui permettent à la grenouille de respirer hors de l’eau sont soitdes poumons, soit la peau.

3. À la belle saison, la grenouille remonte fréquemment à la surface : sa respiration estaérienne. En hiver, elle reste au fond de l’eau : sa respiration est aquatique.

4. Pour vérifier que, en hiver, l’organe respiratoire de la grenouille est la peau, on pourraitrecouvrir la peau de la grenouille d’un produit imperméable à l’air.

1. Le tube respiratoire, en siphon, est l’organe situé à l’extrémité de l’abdomen et qui semblerelier l’organisme à son milieu de respiration.

2. L’orifice du tube respiratoire permet de maintenir le tube respiratoire en permanence aucontact avec l’air atmosphérique : c’est un stigmate.

3. L’air atmosphérique pénètre dans le tube respiratoire de la larve de moustique. Il circuleensuite dans des trachées à l’intérieur du corps de l’animal : le dioxygène passe directe-ment de l’air contenu dans les trachées aux cellules de la larve de moustique.

4. Le pétrole qui flotte à la surface de l’eau entraîne la destruction de la substance huileusequi recouvre les soies : l’eau pénètre dans le tube respiratoire ce qui ne permet plus leravitaillement en dioxygène et entraîne la mort de la larve de moustique par asphyxie.

5. La démoustication, c'est-à-dire la destruction des moustiques, peut être effectuée en utili-sant un produit chimique qui détruit la substance huileuse. Cependant, cette méthode nedoit pas utiliser de produit polluant comme le pétrole : il faut rechercher une substancefacilement dégradée dans l’environnement.

6

5

4

3

2

Animaux Respiration aérienne Respiration aquatique

Gardon Non Oui

Cheval Oui Non

Criquet Oui Non

Moule Non Oui

Poule Oui Non

Mouche Oui Non

Requin Non Oui

Crevette Non Oui

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Conditions de respirationet occupation des milieux


3

Notions – contenus

Les caractéristiques du milieu détermi-nent les conditions de la respiration etinfluent ainsi sur la répartition des êtresvivants.[Thèmes : Statistiques et environnement][Mathématiques : moyennes des relevés,tableaux, graphiques][Physique-Chimie : dioxygène dissous ettempérature de l’eau][Français : compte rendu écrit, oral]Les caractéristiques physiques d’un milieu(température, agitation) conditionnent sateneur en dioxygène et influent ainsi sur larépartition des êtres vivants.À la lumière, les végétaux chlorophyllienscontribuent à oxygéner le milieu.En modifiant les conditions de respirationdans les milieux, l’Homme influe sur leurqualité et leur équilibre.

Compétences

Expliquer la modification de l’occupationd’un milieu par la variation d’un facteur(température, pollution, agitation, peu-plement végétal) influant sur la respira-tion.

Relier la répartition des êtres vivants à uneteneur en dioxygène.

Mettre en évidence le rejet de dioxygènepar les végétaux chlorophylliens à la lumiè-re.

Relier l’oxygénation d’un milieu à la pré-sence de végétaux chlorophylliens.

Relier action de l’Homme sur l’environne-ment et effet sur la répartition des êtresvivants.

Présenter par écrit et/ou oralement lesrésultats d’une recherche.

Exemples d’activités

I/Ra - recherche d’une explication à la répartition d’animauxvivant dans un cours d’eau.

Re - mise en évidence par ExAO du rejet de dioxygène par lesvégétaux chlorophylliens durant 24 heures.

Re/Ra - mise en évidence et comparaison du rejet de dioxygènepar les végétaux chlorophylliens à la lumière et à l’obscurité.

I - recherche documentaire sur la responsabilité de l’Hommedans la modification des conditions de respiration. [B2i]

C - présentation écrite et/ou orale, assistée ou non par ordina-teur, de résultats de travaux de groupes. [B2i]

I/Ra - exploitation de données sur la répartition d’êtres vivantsd’un même milieu, à deux endroits ou moments différents enliaison avec une action de l’Homme.

Chapitre 3 • C o nd i t io ns de r e spi r at io n e t o cc up atio n de s m i l ieu x 37

■ Programme officiel (application rentrée 2006)

Durée conseillée : 3 heures, soit environ 2 semaines.Ce chapitre est l’occasion de mettre en relation la répartition des êtres vivants avec les conditions dela respiration, puis d’étudier l’influence de l’Homme sur la respiration, et donc sur l’occupation desmilieux de vie.

■ Thème généralCe chapitre traite du troisième item du programme :« Les caractéristiques du milieu de vie déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur larépartition des êtres vivants. »


La répartition des animaux dans un milieu de vie, comme un cours d’eau, dépend des conditions derespiration présentes. Ces conditions de respiration, liées à la teneur en dioxygène de ce milieu, dépen-dent de certaines caractéristiques physiques comme la température et l’agitation de l’eau. La présen-ce de végétaux chlorophylliens qui produisent du dioxygène à la lumière influe aussi sur la répartitiondes êtres vivants. Les êtres vivants présents dans un milieu vivent ainsi en équilibre avec ce milieu, lesuns produisant du dioxygène dans certaines conditions, les autres en consommant. Il s’agit ensuite de

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38 C o nd i t io ns de r e spi rat io n e t o cc up atio n de s m i l ieu x • Chapitre 3

montrer, à partir de faits d’actualités (articles de presse), que l’Homme peut aussi faire varier la répar-tition et la nature des êtres vivants présents dans un milieu en modifiant les conditions de respiration,perturbant ainsi l’équilibre d’un milieu par une pollution. Deux ou trois exemples simples suffisent. Lesétapes successives qui mènent à l’appauvrissement en dioxygène d’un milieu à la suite de l’enrichis-sement en matière organique peuvent être présentées, mais le terme même « d’eutrophisation » estexclu du programme ainsi que l’étude de la demande biologique en oxygène ou DBO.

Cohérence verticaleLes besoins des végétaux, c'est-à-dire leurs conditions de développement, ont été abordés dans le pro-gramme du cycle 3 de l’école primaire (fiche de connaissances n°6 de l’enseignement primaire). Il aainsi été établi que, outre l’eau, les substances minérales et le dioxyde de carbone de l’air, les végétauxverts ont besoin de lumière pour fabriquer leur propre matière. Dans le cadre de l’éducation à l’envi-ronnement, l’environnement proche a été étudié : un milieu a ainsi été caractérisé par les conditionsde vie qui y règnent mais aussi par les végétaux et les animaux qui l’habitent. Il a aussi été établi quechaque être vivant trouve dans son environnement les conditions nécessaires à sa vie et qu’il dépendsouvent d’autres êtres vivants. L’accent a été porté sur les relations alimentaires (cycles 2 et 3, fichede connaissance n°10 de l’enseignement primaire). Il conviendra donc en 5e de repartir de cette étudepour montrer que le dioxygène consommé par tous les êtres vivants est indissociable de la présencedes végétaux dans un milieu. La modification des milieux de vie par l’action de l’homme a aussi étéétudiée.La nouveauté réside essentiellement dans :– l’étude d’un milieu aquatique alors que le milieu proche qui a été étudié à l’école primaire était leplus souvent un milieu terrestre ;– l’étude plus précise d’une condition de milieu, la teneur en dioxygène ;– la mise en évidence de la production de dioxygène par les végétaux à la lumière, tandis qu’à l’obs-curité ils consomment du dioxygène comme tous les êtres vivants.On insistera sur le fait que la respiration est un phénomène permanent, masqué à la lumière par leséchanges gazeux de la photosynthèse, terme exclu du vocabulaire de la classe de 5e.

TransversalitéLa présence de dioxygène dissous dans l’eau et le lien entre la teneur en dioxygène et la températurede l’eau sont abordés dans le cours de physique-chimie (l’eau solvant). Le cours de physique-chimieest aussi l’occasion de repérer une température à l’aide d’un thermomètre en utilisant le nom et lesymbole usuel de température c'est-à-dire le degré Celsius (°C). Ce chapitre est surtout l’occasion d’untravail pluridisciplinaire dans le cadre des thèmes de convergence dont la liste a été établie confor-mément au programme de chacune des disciplines concernées dans lesquelles les contributions sontégalement mentionnées. Ils doivent permettre à l’élève de percevoir les convergences entre les disci-plines et de se construire une première représentation globale et cohérente du monde dans lequel ilvit. Dans le cadre du thème « environnement et développement durable », les sciences de la Vie per-mettent, à partir de l’observation des milieux, de montrer que les êtres vivants sont associés, et d’ana-lyser les liens entre peuplements et caractéristiques physico-chimiques. L’analyse d’observations deterrain concernant la répartition des êtres vivants dans un milieu sensibilise aux conséquences de lamodification de facteurs physico-chimiques par l’activité humaine. La physique-chimie aborde lestransformations chimiques issues des activités humaines et montre qu’elles peuvent être la sourced’une pollution de l’environnement. La géographie et l’éducation civique (aspects physiques desmilieux de vie des sociétés humaines, rôle des sociétés dans l’organisation des territoires, responsabi-lité des individus et des sociétés vis-à-vis du cadre de vie) mais aussi la technologie (transports, choixdes matériaux), l’éducation physique et sportive (prise en compte des caractéristiques du milieu dansla pratique d’une activité sportive en pleine nature) développent aussi non seulement les connais-sances utiles à la compréhension de notre environnement, mais aussi les attitudes et les comporte-ments qui favorisent le respect et la préservation. La convergence des apports disciplinaires a pour butde placer l’élève résolument dans une perspective de développement durable, soucieuse, à l’échellelocale et à l’échelle de la planète, du legs environnemental aux générations futures.

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Chapitre 3 • C ond i t ions de r e spi rat ion e t o cc up ation de s m i l ieu x 39

S’informer– saisir des informationsà partir de graphes,tableaux, textes, photo-graphies

Réaliser– mettre en œuvre uneexpérience

Communiquer– formuler une relationde causalité– établir un tableau com-paratif

Raisonner– mettre en relation lesinformations– formuler une hypothèseexplicative

• Objectifs méthodologiquesLes mathématiques fournissent les outils qui permettent la lecture des données présentées sous laforme de tableaux ou de représentations graphiques variées, diagrammes divers, histogrammes (Partie1.3 « Activités graphiques », partie 1.4 « Représentation et traitements de données »). Des activitésde production de graphiques par les élèves sont éventuellement proposées mais ne sont pas obliga-toires. Il convient donc de revenir sur cet objectif méthodologique dans le cadre du cours de SVT, enutilisant la fiche méthodologique « Lire, exploiter et construire un graphique » présente à la fin dumanuel. Le programme place ce chapitre dans le cadre de l’étude du thème de convergence« Importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde ». Il s’agit dedoter les élèves d’un langage et de concepts communs pour traiter l’information apportée par chaquediscipline : les outils de représentation (diagrammes, histogrammes, graphiques divers) et de caracté-risation numérique d’une série statistique (nécessité de récolte d’un grand nombre de données, calculde moyenne) sont utilisés évidemment en mathématiques mais aussi en histoire-géographie, en édu-cation physique et sportive et bien sûr en SVT. Dans ce domaine, il est important de montrer auxélèves que le recueil de données à l’échelle d’une classe ne permet pas de passer au stade de la géné-ralisation et qu’il est nécessaire de confronter ces résultats à d’autres, réalisés en plus grand nombrepour valider une hypothèse. Seuls les résultats statistiques permettent d’élaborer une hypothèse surune relation entre deux faits d’observation et d’en tirer une conclusion.

■ Découpage du chapitre : progression et programmation horaireLes objectifs du chapitre étant de montrer que la répartition des êtres vivants est en relation avec lateneur en dioxygène du milieu, liée à la présence des végétaux et susceptible d’être modifiée par l’hom-me, le découpage a été effectué de la manière suivante :– l’activité 1 (Exploitation de documents) est organisée à partir de l’observation de la répartition desêtres vivants (poissons essentiellement) le long d’un cours d’eau et la description des caractéristiquesphysico-chimiques du milieu (agitation, température), ce qui conduit à la formulation d’une hypothèseconcernant le lien entre température et teneur en dioxygène de l’eau ;– l’activité 2 (Réalisation pratique) permet, à partir d’une observation, de formuler une hypothèseconcernant les échanges gazeux des végétaux, hypothèse éprouvée par l’expérience ;– l’activité 3 (Exploitation de documents) présente à partir de deux exemples de pollution, l’influencede l’homme sur la respiration et donc sur la répartition des êtres vivants.

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Multimédia– Des milieux et des hommes 1 et 2, collection Dévédoc, CNDP 2002 : deux DVD pour traiter desgrandes fonctions par milieu et croiser les approches. Ils permettent aussi d’aborder le rôle et la placede l’homme dans les équilibres biologiques et écologiques.– Pollution et épuration des eaux, CRDP Lyon 2001 : présentation de l’origine des polluants domes-tiques, leur influence sur les eaux superficielles, les mesures de la pollution et le fonctionnement d’unestation d’épuration ;– Expérimenter sur les plantes (2), PIERRON 2001, photosynthèse et respiration ;– Le souci du SAGE, collection côté télé, CNDP 2003 : pour résoudre les problèmes du bassin versant dela Drôme, le SAGE (Schéma d’aménagement et d’exploitation des eaux) planifie l’utilisation, la miseen valeur et la production de la rivière après concertation de tous les acteurs impliqués ;– Sortir sur le terrain (2) : Au bord de l’eau (2), PIERRON 1997 ;– Milieu, respiration et répartition des êtres vivants, PIERRON 1998 ;– Respiration et occupation des milieux, JEULIN 1997 : la dernière partie présente le lien entre la répar-tition des poissons le long d’un cours d’eau et la teneur en dioxygène permettant de définir les diffé-rentes zones piscicoles.

Matériel scientifiqueConsole VTT, capteur de température, capteur de dioxygène, cache opaque, lampe, huile…

Matériel vivantÉlodées


Séquences

Mise e route

(0h15)

Activité 1

(1h15)

Activité 2

(0h45)

Activité 3

(0h45)

+ Bilan

Objectifs

• Confirmer qu’il existeune relation entre larépartition des poissons lelong d’une rivière et l’as-pect des eaux de cetterivière.

• Préciser la nature decette relation entre répar-tition des poissons etcaractères physico-chi-miques d’un cours d’eau.

• Établir expérimentale-ment le rôle des végétaux« éclairés » le long d’uncours d’eau

• Établir une relation entreles pollutions aquatiqueset les conditions de respi-ration des animaux vivanten milieu aquatique



– mettre en relation desinformations

– mettre en œuvre unedémarche expérimentale

– saisir et mettre en rela-tion des informations

– lire des graphiques

Supports proposés

– photographie aérienne (coursd’eau Adour)

– photographies (cours d’eau etberges)

– silhouettes de poissons

– dessin figuratif de zones derépartition des poissons le longd’un cours d’eau

– graphique : quantité de dioxygè-ne en fonction de la température

– tableau (dioxygène, températurede l’eau et poissons)

– guide d’étude (protocole)

– schéma (matériel utilisé )

photographies de résultats (dontécrans)

– étude expérimentale d’une pollu-tion

– texte d’informations (publicationd’un quotidien) et graphiques

Notions construites

- La quantité de dioxygène présentdans l’eau, qui dépend de la températu-re de cette dernière, détermine larépartition des poissons le long d’uncours d’eau.

- Lorsqu’ils sont exposés à la lumière,les végétaux aquatiques dégagent dudioxygène dans l’eau.

- En réduisant la quantité de dioxygèneprésent dans un cours d’eau, les pollu-tions d’origine humaine influencent larépartition des êtres vivants dans cesmilieux de vie.

L iens ut iles- Transparents Magnard (SVT 5e) : transparents 6 et 7

- Internet : http://www.educ-envir.org/~euziere/science

- www.magnard.fr/college/SVT

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Pages d’ouverture du chapitre ➥ Page 43

La photographie présente de nombreux poissons appartenant à la même espèce qui nagent en eauclaire et peu profonde : elle permet de s’interroger sur les conditions qui expliquent la présence aumême endroit de ces êtres vivants et de faire l’hypothèse que leurs conditions de vie (présence denourriture, respiration) sont satisfaisantes. La mise en relation avec les objectifs du chapitre, clai-rement exprimés en bas de page, peut ainsi facilement être effectuée.Étudier l’influence de la respiration sur l’occupation des milieux, c’est…– relier la respiration aux conditions de vie ;– expliquer la répartition des êtres vivants.La formulation des ces objectifs oriente donc clairement le travail à effectuer.


En fond de double page, un extrait de photographie aérienne permet de localiser le cours d’eau étu-dié (l’Adour), dans le sud-ouest de la France. Les photographies placées au premier plan illustrentles conditions de milieu dans quatre stations réparties entre la source et l’embouchure du coursd’eau, tandis que quatre silhouettes placées dans le coin inférieur droit présentent l’espèce de pois-son rencontrée majoritairement dans chaque station. L’ensemble de ces documents permet doncde poser clairement le problème de la répartition des animaux le long d’un cours d’eau et de fairel’hypothèse que cette répartition est en relation avec le milieu de vie. Plusieurs caractéristiques,illustrées par les photographies, peuvent être proposées par les élèves pour expliciter cette relation :agitation de l’eau, courant, largeur, profondeur, limpidité, présence de végétaux… Le lien avec leschapitres précédents permettra de supposer que certains de ces facteurs peuvent influencer lesconditions de respiration et de poser la question : quelle est l’influence des conditions de respira-tion sur l’occupation des milieux de vie ?

Activité 1 – Conditions du milieu de vie et respiration ➥ Pages 46-47

• Objectifs / Intentions pédagogiquesOn se propose ici de montrer, à partir de l’étude d’un écosystème aquatique (la rivière), que les carac-téristiques physico-chimiques d’un milieu de vie conditionnent sa teneur en dioxygène et influent surla répartition des êtres vivants.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Des conditions de vie précises.Le document présente verticalement, sous la forme d’un schéma, l’organisation d’un cours d’eaudepuis sa source jusqu’à son embouchure, ce qui rend la lecture simple pour l’élève : il peut du hautvers le bas suivre le cours d’eau dans le sens du courant. Le cours d’eau a été découpé en quatre zonespour lesquelles sont données, à gauche, des indications précises concernant la température et l’im-portance du courant et, à droite, l’espèce de poisson la plus représentée. La répartition des poissonscorrespond aux zones de pêche. L’élève est ainsi amené à proposer plusieurs explications pour la répar-tition des poissons, ce qui constitue le point de départ de la démarche. Un parallèle pourra être établiavec les données de la double page précédente.Document 2 : Température de l’eau et quantité de dioxygène.Un graphique présente l’évolution de la quantité de dioxygène présent dans l’eau en fonction de latempérature de cette eau. Le texte placé en en-tête précise la méthode utilisée pour faire cette mesu-re (cette dernière ne constitue pas une activité envisagée en classe de 5e). De plus, le texte précisel’évolution de la température le long du cours d’eau, ce qui permet de relier répartition des êtres

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vivants et quantité de dioxygène. Des indications concernant la lecture de graphique sont placées enregard du graphique : elles sont complétées par la fiche méthode placée à la fin du manuel : « Lire,exploiter et construire un graphique ».Document 3 : Température maximale et besoins en dioxygène.Un tableau à double entrée présente, pour les quatre espèces caractéristiques des zones étudiées, latempérature maximale supportée et la quantité minimale de dioxygène exigée. Le texte placé à droi-te précise dans quelles conditions (ensoleillement, brassage de l’eau) la température du cours d’eauvarie suivant la saison, de la source à l’embouchure.

• Corrections des pistes de travail1. La répartition des poissons dépend de la température de l’eau et de l’importance du courant.2. La quantité de dioxygène présent dans l’eau diminue lorsque la température de l’eau augmente.3. En été, près de l’embouchure, le fort ensoleillement et le courant faible provoquent une forte élé-vation de la température de l’eau : la quantité de dioxygène présent dans l’eau diminue. Les poissonsne peuvent plus respirer et meurent par asphyxie.4. Erratum : Une erreur s’est glissée dans la première édition du manuel élève. Dans le doc. 3, la tempé-rature maximale supportée par la truite est de 18°C, et non pas de 24,5°C. Les truites vivent près de lasource du cours d’eau tandis que les brèmes vivent près de l’embouchure. En effet, les truites suppor-tent une température maximale de 24,5 °C et exigent une quantité de dioxygène comprise entre 5 et11 mg/L, tandis que les brèmes peuvent supporter 29 °C et ne nécessitent que 4 mg/L de dioxygène.Les truites vivent donc près de la source du cours d’eau où l’eau est plus fraîche et la teneur en dioxy-gène plus élevée tandis que les brèmes vivent près de l’embouchure où la température de l’eau estplus élevée et la teneur en dioxygène plus faible.Dans le respect des réglementations, on évitera des expérimentations sur l’animal (poisson rouge),visant à tester leur réponse aux variations de dioxygène et de température de l’eau.

Activité 2 - L’influence des végétaux sur la respiration ➥ Pages 48-49

• Objectifs / Intentions pédagogiquesOn propose ici de mettre en évidence le rejet de dioxygène par les végétaux à la lumière et derelier l’oxygénation d’un milieu à la présence des végétaux. Cette étude est complétée par la com-paraison des échanges gazeux effectués par les végétaux chlorophylliens à la lumière et dansl’obscurité, ce qui permet de renforcer chez les élèves la notion de permanence des échangesgazeux respiratoires et de mettre en évidence l’existence d’autres échanges gazeux effectués à lalumière (le terme photosynthèse est exclu). Ces échanges viennent masquer les échanges gazeuxrespiratoires.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Une expérience.Le constat de départ de la démarche est effectué à partir d’une situation motivante pour l’élève :l’installation d’un aquarium (ce qui peut éventuellement être le cas dans la classe). Le texte com-porte un rappel concernant l’universalité de la respiration chez tous les êtres vivants, animaux etvégétaux. L’hypothèse est formulée, ce qui permet de demander aux élèves de concevoir le pro-tocole expérimental destiné à éprouver cette hypothèse. Le principe de l’expérience est exposé etillustré par un schéma présentant le matériel nécessaire. L’élodée peut être remplacée par toutautre végétal aquatique.Document 2 : Des exemples de résultats.Trois expériences sont effectuées, chacune étant illustrée par une photographie. Les paramètresde chaque expérience sont présentés dans le coin supérieur gauche. Les cases cochées correspon-dent à un élément absent du protocole : cette représentation permet de manière très lisible decomparer les expériences deux à deux en veillant à ce qu’elles ne diffèrent que par un seul para-mètre (expériences a et b / expériences a et c). La notion de témoin peut être discutée avec les


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élèves. Les résultats affichés sur l’écran de la console sont présentés clairement à droite de chaqueexpérience.

• Corrections des pistes de travail1. À part leur rôle décoratif, les végétaux permettent l’oxygénation de l’eau de l’aquarium, ce quipermet la respiration des poissons.2. L’expérience a est réalisée en plaçant des élodées dans l’eau tandis qu’il n’y en pas dans l’ex-périence b. Les deux expériences sont réalisées sans cache opaque c'est-à-dire à la lumière. À lalumière, en présence d’élodées, la quantité de dioxygène présent dans l’eau est plus élevée qu’enabsence d’élodées (14,0 mg/L contre 9,0 mg/L).Dans les expériences a et c, des élodées ont été placées dans un récipient rempli d’eau mais l’ex-périence a est réalisée à la lumière, sans cache opaque, tandis que l’expérience c est réalisée dansl’obscurité (présence d’un cache opaque). La quantité de dioxygène présent dans l’eau est plus éle-vée lorsque les élodées sont placées à la lumière que dans l’obscurité (14,0 mg/L contre 8,2 mg/L).3. À la lumière, les élodées fabriquent du dioxygène tandis que dans l’obscurité, elles consommentdu dioxygène.4. Le jour, à la lumière, les végétaux sont indispensables à la vie des poissons de l’aquarium parcequ’ils produisent du dioxygène que les poissons consomment lors de la respiration. La nuit, végé-taux et animaux consomment le dioxygène présent dans l’eau, lors de la respiration.

Activité 3 - L’influence de l’homme sur la respiration ➥ Pages 50-51

• Objectifs / Intentions pédagogiquesIl s’agit ici de mettre en évidence à partir de deux exemples de pollution accidentelle, l’action de l’hom-me sur l’environnement et la répartition des êtres vivants.

• Commentaires des documents proposésDocument 1 : Une pollution par l’huile de vidange.Ce premier exemple de pollution domestique est présenté sous la forme d’une photographie accom-pagnée d’un texte qui décrit brièvement les conditions et les conséquences de la pollution (documenta). Les schémas (document b) proposent une expérience pour expliquer les conséquences de cette pol-lution sur les êtres vivants : le principe de l’expérience ainsi que des exemples de résultats sont pré-sentés.Document 2 : Une pollution industrielle.Un extrait de presse (document a) présente le lieu mais aussi les conditions et les conséquences de lapollution ainsi qu’un élément d’explication. Le document b comporte trois graphiques placés les unssous les autres qui illustrent l’évolution de trois paramètres (quantité de dioxygène, quantité dematière organique et quantité de micro-organismes le long du cours d’eau. Un texte, en regard des gra-phiques, apporte des informations supplémentaires sur les besoins alimentaires des micro-organismeset rappelle que, comme tous les êtres vivants, les micro-organismes respirent. La lecture successive dechacun des graphiques permet, à l’aide des informations fournies, de mettre en relation l’augmenta-tion du nombre de micro-organismes avec l’augmentation de la quantité de matière organique ainsique la diminution de la quantité de dioxygène avec l’augmentation du nombre de micro-organismes.

• Corrections des pistes de travail1. L’expérience du document 1b permet de tester l’hypothèse : « l’huile empêche le dioxygène de l’airde pénétrer dans l’eau. »2. Dans le flacon 1 qui contient de l’eau bouillie, la quantité de dioxygène augmente au cours du temps(de 0,8 à 9 mg/L) tandis que dans le flacon 2, contenant de l’eau bouillie surmontée par une couched’huile, la quantité de dioxygène reste constante et égale à 0,8 mg/L.3. La pellicule d’huile empêche le dioxygène de l’air de pénétrer dans l’eau. La quantité de dioxygèneprésente dans l’eau est trop faible pour permettre la respiration des poissons, qui meurent asphyxiés.


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4. D’après le journaliste, les poissons du Thouet sont morts à cause de « l’arrivée dans l’eau en quan-tité trop importante de matières organiques contenues dans le jus de pommes et les pommes concas-sées. »5. Lorsque la quantité de matière organique dans l’eau augmente, la quantité de micro-organismesaugmente et la quantité de dioxygène diminue.6. L’augmentation de la quantité de matière organique provoque l’augmentation du nombre de micro-organismes car ils se nourrissent de matière organique. Comme tous les êtres vivants, les micro-orga-nismes respirent : lorsque leur nombre augmente, ils consomment davantage de dioxygène présentdans l’eau. La quantité de dioxygène de l’eau diminue, entraînant la mort des poissons qui ne peuventplus respirer (asphyxie).


Le schéma bilan est construit sur le même modèle que précédemment : il comporte une représentationfigurative à gauche et une représentation plus schématique, facilement reproductible par l’élève, à droite.Il établit la relation entre les différents paramètres : température de l’eau, quantité de dioxygène, peu-plement végétal, action de l’homme et survie des animaux. Deux situations sont envisagées, commele montre le schéma figuratif : les conditions de vie en amont et en aval d’une usine, source possiblede pollution.


Ces pages destinées à éveiller la curiosité des élèves et susciter leur envie d’en savoir plus ne compor-tent pas de pistes d’exploitation. Elles doivent en effet être utilisées par l’élève de manière autonome,le professeur attirant éventuellement son attention sur les thèmes abordés, mais en aucun cas cespages n’ont été conçues en vue d’une évaluation du travail de l’élève par le professeur.Pour ce chapitre deux thèmes sont proposés :– un thème « biodiversité » qui constitue un prolongement direct de l’étude effectuée dans les activi-tés puisqu’il présente des espèces animales utilisées comme indicateurs de pollution. C’est aussi l’oc-casion de revenir sur la classification amorcée en classe de 6e. Deux espèces peuvent être identifiéesgrâce à une clé de détermination simplifiée. Une recherche concernant les autres espèces présentéespeut être effectuée par l’élève. L’utilisation de la classification présentée en début de manuel prolongel’étude (différence entre détermination et classification).– un thème « coin des métiers » qui présente aux élèves trois métiers de l’eau pour lesquels les fonc-tions et les compétences sont différentes. Le niveau d’études requis est gradué (bac, BTS, école d’ingé-nieur) de façon à motiver les élèves et à les encourager dans la construction de leur projet personnel.Le site Internet placé en bas de la page permet de retrouver d’autres métiers de l’eau, filière créatriced’emplois dans le cadre de la protection de l’environnement.


Les exercices de la rubrique « Pour apprendre sa leçon » sont corrigés en fin de manuel de l’élève

Correction dans le manuel de l’élève, p.192.

1. Titre du graphique «Évolution de la quantité de dioxygène dans l’eau le long d’un coursd’eau ».

2. La quantité de dioxygène du torrent situé en amont du barrage est de 7,5 mg par litred’eau.

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44 C ond i t ions de r e spi rat ion e t o cc up ation de s m i l ieu x • Chapitre 3

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3. Au niveau du lac de retenue, la quantité de dioxygène diminue (de 7,5 à 4 mg par litred’eau) puis elle augmente après le barrage (de 4 à 8 mg par litre d’eau).

4. Les variations observées sont dues à la variation de l’agitation de l’eau, c’est-à-dire ducourant : il est fort au niveau du torrent en amont du barrage ce qui explique l’oxygéna-tion élevée, tandis qu’il est nul au niveau du lac de barrage ce qui explique la faible oxy-génation de l’eau. Après le barrage, le courant augmente, ce qui explique l’augmentationde l’oxygénation de l’eau (plus grand débit et turbulences améliorant les contacts avecl’air).

5. L’homme influence l’occupation du milieu de vie aquatique car, en modifiant les condi-tions physico-chimiques du milieu (exemple : agitation de l’eau), il modifie les conditionsde respiration (oxygénation de l’eau) et influence ainsi la répartition des êtres vivantsdans le milieu.

1. Le taux de mortalité est le rapport entre le nombre de décès de l'année et la populationtotale moyenne de l'année.

2. Au mois d’octobre, le taux de mortalité est de 100 % dans la partie polluée et de 50 %dans la partie non polluée du fleuve.

3. Ces animaux sont dits « sensibles à la pollution » car leur taux de mortalité augmentefortement lors d’une pollution, ce qui signifie qu’ils meurent en très grand nombre.

4. Cette pollution est appelée thermique parce qu’elle résulte d’un rejet d’eaux chaudesdans le fleuve, ce qui augmente la température de l’eau du fleuve, la baisse de l’oxygéna-tion de l’eau, et la difficulté respiratoire des animaux.

5. L’action de l’homme modifie la température de l’eau : lorsque cette température aug-mente, la quantité de dioxygène présent dans l’eau diminue, ce qui modifie les conditionsde respiration et entraîne la disparition des espèces les plus exigeantes en dioxygène.

1. Les végétaux qui prolifèrent à la suite du rejet de nitrates et de phosphates sont lesalgues.

2. La prolifération de ces végétaux a deux conséquences négatives : elles couvrent la merd’une couche verte à l’odeur désagréable et elles permettent la prolifération de bactéries.

3. La prolifération de ces algues se traduit par une augmentation de la quantité de bactériesqui se nourrissent de matière organique produite par les algues mortes. Ces bactéries res-pirent, ce qui provoque la diminution de la quantité de dioxygène présente dans l’eau etla mort de nombreux animaux marins par asphyxie.

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