Un exemple d ’activité expérimentale en classe de

5ème

Respiration et occupation Respiration et occupation des milieuxdes milieux

Journées pédagogiques SVT collège

janvier 2004

C : Des êtres vivants dans leur milieu C : Des êtres vivants dans leur milieu

C1 : respiration et occupation des milieuxC1 : respiration et occupation des milieux

Nutrition et respiration en Classe de 5Nutrition et respiration en Classe de 5èmeème

des contenus :des contenus :..."Des caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration et influent ainsi sur la répartition des êtres vivants"…

des compétences :compétences : Expliquer la modification de l ’occupation du milieu par la variation d ’un facteur - température, pollution, agitation, peuplement végétal - influant sur la respiration.

La centrale de Nogent sur Seine (photo du site de la DRIRE Champagne Ardennes)

Analyse d ’une situation nouvelleAnalyse d ’une situation nouvelle

L ’implantation des centrales nucléaires se fait le long de fleuves car elles nécessitent de grandes quantités d'eau pour leur refroidissement. On constate que la répartition des animaux du fleuve est considérablement modifiée, parfois dangereusement, par la présence d'une telle usine ; cherchons pourquoi.

ObservationObservation

La centrale entraîne une augmentation de la température du fleuve.

Problème biologiqueProblème biologique

Comment la température du fleuve modifie-t-elle la répartition des

poissons ?

HypothèseHypothèse

La température modifie la respiration des poissons.

ExpérimentationExpérimentation

Mesurer la fréquence respiratoire du poisson en fonction de la température.

RésultatsRésultatstempérature(°C)

17 22 25 28 32 40

Fréquencerespiratoire(par min)

60 72 96 120 132

fréquence respiratoire

0

20

40

60

80

100

120

140

17 22 25 28 32

Plus la température de l ’eau augmente, plus le rythme respiratoire du poisson augmente...

Dispositif pour immobiliser le Dispositif pour immobiliser le poissonpoisson

Et pour compter Et pour compter les battements d ’ouie...les battements d ’ouie...

Autre dispositif Autre dispositif expérimental ?expérimental ?

On aurait pu mesurer l ’intensité respiratoire du poisson en fonction de la température...

MAIS Les sondes oxymétriques sont compensées en température

Compensation des sondes Compensation des sondes oxymétriques en oxymétriques en

températurestempératures

La concentration apparente en dioxygène varie avec la température.Pour obtenir des résultats interprétables il faut travailler à température constante. Sinon il faut refaire l ’étalonnage de la sonde à chaque température.

Toujours réaliser les Toujours réaliser les mesures d ’oxymétrie à mesures d ’oxymétrie à température constantetempérature constante

Pourquoi le rythme respiratoire augmente-t-il avec la température ?

Nouveau problèmeNouveau problème

La température fait varier la teneur en dioxygène de l ’eau.

HypothèseHypothèse

Données physiques et Données physiques et chimiqueschimiques

Plus la température augmente et moins l ’eau contient de dioxygène.Plus l ’eau est chaude et plus le poisson doit faire circuler d ’eau au travers de ses branchies pour se procurer le dioxygène dont il a besoin.

Température° (°C) 5 10 15 20 25 30

[O2] mg.L-1 12.5 11.9 10.2 9.4 8.2 7.1

[O2]

0

2

4

6

8

10

12

14

5 10 15 20 25 30

Il est possible de faire varier la teneur en O2 Il est possible de faire varier la teneur en O2 de l’eau à température constante et de de l’eau à température constante et de mesurer l’effet sur le rythme respiratoiremesurer l’effet sur le rythme respiratoire

VérificationVérification

Vérification (suite)Vérification (suite)

Concentration en O2

(on fait buller de l’air dans l’eau bouillie versée dans l’aquarium au temps 0)

Température de l ’eau

Temps

RésultatsRésultats

Température en °C 16.2 16.2 16.3 16.5 16.5

taux O2 en mg/L 6 7.9 8.2 9.8 10.4

Nombre de battements par minute

76 76 66 58 54

EVOLUTION DE LA FREQUENCE DES BATTEMENTS RESPIRATOIRES DU POISSON EN FONCTION DE

L'OXYGENATION DE L'EAU

Donc : la fréquence des battements d’ouies du Donc : la fréquence des battements d’ouies du poisson augmente lorsque la teneur en O2 de poisson augmente lorsque la teneur en O2 de l ’eau diminue…l ’eau diminue…

BilanBilanLa présence d ’une centrale nucléaire au bord d ’un fleuve modifie la répartition des êtres vivants car le rejet d ’eau chaude fait augmenter la température de l ’eau.

(Canada) (Champagne-Ardennes)

Ceci s ’accompagne de la diminution de la quantité de dioxygène disponible dans le milieu obligeant les êtres vivants à quitter la zone si la quantité de dioxygène devient insuffisante.

I : saisir des informations-par l'observation de la situation initiale-dans les graphiques construits et/ou proposés.

Re : Réaliser : -suivre le protocole, -adapter le protocole pour pouvoir compter les battements d'ouie-faire les mesures de température et de fréquence respiratoire

Ra : raisonner : -suivre une démarche expérimentale-comparer les résultats, critiquer la validité de l'expérience-faire un bilan

C : communiquer -construire un tableau pour noter les mesures -tracer un graphique

Capacités des élèves mises en œuvreCapacités des élèves mises en œuvre

Compétence du B2i : Organiser des traitements

numériques à l'aide d'un tableur L'élève doit être capable de: - interpréter les résultats fournis à partir de données saisies par l'élève, par une feuille de calcul élaborée par l'enseignant; - créer une feuille de calcul simple qui réponde à un problème donné en utilisant à bon escient les formules et en vérifier la validité.

Construire et compléter Construire et compléter un tableauun tableau

température(°C)

17 22 25 28 32 40

Fréquencerespiratoire(par min)

60 72 96 120 132

Tracer les graphiques Tracer les graphiques

C1 : respirationC1 : respiration et occupation des milieux et occupation des milieux

IDD : Itinéraires De Découverte(avec les sciences physiques)

EEDD : Éducation à l ’Environnement et au Développement Durable