EBOOK Cours CNED Cinquieme - Science de La Vie Et de La Terre PDF [PDF]

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Sciences de la vie et de la Terre 5e Livret de cours

Rédaction Marie-Astrid Mortier Bruno Duhamel

Relecture Françoise Peltier

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

Sommaire Activité interne du globe terrestre ‹Séquence ‹ 1

Respiration des êtres vivants et occupation des milieux ‹Séquence ‹ 2

Lien entre la respiration et l’occupation d’un milieu, influence de l’Homme ‹Séquence ‹ 3

Différences entre organisme au repos et en activité, échanges au niveau des organes ‹Séquence ‹ 4

Renouvellement et échanges dans les poumonss ‹Séquence ‹ 5

Substances nocives pour l’appareil respiratoire. Aliments transformés en nutriments ‹Séquence ‹ 6

Transformation et absorption des nutriments Fiches méthodes

Sommaire ‹Séquence ‹ 7

Élimination des déchets ; circulation sanguine ‹Séquence ‹ 8

L’appareil circulatoire, son fonctionnement et son entretien ‹Séquence ‹ 9

Bilan fonctionnel de l’organisme. L’observation d’un paysage ‹Séquence ‹ 10

Le paysage est en perpétuelle évolution : l’érosion ‹Séquence ‹ 11

Système nerveux et trajet de l’information ;

Les roches sédimentaires : leur formation et les conditions de formation ‹Séquence ‹ 12

L’Homme utilise les roches et est responsable vis-à-vis de son environnement

CONSEILS

Organisation du travail Lis attentivement les conseils suivants. Ils te permettront de travailler efficacement.

A

Le matériel nécessaire pour travailler

Avant de commencer à étudier, tu dois disposer : - du livret de cours de S.V.T. et du livret de corrigés leur rôle : - te guider dans le déroulement de chaque séance ; - te proposer des exercices à réaliser puis à corriger (voir le livret de corrigés) ; - attirer ton attention sur les connaissances que tu dois retenir (paragraphes intitulés « Je retiens ») ; - du matériel suivant :

- stylos bleu, rouge, noir, vert, règle, crayon à papier, gomme, crayons de couleurs, papier de brouillon... - dictionnaire

B Contenu du livret et découpage du travail Cette année, en S.V.T., le programme est organisé en trois thèmes : - Premier thème : Respiration et occupation des milieux de vie - Second thème : Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie - Troisième thème : Géologie externe : évolution des paysages Les séquences sont constituées d’exercices dont les réponses aux questions peuvent nécessiter une aide. Une rubrique « Besoin d’aide ? » figure à la fin de chaque séquence. En cas de difficulté pour répondre à une question, il te sera proposé de t’y rendre. De plus, en annexe au livret, tu trouveras les « outils méthodologiques » les plus fréquemment utilisés en S.V.T. Si nécessaire, il te sera proposé de les consulter. Le programme est découpé en 12 séquences : -

chaque séquence impaire (1, 3, 5, 7, 9, 11) est découpée en deux séances de 1 h 30 min chacune. Il n’y a pas de devoir à envoyer au Cned.

-

chaque séquence paire (2, 4, 6, 8, 10, 12) comprend deux séances de 1 h 30 min chacune et un devoir à envoyer au Cned.

Ainsi, chaque semaine, pendant 1h 30 min, tu devras étudier une séance du cours de S.V.T. Je te conseille de travailler chacune des activités proposées avec beaucoup de sérieux et d’attention. Le mieux, est d’utiliser un crayon à papier pour répondre aux activités, et de recopier ensuite les réponses au propre. En fin de séance, tu dois connaître par cœur les paragraphes intitulés « Je retiens » ; en effet, ces paragraphes contiennent les connaissances indispensables à la réussite des devoirs.

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— © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

C

Contenu des séances

Au terme du collège, afin d’obtenir le Diplôme National du Brevet (DNB), tu devras maîtriser le socle commun de connaissances et de compétences. Les séances de S.V.T. te permettent chaque année, de la 6e à la 3e, d’acquérir certaines de ces connaissances et de ces compétences, et en particulier celles du pilier 3 (les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique). Ces séances sont construites comme de réelles démarches de recherches scientifiques. Elles te permettent d’acquérir les capacités propres à ces démarches : - Rechercher, extraire et organiser l’information utile, capacité notée « I » (pour s’Informer), - Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale, capacité notée « Ra » - Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l’aide de langages et d’outils scientifiques, capacité notée « C », - Réaliser, manipuler, mesurer, appliquer des consignes, capacité notée « Re ». Ces séances te permettent également d’acquérir des attitudes propres aux démarches scientifiques dont :

- Esprit critique,



- Conscience des implications éthiques,

- Responsabilité individuelle et responsabilité collective vis-à-vis de la santé et de l’environnement. Ainsi, à chaque exercice, correspond une capacité ou une attitude propre à la démarche scientifique. Cette capacité ou attitude est signalée au début de l’exercice. Dans chaque exercice, une ou plusieurs questions te sont posées. Elles te permettent d’avancer dans la démarche de recherche scientifique et d’acquérir des connaissances nouvelles tout en te permettant d’acquérir des compétences méthodologiques. Ces compétences sont signalées après chaque question. À la fin de chaque séance un exercice intitulé « Pour aller plus loin » est parfois proposé. Il te permettra d’acquérir de nouvelles connaissances et d’utiliser les compétences que tu auras acquises.

D Les devoirs à envoyer au Cned

Pour répondre à chaque devoir, utilise les copies doubles fournies par le Cned. N’OUBLIE PAS : * d’y inscrire tous les renseignements demandés (le temps passé à faire le devoir, si tu as été aidé et par qui) ; * de coller ton étiquette autocollante avec code à barres, ainsi que la grille de correction. - Ce devoir sera corrigé par un professeur correcteur. Pour mieux te connaître, il aura besoin de tous les renseignements demandés dans la notice individuelle. Remplis-la soigneusement et joins-la à ton premier devoir (qui porte le numéro 2). Le code barre présent sur l’étiquette permet de détecter l’arrivée de ton devoir et de te renvoyer automatiquement le corrigé-type. Chaque devoir, corrigé par le professeur correcteur, te sera retourné. Lis très attentivement les remarques du professeur. Elles te permettront de progresser. Étudie le corrigé-type et refais les exercices non compris. Quand tout cela sera fait, range le devoir dans une pochette « Devoirs de S.V.T. ». Je te souhaite beaucoup de courage et de réussite pour cette année de 5e. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Sommaire Séquence 1 L’Homme vit dans un milieu aérien, les poissons dans un milieu aquatique. L’Homme respire. Les organes impliqués dans cette respiration sont les poumons. Et le poisson, respire-t-il également ? Si c’est le cas, quels sont les organes qui lui permettent ? L’Homme et le poisson appartiennent au monde animal. Mais n’oublions pas le monde végétal : les végétaux dont certains vivent dans le milieu aquatique et d’autres dans le milieu aérien, respirent-ils aussi ? Problématique :

Si tous les êtres vivants respirent, l’occupation des milieux dépend-elle de leur respiration ?

Séance 1 Les êtres vivants respirent

Séance 2 Organes respiratoires et occupation des milieux

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— © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

séance 1 —

Séquence 1

Séance 1 Les êtres vivants respirent

j e m’interroge

Tu as vu en classe de 6e que les animaux et les végétaux sont des êtres vivants. Mais avant de rechercher si des caractéristiques propres à la respiration peuvent expliquer l’occupation des milieux par les êtres vivants, rappelons en quoi consiste la respiration. Tu as vu à l’école primaire que l’Homme respire c’est-à-dire : il absorbe du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone par les poumons. Mais lorsqu’il va sous l’eau (dans une piscine ou à la mer), l’Homme doit retenir sa respiration : il ne peut pas respirer sous l’eau. Alors est-ce que les animaux aquatiques respirent ?

Exercice 1 : [Ra – Concevoir un protocole pour répondre à la question posée] Deux élèves, Pierre et Paul proposent chacun un protocole expérimental afin de savoir si les poissons, comme les Hommes, respirent alors qu’ils ne vivent pas dans le même milieu.

Protocole de Paul CO2mètre

oxymètre

CO2mètre

oxymètre

CO2mètre

oxymètre

Protocole de Pierre

La sonde oxymétrique permet de mesurer la quantité de dioxygène (un gaz présent dans l’air dont le symbole est O2). La mesure s’affiche sur l’écran de l’oxymètre.

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Séquence 1 — séance 1

Le CO2mètre permet de mesurer la quantité de dioxyde de carbone (présent dans l’air en très faible quantité dont le symbole est CO2). Parmi ces deux protocoles, lequel est le bon ? Justifie ton choix. [Sélectionner des informations à partir de schémas d’expériences]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 2 : [C – Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] Dans le tableau ci-dessous, tu trouveras les résultats de la sonde à dioxygène et du CO2mètre utilisés dans l’exercice 1. Tableaux présentant les résultats des deux expériences de Pierre Tableau présentant les résultats obtenus pour l’expérience 1

Expérience 1 Aquarium avec les poissons

Mesures

Début d’expérience

Fin d’expérience

Mesures de la sonde à dioxygène (en %)

20,9

19,9

Mesures du CO2mètre (en %)

0,03

0,1

Tableau présentant les résultats obtenus pour l’expérience 2

Expérience 2 Aquarium sans les poissons

Mesures

Début d’expérience

Fin d’expérience

Mesures de la sonde à dioxygène (en %)

20,9

20,9

Mesures du CO2mètre (en %)

0,03

0,03

NB : l’expérience dure 30 minutes. Grâce à ces informations, réponds à la question : « Est-ce que tous les poissons qui vivent dans le milieu aquatique respirent ? » Justifie ta réponse. [Sélectionner des informations à partir d’un tableau]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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— © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

séance 1 —

Séquence 1

Tu viens de découvrir que les poissons (qui vivent dans l’eau) respirent tout comme l’Homme : ils absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. À présent, il nous reste à répondre à la question suivante : Les végétaux respirent-ils, quel que soit leur milieu de vie, l’eau ou l’air ?

Exercice 3 : [Ra – Concevoir un protocole pour répondre à la question posée] Pour répondre à cette question, à toi de proposer aux autres élèves de la classe un protocole expérimental utilisant des « champignons de Paris » afin de tester l’hypothèse qu’ils respirent. Mais, il y a un problème avec le CO2mètre, il ne fonctionne plus. L’enseignant dit : « Ce n’est pas grave ! Il y a de l’eau de chaux, réactif chimique qui se trouble en présence de dioxyde de carbone. » Réalise ci-dessous le schéma du protocole. [Utiliser des informations et réaliser un schéma]

Matériel à ta disposition : des champignons de Paris, deux cloches hermétiques transparentes avec chacune un trou au diamètre d’une sonde, deux sondes oxymétriques et deux béchers contenant de l’eau de chaux. Reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » si nécessaire.

Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés.

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Séquence 1 — séance 1

Exercice 4 : [C – Exploiter des résultats pour répondre à l’hypothèse avancée] Les élèves d’une classe ont émis la même hypothèse que toi : « les champignons respirent ». Ils ont réalisé, également, la même expérience que toi. Le tableau ci-dessous te présente les résultats qu’ils ont obtenus. Tableau présentant les résultats des deux expériences des élèves de cette classe Tableau présentant les résultats obtenus pour l’expérience 1

Expérience 1 Cloche avec les champignons Expérience 2 Cloche sans les champignons

Mesures

Début d’expérience

Fin d’expérience

Mesures de la sonde à dioxygène (en %)

20,9

20

Aspect de l’eau de chaux

Limpide

Trouble

Mesures de la sonde à dioxygène (en %)

20,9

20,9

Aspect de l’eau de chaux

Limpide

Limpide

Grâce à ces informations, teste l’hypothèse : « les champignons absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone ». Justifie ta réponse. [Sélectionner des informations à partir d’un tableau]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés.

Exercice 5 : [Faire preuve d’esprit critique] Un élève de la classe fait une remarque : « L’eau de chaux, c’est mieux que le CO2mètre. Il n’y a pas à faire de réglages à faire, ni à nettoyer l’appareil après et les mesures sont plus précises ! » Es-tu d’accord avec lui ? Justifie ta réponse. [Organiser les informations pour les utiliser]

Reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » si nécessaire. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés. 10

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séance 1 —

Séquence 1

j e retiens

Quel que soit leur milieu de vie, les êtres vivants respirent : ils absorbent du dioxygène (O2) et rejettent du dioxyde de carbone (CO2).

P our aller plus loin Exercice 6

Lors d’une visite dans une animalerie, tu vois deux souris qui te rappellent ton dessin animé préféré. Tu décides de les acheter. Curieux, tu désires savoir si ces souris rejettent du dioxyde de carbone (CO2). Mais tu ne disposes ni d’eau de chaux, ni de CO2mètre. Heureusement, tu as lu que le rouge de crésol permet de détecter le dioxyde de carbone (solution colorée, rouge en absence de dioxyde de carbone et jaune en sa présence) et tu en as à ta disposition. Réalise dans le cadre ci-dessous, un schéma du protocole que tu concevrais pour répondre à ta question avec le matériel de ton choix. [Ra – Concevoir un protocole] Au vu de tes connaissances nouvelles, exprime sous forme d’un tableau les résultats que tu attends et enfin réponds à ta question. [C – Exploiter des résultats]

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Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 1 — séance 2

Séance 2 Organes respiratoires et occupation des milieux

j e m’interroge

Rappelle-toi, on cherche à savoir si l’occupation des différents milieux de vie par les êtres vivants est en relation avec leur respiration. Tu viens de montrer à partir de l’exemple des poissons et des champignons que tous les êtres vivants, quel que soit leur milieu de vie, respirent. Ont-ils pour autant les mêmes organes respiratoires leur permettant d’échanger avec leur environnement les deux gaz que sont le dioxygène et le dioxyde de carbone ? Nous savons que l’Homme échange des gaz respiratoires avec son milieu, grâce à deux organes : les poumons. Pour avancer dans notre recherche, il nous faut donc répondre à la question scientifique suivante : Comment respirent d’autres animaux vivant dans le même milieu ou dans un autre milieu que l’Homme ?

Exercice 7 : [Sa – Restituer des connaissances] Pour répondre à cette question, nous allons prendre comme exemple différents animaux. Mais dans quel milieu vivent-ils ? À l’aide d’un dictionnaire (ou d’Internet), relie par un trait l’être vivant et son milieu de vie. [Utiliser des outils pour connaître] Animaux Escargot

Milieu de vie

•

Grenouille • Gardon

•

• Aquatique

Nèpe

•

• Aérien

Homme

•

• Aquatique/Aérien

Épinoche •

Vérifie tes réponses à l’aide du corrigé situé dans le livret de corrigés.

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séance 2 —

Séquence 1

Dans un premier temps, tu vas répondre à la question suivante : Comment respirent les poissons, tel le gardon ? Pour répondre à cette question, il te faut regarder le poisson de plus près pour connaître le lieu de la respiration. Et pour cela, il faut le disséquer. Mais par où commencer ? Cela revient à « chercher une épingle dans une botte de foin » !

Exercice 8 : [I – Observer une expérience] Heureusement, Pascal, confronté au même problème que toi, a supposé que les gaz respiratoires étaient dissous dans l’eau et qu’il devait connaître le trajet de l’eau dans le poisson pour savoir où chercher les organes permettant les échanges respiratoires chez le poisson. Il a donc placé un colorant non toxique (bleu) dans la bouche d’un poisson vivant. Le dessin ci-dessous te montre ce qu’il a observé. tête

corps

queue

sens de circulation de l'eau dans le poisson

Schéma présentant le résultat de l’expérience : la circulation de l’eau dans le poisson NB : Certaines nageoires n’ont pas été représentées pour une meilleure lecture. Pascal suppose que le courant d’eau colorée sortant est plus riche en dioxyde de carbone mais plus pauvre en dioxygène que le courant d’eau coloré entrant. À partir du schéma qu’il a réalisé, nomme la partie du poisson que tu vas disséquer pour rechercher comment le poisson respire : tête, corps, queue. Justifie ta réponse. [Sélectionner des informations à partir d’un schéma] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 9 : [Re – Réaliser une dissection] Il faut donc que tu te procures, chez un poissonnier, une tête fraîche de poisson. Réalise la dissection sur une surface plane et propre avec des instruments que tu dois nettoyer avant et après la dissection avec un désinfectant.

Si tu es dans l’impossibilité de faire cette dissection, aide-toi des photographies suivantes pour répondre à la question de l’exercice qui suit. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 1 — séance 2

Gestes techniques

Aide photographique

opercule

Place la tête du poisson sur le côté.

ouïe nageoire

Soulève ensuite l’opercule à l’aide de pinces plates. Coupe ensuite l’opercule de façon à mettre en évidence par où passe le courant d’eau entrant par la bouche et sortant par les ouïes.

branchies

© Cned

Exercice 10 : [I – Observer] À partir de ta dissection (ou des photographies précédentes), décris les organes baignés par l’eau entrant par la bouche et sortant par les ouïes. [Sélectionner des informations à partir d’une dissection / d’une photographie]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

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— © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e

séance 2 —

Séquence 1

Exercice 11 : [Re – Réaliser une observation à la loupe binoculaire] Tu dois maintenant prélever et observer une branchie. Aide-toi du document ci-dessous.

Si tu es dans l’impossibilité de faire cette manipulation, observe la photographie. Gestes techniques

Aide photographique

Soulève une branchie puis découpe-la aux deux extrémités à l’aide d’une paire de ciseaux. Observe la branchie à l’œil nu puis à la loupe (si tu en possèdes une).

os branchial

filaments branchiaux

© Cned

Exercice 12 : [C – Réaliser un dessin d’observation] Réalise dans le cadre ci-dessous le dessin d’observation d’une branchie, en replaçant les légendes de la photographie de l’exercice 11.

Si tu n’as pas pu faire la manipulation, tu feras le dessin d’observation à partir du document précédent.

Si tu as des problèmes pour faire ce dessin, aide-toi de la fiche « Réaliser un dessin d’observation » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret. Tu viens de faire le dessin d’une branchie. Tu as observé que cette branchie se compose de deux parties : l’os branchial et les filaments branchiaux. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 1 — séance 2

Exercice 13 : [C – Présenter des résultats obtenus] L’étude du fonctionnement de cette branchie a permis aux biologistes d’émettre et de valider l’hypothèse que cet organe est l’organe respiratoire des poissons, c’est-à-dire l’organe permettant les échanges gazeux respiratoires : l’absorption de dioxygène et le rejet de dioxyde de carbone. Désireux de montrer comment se réalise la respiration chez les poissons, les biologistes ont réalisé un schéma explicatif (appelé aussi fonctionnel) des échanges gazeux respiratoires. Il t’est présenté ci-dessous.

os branchial

filament branchial

transfert de dioxygène dissous dans l’eau vers le sang du poisson transfert de dioxyde de carbone du sang du poisson vers l’eau trajet du sang enrichi en dioxyde de carbone trajet du sang enrichi en dioxygène courant d’eau à travers les branchies

Schéma fonctionnel des échanges gazeux respiratoires chez le poisson À toi de faire un compte-rendu explicatif pour tes camarades à partir de ce schéma. [Traduire un schéma sous forme d’un texte]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... Tu viens de voir que les poissons, qui vivent dans le milieu aquatique, respirent grâce aux branchies. Mais le milieu aquatique est également le lieu de vie d’animaux qui n’y vivent pas de manière exclusive. Prenons maintenant l’exemple de la nèpe, insecte aquatique. Qu’en est-il ?

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séance 2 —

Séquence 1

Après tout, cet insecte vit dans l’eau, il doit donc avoir des branchies comme les poissons. Mais dans ce cas-là, pourquoi la nèpe remonte-t-elle régulièrement à la surface de l’eau ? Comment respirent les insectes, telle la nèpe ?

Exercice 14 : [C – Réaliser un schéma fonctionnel pour répondre à un problème] Observe une nèpe en train de respirer à la surface de l’eau à l’adresse suivante : http://fauneetflore.haplosciences.com/mare8.jpg Si ce lien profond ne fonctionne pas, recherche, avec le motclé « fauneetflore haplosciences », le site : « encyclopédie de sciences pour les jeunes et les enfants ». Tu te trouveras alors à l’adresse : http://fauneetflore.haplosciences.com/dossiers.html

Une nèpe à la surface de l’eau

Descends dans la page avec l’ascenseur jusqu’à trouver la rubrique « la faune de la mare » tu trouveras, en bas de la page 2, une photo de la nèpe schématisée ci-contre.

La nèpe est un insecte qui vit dans l’eau, mais elle monte périodiquement à la surface de l’eau. En l’observant attentivement, les biologistes ont pu mettre en évidence que la nèpe présente son extrémité postérieure à la surface de l’eau quand elle remonte. Une étude a montré que cette extrémité est constituée par un siphon (tube) respiratoire.

© Photographie de Saïm Abdelkader

Les scientifiques ont constaté que, s’ils bouchaient le siphon avec un bouchon, la nèpe avait des difficultés respiratoires. Ils en ont donc déduit que ce siphon était le point d’entrée de l’air dans l’organisme de la nèpe. Une dissection de la nèpe a permis de mieux comprendre le trajet de l’air dans cet insecte. Ainsi, l’air passe par le siphon, pénètre dans l’organisme de l’insecte par un stigmate (« porte d’entrée »). L’air se retrouve alors dans la trachée (tube creux blanchâtre), puis il empreinte les nombreuses et fines ramifications de la trachée (trachéoles) pour atteindre tous les organes. Lors des échanges respiratoires, le dioxygène de l’air est alors absorbé directement par chacun des organes, tandis que le dioxyde de carbone est rejeté par les organes et ressort de l’animal en empruntant le chemin inverse.

Organes respiratoires des insectes À partir du texte ci-dessus, complète le schéma fonctionnel (page suivante) expliquant le fonctionnement de la respiration chez la nèpe, en traçant le trajet de l’air riche en dioxygène et celui de l’air enrichi en dioxyde de carbone.

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Séquence 1 — séance 2

Pour t’aider, le début du schéma a été fait. [Traduire un texte sous forme d’un schéma fonctionnel]

AIR

siphon

∼

∼ ∼

EAU ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼

∼ ∼ ∼ ∼ ∼ ∼

surface de l’eau

stigmate trachée corps de la nèpe

(extrémité postérieure)

trachéole trajet de l’air riche en dioxygène trajet de l’air enrichi en dioxyde de carbone

Schéma fonctionnel de la respiration chez la nèpe

Si tu as des problèmes pour faire ce travail, aide-toi de la fiche « Réaliser un schéma » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret. Dorénavant, il ne sera plus indiqué d’aller consulter le livret de corrigés. Pour chaque question, la correction se trouve dans le livret de corrigés. En conclusion, la nèpe, même si elle vit dans l’eau, respire dans le milieu aérien. Ses échanges gazeux se font au niveau de ses trachées, organes respiratoires des insectes.

j e retiens

Chez les animaux, les échanges gazeux (dioxygène et dioxyde de carbone) entre l’air ou l’eau et l’organisme se font par l’intermédiaire d’organes respiratoires : branchies, trachées et poumons. Cette diversité d’appareils respiratoires permet aux animaux d’occuper différents milieux.

J e teste mes connaissances Exercice 15

Associe chaque terme à sa définition. 1- Branchies

a- Organes respiratoires de l’Homme.

2- Dioxygène

b- Gaz rejeté dans le milieu lors de la respiration.

3- Respiration

c- Organes respiratoires des poissons.

4- Poumons

d- Gaz prélevé lors de la respiration.

5- Dioxyde de carbone

e- Organes respiratoires des insectes

6- Trachées

f- Fonction d’un être vivant consistant en un échange de dioxygène et de dioxyde de carbone.

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séance 2 —

Séquence 1

J ’applique mes connaissances Exercice 16 Julie et ses camarades de classe étudient la respiration chez le criquet. Julie émet l’hypothèse suivante : « Les criquets respirent comme nous : ils absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone ». Le professeur de S.V.T. demande alors à chaque élève d’imaginer un protocole expérimental afin de tester cette hypothèse. Protocole de Julie

Expérience A sonde oxymétrique O2

oxymètre

eau de chaux

Expérience B sonde oxymétrique O2

oxymètre

eau de chaux

1- Pourquoi Julie a-t-elle schématisé deux expériences ? .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

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Séquence 1 — séance 2

2- Après avoir réalisé les deux expériences proposées par Julie, les élèves ont noté les résultats de leurs mesures dans le tableau ci-dessous.

Expérience A Bocal avec deux criquets

Expérience B Bocal sans criquets

Mesures

Début de l’expérience

Fin de l’expérience

Pourcentage de dioxygène (en %)

20,8

18,2

Aspect de l’eau de chaux

Limpide

Trouble

Pourcentage de dioxygène (en %)

20,8

20,8

Aspect de l’eau de chaux

Limpide

Limpide

Grâce aux informations fournies par ce tableau, teste l’hypothèse : « Les criquets respirent comme nous : ils absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone ». Justifie ta réponse. .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

P our aller plus loin Exercice 17

Tu sais que la grenouille respire dans le milieu aérien grâce à ses poumons. Mais ce système n’explique pas : – comment la grenouille fait pour rester des heures sous l’eau sans remonter à la surface ! – comment fait la grenouille pour respirer en hiver alors qu’elle est enfouie dans la vase ! On place une grenouille dans un bocal fermé hermétiquement (aucun échange de gaz possible avec l’extérieur de la boîte). La tête de la grenouille est placée à l’extérieur. Avec ce que tu as appris, la grenouille a toutes les raisons de respirer normalement. Problème, au bout de quelques heures, la grenouille semble manquer d’air ! Les biologistes ont pu expliquer ces faits, en mettant en évidence que les poumons ne sont pas les seuls organes respiratoires de la grenouille. Celle-ci respire également à travers sa peau.

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séance 2 —

Séquence 1

Réalise un schéma fonctionnel qui permet d’expliquer les échanges de gaz respiratoires chez la grenouille. [Exploiter des résultats sous forme d’un schéma fonctionnel]

En quelques lignes, explique comment respire la grenouille. [Traduire un schéma fonctionnel sous forme de texte] .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

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Séquence 1

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

  Séance 1 Exercice 1 Ci-dessous, tu trouveras des questions détaillées qui t’aideront à répondre à la question globale. Réponds à ces questions sur une feuille de brouillon puis réponds ensuite, au propre, sur ton livret de cours, à la question globale. 1- Sélectionne l’un des deux protocoles. Pour répondre, tu dois savoir ceci : - un protocole expérimental visant à tester une hypothèse doit être constitué de deux expériences, l’une étant « le témoin de l’expérience » qui certifie que les modifications observées sont bien dues à ce qui a été testé. Ici, ce qui est testé est l’existence d’une respiration chez les poissons. 2- Justifie (explique) ton choix en utilisant tes connaissances en sciences.

Exercice 2 1- Décris l’évolution des pourcentages de dioxygène et de dioxyde de carbone au cours de l’expérience dans l’aquarium avec des poissons. 2- Fais de même avec l’aquarium sans poissons. 3- Rédige la conclusion de ces expériences.

Exercice 3 Rappelle-toi que : - tu dois concevoir deux expériences, l’une étant le « témoin de l’expérience ». - tu dois utiliser un crayon à papier pour schématiser ces expériences et pour légender.

Remarque : voici à quoi ressemble un bécher et comment on le schématise. photo

schéma

Le bécher



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Séquence 1

Exercice 4 1- Décris les résultats de l’expérience 1. 2- Décris les résultats de l’expérience 2. 3- Rédige la conclusion des deux expériences et indique si l’hypothèse émise est validée ou non.

Rappel : l’hypothèse est la suivante : « Les champignons absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone ».

Exercice 5 Il y a trois affirmations dans la phrase de l’élève : tu dois les discuter une par une. 1- Y a-t-il des réglages à faire pour l’eau de chaux ? 2- Y a-t-il un appareil à nettoyer quand on utilise de l’eau de chaux ? 3- La mesure du dioxyde de carbone (CO2) est-elle précise avec l’eau de chaux ? 4- En conclusion, indique si l’élève a raison.

  Séance 2 Exercice 10 Pour répondre à la question, tu dois savoir que : - lorsque tu fais une description d’un élément en sciences, tu dois toujours aller du plus grand vers le plus petit. Comme si, au fur et à mesure, tu faisais un zoom sur l’objet observé. 1- Comment s’appellent les organes présents sous l’opercule de l’ouïe du poisson (ou de la photographie) ? Combien en comptes-tu ? 2- Décris ces organes (couleur, aspect…).

Exercice 13 1- Le sang sortant des branchies est-il plus riche ou plus pauvre en dioxygène que le sang entrant ? 2- Même question en ce qui concerne le dioxyde de carbone. 3- En conclusion, décris les échanges gazeux qui ont lieu entre l’eau et le sang au niveau d’un filament branchial. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Sommaire Séquence 2 Si tu compares deux milieux aquatiques, tels qu’un étang et l’océan Atlantique, tu te doutes qu’ils sont différents pour certaines caractéristiques : la température de l’eau, la luminosité (l’étang peut être à l’ombre), la salinité... Mais, si tu étudies un même milieu (un lac, un étang...) au cours d’une journée, d’une année ou plus, tu vas, également, constater que certaines caractéristiques varient. Ainsi, du jour au lendemain, il peut y avoir des modifications qui peuvent, par exemple, entraîner la mort de poissons par centaines. Problématique :

Comment des variations de l’environnement peuvent-elles influer sur l’occupation des milieux par les êtres vivants ?

Séance 1 La respiration influence l’occupation d’un milieu par les êtres vivants

Séance 2 L’Homme peut modifier les conditions de respiration des milieux de vie

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séance 1 —

Séquence 2

Séance 1 La respiration influence l’occupation d’un milieu par les êtres vivants Il ne te sera plus demandé à partir de cette séquence d’aller vérifier tes réponses dans le livret de corrigés ; tu dois le faire systématiquement lorsque tu as terminé un exercice.

j e m’interroge

N’as-tu pas entendu la nouvelle ? Les poissons d’une rivière meurent en grand nombre ! Est-ce un problème de respiration ?

Tu viens de voir que, selon les animaux, les organes respiratoires sont différents et que cette diversité permet aux animaux d’occuper des milieux différents. Mais ces milieux peuvent varier très rapidement ! Les échanges gazeux respiratoires peuvent-ils être à l’origine d’une occupation différente d’un même milieu ?

Exercice 1 : [Ra – Formuler une hypothèse explicative] Le journaliste Carl Seine d’un quotidien local a décrit ce qu’il a vu. « Hier, dimanche 26 juillet 2009, Arthur et Édouard, deux frères, pêcheurs assidus, sont allés comme tous les dimanches s’installer sur le bord de leur cours d’eau préféré. Mais au lieu de trouver des poissons vivants en grand nombre, ils ont été confrontés à un cimetière flottant de poissons… » Chacun des deux pêcheurs avancent des explications différentes auprès du journaliste. « Tandis qu’Arthur avance que le développement d’une espèce végétale dans cette partie de la rivière est à l’origine de l’hécatombe, Édouard préfère voir dans la semaine passée, qui fut caniculaire (pic de température : 35 °C), une cause probable expliquant la mort massive des poissons. » À partir de l’extrait de l’article, propose une ou des causes explicatives possibles de la mort des poissons dans cette rivière. [Sélectionner des informations] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 2 : [Ra – Concevoir un protocole pour tester une hypothèse] Si les échanges respiratoires sont à l’origine d’une occupation d’un milieu, alors les causes de la modification de ce milieu peuvent modifier ces échanges. Ainsi, les causes avancées par Arthur et Édouard peuvent-elles entraîner un manque de dioxygène dans le milieu aquatique, qui serait à l’origine de la mort des poissons ? © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 2 — séance 1

Dans un premier temps, nous allons nous intéresser à l’hypothèse d’Édouard. Nous allons chercher à savoir si, comme il le propose, la canicule peut engendrer un manque de dioxygène, qui serait à l’origine de la mort des poissons. Quatre élèves : Julie, Amélie, Pierre, et Paul proposent chacun un protocole expérimental pour tester cette hypothèse. Le tableau ci-dessous te présente les protocoles des quatre élèves.

Protocole de Julie

Protocole d’Amélie

Protocole de Pierre

Protocole de Paul

Eau chaude

Eau chaude Eau chaude Eau chaude

Eau Eau chaude chaude Eau Eau chaude chaude

Eau froide

Eau froide Eau froide Eau froide

Eau froide avec Eau des poissons froide avec des poissons Eau froide avec des poissons Eau froide avec des poissons

Eau froide Eau froide avec avec des Eaudes froide Eau froide poissons poissons avec des avec des poissons poissons

Eau chaude Eau chaude avec Eaudes chaude avec des Eau chaude poissons poissons avec des avec des poissons poissons

La sonde oxymétrique permet de mesurer la quantité de dioxygène (un gaz présent dans le milieu dont le symbole est O2). La mesure s’affiche sur l’écran de l’oxymètre.

Quel est celui d’entre eux qui propose un protocole recevable ? Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir de schémas d’expériences]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

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séance 1 —

Séquence 2

Exercice 3 : [C – Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] Les résultats présentés ci-dessous correspondent à ceux du protocole d’Amélie (protocole retenu) qui cherche à savoir si la canicule est la cause du problème de respiration des poissons (dû au manque de dioxygène). Protocole

Protocole d’Amélie

Test Mesures de la teneur en dioxygène (en %)

Eau froide (22 °C)

Eau chaude (34 °C)

8,2

6,9

Le technicien, lui, a fait des expériences complémentaires. Il a mesuré la teneur en dioxygène à des températures comprises entre 22 et 34 °C. Ses résultats sont présentés sur le graphique ci-dessous. Teneur en dioxygène (en %) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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24

26

28

30

32

34 Température (en °C)

Graphique représentant l’évolution de la teneur en dioxygène de l’eau (en %) en fonction de la température de l’eau (en °C) À partir des résultats obtenus par le technicien, rédige un compte-rendu (pour tes camarades absents) afin de répondre à la question : est-ce que la canicule est une cause possible au problème de respiration des poissons ? Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir d’un graphique (une courbe)]

– Si tu as des problèmes pour faire ce compte-rendu, aide-toi de la fiche « Lire une courbe » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret. – Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 2 — séance 1

Exercice 4 : [Ra – Tester une hypothèse pour répondre au problème posé] Arthur pense que la présence de végétaux chlorophylliens est à l’origine du problème de respiration des poissons. À partir de tes connaissances, indique si l’hypothèse d’Arthur peut être validée ou non. [Mettre en relation des informations]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

La température de l’eau, mais aussi son agitation, influent sur l’oxygénation des milieux aquatiques. Ainsi, plus la température de l’eau est élevée, plus la teneur en dioxygène est faible. De plus, plus l’eau est agitée, plus la teneur en dioxygène est élevée. Ainsi, les caractéristiques d’un milieu de vie déterminent les conditions de respiration et influencent la répartition des organismes vivants. Parfois, les caractéristiques d’un milieu peuvent être modifiées (par exemple, de fortes températures peuvent engendrer une augmentation de la température de l’eau). Ces modifications peuvent entraîner la disparition de certaines espèces d’êtres vivants et modifier la biodiversité du milieu concerné.

À connaître : • oxygénation : quantité de dioxygène dissous dans l’eau. • espèce : ensemble d’individus qui se ressemblent, qui peuvent se reproduire entre eux et dont la descendance est fertile (féconde). • biodiversité : richesse en espèces animales et végétales d’un milieu de vie.

P our aller plus loin Exercice 5 Lors d’une sortie scolaire, des élèves ont découvert une rivière verte ! Ils avaient les mêmes connaissances que toi et se sont donc dit qu’il devait y avoir beaucoup de poissons ! Après tout, la présence de végétaux augmente la quantité de dioxygène dissous dans l’eau. Donc, plus il y a de végétaux, plus il y a de dioxygène et plus les poissons respirent bien ! Problème, le temps du déjeuner, les élèves ont sorti les cannes à pêche et rien ! Pas un poisson de pêché ni même vu… Ces élèves ont alors décidé d’étudier cette partie de la rivière pour répondre à la question : pourquoi n’y a-t-il pas de poissons bien qu’il y ait des végétaux ?

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séance 1 —

Séquence 2

Après des recherches documentaires et des mesures, voici les résultats qu’ils ont obtenus.

Couverture végétale (en %)

Teneur en dioxygène (en %)

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

2005

2006

2007

2008

2009

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Année Graphique représentant l’évolution de la couverture végétale (en %) et de la teneur en dioxygène de l’eau (en %) de la rivière durant la période 2005 - 2009 À partir des résultats obtenus par ces élèves, rédige un compte-rendu afin de répondre à leur question. Justifie ta réponse. [Utiliser des informations à partir d’un graphique (deux courbes)]

Reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » si nécessaire. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 2 — séance 2

Séance 2 L’Homme peut modifier les conditions de respiration des milieux de vie

j e m’interroge

Grâce à ta démarche expérimentale, tu as pu mettre en évidence que l’hypothèse d’Édouard était validée. La mort des poissons de cette rivière peut être expliquée par une diminution de la teneur en dioxygène, due à une élévation de la température de l’eau. De plus, si tu as fait l’exercice « Pour aller plus loin » de la séance précédente, tu as pu apprendre que jusqu’à un certain point l’augmentation de la quantité des végétaux verts entraîne une augmentation de la teneur en dioxygène dans l’eau. Après une certaine valeur, l’augmentation de la couverture végétale entraîne une diminution de la teneur en dioxygène.

Suite à cela, un journaliste a interviewé Victoire, une écologiste très impliquée dans le nettoyage des rivières de la région. Elle est furieuse ; voici ses propos : « Villages, villes et usines déversent quotidiennement des eaux usées dans les cours d’eau. Ces eaux contiennent des déchets domestiques industriels (plastiques, produits toxiques, engrais…) qui entraînent le développement de certains végétaux au détriment d’autres, déséquilibrant ces écosystèmes. À terme, des végétaux, des animaux périssent en masse ! L’observation d’Arthur et d’Édouard le prouve : une centaine de poissons sont morts dans cette rivière ! ». Victoire pose également le problème concernant l’implantation d’une centrale nucléaire sur les bords de ce cours d’eau : « Quant aux centrales nucléaires, leurs rejets modifient l’équilibre des milieux dans lesquels ils sont déversés ». Dans un premier temps, nous allons essayer de comprendre si Victoire a raison et si les activités de l’Homme peuvent influer sur les conditions de vie (teneur en dioxygène de l’eau) des poissons.

Les activités humaines peuvent-elles modifier la teneur en dioxygène du milieu et ainsi agir sur l’occupation des milieux par les organismes vivants ?

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séance 2 —

Séquence 2

Exercice 6 : [I – Rechercher des informations, les extraire, les organiser]

Schéma de la localisation de la centrale nucléaire de Chinon ainsi que des deux stations d’étude Les tableaux ci-dessous présentent les mesures réalisées sur la température de l’eau de la Loire en amont et en aval de la centrale de Chinon, avant et après l’implantation de la centrale.

Remarque : afin de refroidir les tours d’une centrale nucléaire, de l’eau fraîche est prélevée dans un cours d’eau, puis circule dans les tours et est rejetée dans le cours d’eau. Tableau présentant les températures moyennes (en °C) de la Loire après l’implantation de la centrale Période de l’année

Janvier – mars

Avril – juin

Juillet – septembre

Octobre – décembre

Température au niveau de la station A (en amont) (en °C)

12

14

25

12

Température au niveau de la station B (en aval) (en °C)

14

18

30

14

Tableau présentant les températures moyennes (en °C) de la Loire avant l’implantation de la centrale au niveau des deux stations d’étude Période de l’année

Janvier – mars

Avril – juin

Juillet – septembre

Octobre – décembre

Température au niveau de la station A (en amont) (en °C)

10

12

16

11

Température au niveau de la station B (en aval) (en °C)

10

12

16

11

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Séquence 2 — séance 2

Afin d’avoir une meilleure visualisation de l’évolution de la température, représente la courbe (en rouge) des températures de la station B après implantation de la centrale nucléaire de Chinon. Pour t’aider, ci-dessous les deux axes sont placés. [Construire une courbe]

Si tu as des problèmes pour construire cette courbe, aide-toi de la fiche « Tracer une courbe » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret. Température (en °C)

30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Janvier

-

Mars

Avril

-

Juin

Juillet

-

Septembre

Octobre

Période de l'année

-

Décembre

Légende :



……………………………………………………………………………………….



……………………………………………………………………………………….



……………………………………………………………………………………….



……………………………………………………………………………………….

Titre : ………………………………………………….......…………………….………. Trace également sur ce graphique les courbes des températures : – de la station B avant implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en vert), – de la station A avant implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en bleu), – de la station A après implantation de la centrale nucléaire de Chinon (en noir). [Construire une courbe]

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séance 2 —

Séquence 2

Exercice 7 : [C – Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] À partir de l’étude du graphique que tu viens de construire, réponds à la question : quelle est la conséquence de l’installation d’une centrale nucléaire sur la température de l’eau d’une rivière ? [Utiliser des informations à partir d’un graphique]

Si tu as des difficultés, reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? ». ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 8 : [I – Rechercher des informations, les extraire, les organiser] Tableau présentant deux espèces de poissons et quelques caractéristiques de leur milieu de vie. Localisation du milieu de vie

Caractéristiques du milieu de vie

Exigence vis-à-vis de la teneur en dioxygène du milieu

- eau très agitée Truite fario

- en amont, près de la source

- teneur en dioxygène comprise

Teneur en dioxygène supérieure à 7 mg/L.

entre 10 et 12 mg/L - eau très calme Brème commune

- en aval, près de l’embouchure

- teneur en dioxygène comprise entre 4 et 6 mg/L

Teneur en dioxygène supérieure à 4 mg/L.

Utilise les informations apportées par le tableau pour montrer que la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d’eau. [Utiliser des informations issues d’un tableau]

Si cette question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? ». ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 2 — séance 2

Exercice 9 : [Ra - Argumenter] Victoire n’a pas été très convaincante pour expliquer l’incidence de l’installation d’une centrale nucléaire sur la modification de l’occupation du milieu aquatique par les poissons en aval de la centrale, alors à toi de l’aider. Au vu de tes connaissances acquises sur la respiration des poissons, le rôle de la température dans l’oxygénation de l’eau et l’implication des activités humaines dans le changement des conditions des milieux de vie, explique les répercussions de l’installation d’une centrale nucléaire sur l’occupation du milieu par les poissons vivant dans la rivière située à proximité. [Organiser les informations pour les utiliser]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

L’Homme par son action sur le milieu peut modifier la teneur en dioxygène de l’eau et donc la répartition des organismes vivants. Il agit ainsi sur la biodiversité.

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séance 2 —

Séquence 2

J e teste mes connaissances

Exercice 10

1- Complète la grille de mots croisés à l’aide des définitions suivantes :

a) Être vivant pouvant influencer la répartition des organismes vivants aquatiques.



b) Plus elle est importante, plus la teneur en dioxygène dissous est élevée.



c) Groupe d’êtres vivants à branchies qui peuplent les milieux aquatiques.



d) Plus elle est importante, moins la teneur en dioxygène dissous est élevée.



e) Richesse d’un milieu de vie en espèces animales et végétales.

2- Trouve le mot caché puis définis-le. d c

e a mot caché

b X

Y

P our aller plus loin Exercice 11

Lors d’une sortie scolaire, une classe observe un barrage dont la construction vient tout juste d’être terminée et qui a provoqué la formation d’un lac en amont. Chaque élève reçoit une fiche de renseignements présentant trois documents (numérotés de 1 à 3). © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 2 — séance 2

Document 1 : Rivière avant la construction du barrage

Rivière après la construction du barrage Zone avant le barrage

Zone après le barrage

Agitation*

Normale

Normale

Aucune

Teneur en dioxygène de l’eau à la surface (en mg/L)

10

10

2

Teneur en dioxygène de l’eau en profondeur (en mg/L)

8

8

0

Nombre d’espèces de poissons

70

60

0

Rivière

Lac

­—

Type d’espèce de poissons

*Agitation : turbulence permettant des échanges gazeux entre les eaux de surface et les eaux en profondeur.

Légende Sens d’écoulement de la rivière

Échelle :

1 km

Document 2 : carte de la région avant la construction du barrage Zone en amont du barrage

Zone en aval du barrage

Légende Sens d’écoulement de la rivière Barrage

Échelle :

1 km

Document 3 : carte de la région après la construction du barrage

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séance 2 —

Séquence 2

Utilise les documents précédents pour expliquer pourquoi il n’y a plus de poissons dans la zone après le barrage, puis propose une solution pour améliorer leurs conditions de vie dans cette zone. [Formuler une hypothèse explicative, faire preuve de responsabilité environnementale]

Si la question te pose problème, reporte-toi au « Besoin d’aide ? ». ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 2

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 2 Tout d’abord, rappelle-toi que tout protocole visant à vérifier une hypothèse ne doit tester qu’un paramètre et doit comporter deux expériences : une expérience avec le paramètre testé et un « témoin de l’expérience » sans ce paramètre.

Ainsi, si on veut tester l’influence d’un animal, il faut : - une expérience avec cet animal - et un témoin de l’expérience sans cet animal. Si on veut tester l’hypothèse de la chaleur, il faut : - une expérience avec de l’eau chaude - et un témoin de l’expérience avec de l’eau froide.

Exercice 3 1- Compare la teneur en dioxygène d’une eau froide à celle d’une eau chaude (voir le tableau).

Rappel : pour comparer, tu dois utiliser des expressions telles que « plus faible que », « plus élevé que »… 2- Décris l’évolution de la teneur en dioxygène de l’eau entre 22 °C et 34 °C (voir le graphique).



3- Pour conclure, décris, par une phrase simple, l’évolution de la teneur en dioxygène de l’eau en fonction de la température de l’eau puis indique si la canicule peut être une cause possible au problème de respiration des poissons.

Exercice 4 1- Si les poissons respirent mal, c’est qu’il leur manque un gaz respiratoire. Lequel ? 2- Les végétaux chlorophylliens respirent-ils comme les poissons ? 3- Placés en présence de lumière, les végétaux chlorophylliens (verts) produisent un gaz. Lequel ? Utilise tes connaissances ou réalise une recherche sur Internet ou dans un livre (dictionnaire…)

pour trouver la réponse.

4- Sachant cela, indique si l’hypothèse émise par Arthur peut être validée ou non.

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Séquence 2

Exercice 5 1- Comment évoluent la couverture végétale de la rivière (courbe rouge) et la teneur de l’eau en dioxygène (courbe verte) entre 2005 et 2007 ? 2- Même question entre 2007 et 2009. 3- Que peux-tu conclure sur la quantité de végétaux chlorophylliens dans le milieu et la teneur en dioxygène de ce milieu ? 4- En conclusion, explique pourquoi il n’y a pas de poissons dans la rivière bien qu’il y ait des végétaux.

Séance 2 Exercice 7 1- Comment évoluent les températures relevées aux stations A et B avant l’installation de la centrale ? 2- Comment évoluent les températures relevées aux stations A et B après l’implantation de la centrale nucléaire ? 3- Qu’en déduis-tu quant à l’impact de l’installation d’une centrale nucléaire sur la température de l’eau d’une rivière ?

Exercice 8 1- Cite les caractéristiques des milieux de vie de la truite fario et de la brème commune. 2- Explique pourquoi la truite et la brème ne vivent pas dans le même milieu puis conclus en indiquant si la teneur en dioxygène dissous d’un milieu peut jouer un rôle dans la répartition des espèces de poissons dans un cours d’eau.

Exercice 9 1- Quel est l’effet des rejets d’eau chaude par une centrale sur la température de l’eau d’une rivière ? 2- Quel est l’effet d’une augmentation de la température de l’eau sur la teneur en dioxygène dissous ? Cela peut-il perturber les poissons ? 3- En conclusion, indique quelles sont les conséquences de l’installation d’une centrale nucléaire sur l’occupation du milieu par les poissons.

Exercice 11 1- L’allure de la rivière a-t-elle changé après la construction du barrage ? Cela peut-il avoir une conséquence sur son peuplement ? 2- La teneur de l’eau en dioxygène a-t-elle changé en aval du barrage ? La vie d’animaux y estelle encore possible ? 3- Suite à la construction du barrage, l’agitation de l’eau après le barrage est devenue nulle. Cela explique-t-il le manque de dioxygène dans cette eau ? 4– D’après toi, que faudrait-il faire pour que des poissons recolonisent la zone située juste après le barrage ?

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Sommaire Séquence 3 Pour nous déplacer, prendre un objet, monter des escaliers, nous utilisons nos muscles. Quand nous devons faire un effort important, il faut prendre des aliments riches en énergie, sinon on risque le malaise. Mais quand nous faisons cet effort, que se passe-t-il au niveau de notre organisme  ? Au niveau de nos muscles ? Comment font-ils pour fonctionner ? Problématique :

Comment apporter l’énergie nécessaire au fonctionnement de nos muscles ?

Séance 1 Les différences entre un organisme au repos et en activité

Séance 2 Il existe des échanges au niveau des organes

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séance 1 —

Séquence 3

Séance 1 Les différences entre un organisme au repos et en activité

j e m’interroge

Sur un stand de ravitaillement le long d’un marathon, inutile d’être grand devin pour reconnaître ceux qui fournissent un effort ! Lorsqu’ils arrivent, les coureurs ont le front perlé de sueur, ont les joues bien rouges et ont du mal à boire la bouteille d’eau qu’on leur tend tellement ils sont essoufflés. Que de changements chez eux alors qu’ils étaient tout à fait « normaux » avant le départ !

La question que l’on peut donc se poser est : Quelles sont les modifications de l’organisme provoquées par un effort physique ?

Exercice 1 : [I – Rechercher l’information utile] Des élèves de 5e ont réalisé une course d’endurance pendant 20 minutes. Le professeur d’EPS leur demande de mesurer leur rythme cardiaque et leur rythme respiratoire. Ces deux mesures, réalisées pendant une minute, ont été faites juste avant le départ de la course (au repos) et au bout des 20 minutes de course (après l’effort). Elles sont présentées dans le tableau ci‑dessous. Rythme cardiaque Rythme cardiaque Rythme respiratoire Rythme respiratoire au repos après l’effort au repos après l’effort (battements/min) (battements/min) (inspirations/min) (inspirations/min) élève 1

72

138

20

35

élève 2

81

152

28

40

élève 3

75

149

25

36

Quelles sont les deux informations apportées par ces mesures ? [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 3 — séance 1

Exercice 2 : [Faire preuve d’esprit critique] Un élève de la classe fait la remarque suivante : « Lorsque nous avons couru, une des modifications que nous aurions pu observer c’est que nous consommions plus de dioxygène et que nous rejetions plus de dioxyde de carbone ». Es-tu d’accord avec lui ? Justifie ta réponse. [Organiser les informations pour les utiliser]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 3 : [I – Rechercher l’information utile] Pendant une autre séance d’EPS, on a mesuré la température du corps d’un sportif avant, pendant et après un effort qui a duré d’une dizaine de minutes.

En utilisant le graphique ci-dessus, décris une nouvelle modification de l’organisme provoquée par l’effort physique. [Sélectionner les informations utiles d’un graphe]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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séance 1 —

Séquence 3

j e retiens

Au cours d’une activité musculaire, des modifications (rythmes cardiaque, respiratoire, température corporelle) s’observent à l’échelle de l’organisme.

à connaître : • Rythme (ou fréquence) respiratoire : nombre de mouvements respiratoires par minute ; c’est-à-dire le nombre d’inspirations ou le nombre d’expirations. (1 inspiration + 1 expiration = 1 mouvement respiratoire) • Rythme (ou fréquence) cardiaque : nombre de battements du cœur par minute. On peut le mesurer en prenant son pouls.

j ’applique mes connaissances Exercice 4 Un professeur d’EPS demande à ses élèves de calculer leur rythme cardiaque avant et après une course rapide. 1- Qu’est-ce que le rythme cardiaque ? Comment peut-on facilement le mesurer ? ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Les résultats des mesures effectuées par Romain sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Nom de l’élève Romain

Rythme cardiaque Avant la course Après la course 76 143

2- Quelle information peux-tu tirer de la lecture de ce tableau ? ........................................................................................................................................... 3- Quelles autres modifications s’observent à l’échelle de l’organisme au cours d’une activité physique ? ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 3 — séance 2

Séance 2 Il existe des échanges entre le sang et les organes

j e m’interroge

Pour fonctionner, nos muscles (comme tous les autres organes) ont besoin d’énergie. Tu as appris, à l’école, que les vaisseaux sanguins apportaient aux organes le sang dont ils ont besoin. Nous avons vu que des modifications (cardiaques, respiratoires, etc.) s’observaient à l’échelle de l’organisme pendant l’effort. Mais puisque ce sont les muscles qui fonctionnent, on peut se demander : Comment un muscle en activité s’approvisionne-t-il en énergie ?

Exercice 5 : [ – Rechercher et organiser l’information utile] Pour répondre à notre problème, nous allons d’abord étudier ce qui se passe lorsqu’un muscle est en activité pour savoir si le sang a un rôle dans le fonctionnement des muscles. Pour cela, on a mesuré le débit sanguin (la quantité de sang qui passe dans un organe par unité de temps) dans deux situations : au repos et lors d’un effort. Ces mesures sont consignées dans le tableau ci-dessous. Débit sanguin (en mL/min)

Organe étudié

Au repos

Pendant l’effort

Muscles

1 200

12 500

Quelles sont les modifications au niveau des muscles entre le repos et l’activité ? [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Nous savons maintenant que le sang joue un rôle dans le fonctionnement des muscles. On peut émettre l’hypothèse suivante : Si le sang irrigue davantage les muscles, c’est pour qu’ils reçoivent l’énergie nécessaire à leur activité. L’énergie est libérée par une réaction entre le dioxygène et le glucose. De plus, nous savons que l’organisme prélève du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone. Nous allons voir si la composition du sang pour ces trois éléments change en traversant les muscles.

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séance 2 —

Séquence 3

Exercice 6 : [Ra – Éprouver une hypothèse] Pour vérifier notre hypothèse, on a mesuré les quantités de certains éléments dans le sang entrant dans le muscle et sortant du muscle dans différentes situations. Quantité d’éléments mesurée dans 100 mL de sang

Au repos

Pendant un effort

Sang entrant

Sang sortant

Dioxygène

20 mL

15 mL

Dioxyde de carbone

48 mL

52 mL

Glucose

90 mg

87 mg

Dioxygène

20 mL

6 mL

Dioxyde de carbone

48 mL

62 mL

Glucose

90 mg

50 mg

Comparaison Différence

Évolution

Les modifications observées au niveau du muscle entre le repos et l’activité permettent-elles de confirmer ou d’infirmer notre hypothèse ? [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Les organes sont richement irrigués par des capillaires. Ils prélèvent dans le sang des nutriments (comme le glucose). Les organes sont le siège de réactions chimiques entre les nutriments et le dioxygène. Ces réactions chimiques libèrent de l’énergie qui permet le fonctionnement de l’organe et le rejet des déchets (urée, dioxyde de carbone...). Une partie de l’énergie libérée est transférée sous forme de chaleur. Les muscles, comme les autres organes, réalisent avec le sang des échanges qui varient selon leur activité. Les modifications s’observent donc à l’échelle de l’organe.

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45

Séquence 3 — séance 2

À connaître : • Débit sanguin : volume de sang passant dans un organe pendant une minute (mL/min). • Capillaire : vaisseau très fin présent dans un organe. • Irrigation sanguine : apport de sang dans un organe (synonyme : vascularisation). • Nutriment : matière organique utilisée par les organes pour leur fonctionnement. • Réaction chimique : action entre des éléments chimiques qui se transforment en d’autres éléments. Certaines réactions libèrent de l’énergie. • Énergie : résultat de l’utilisation de nutriments ; elle permet le fonctionnement de l’organisme.

Exercice 7 : [C – Réaliser un schéma fonctionnel] À partir de ce qui a été vu auparavant, réalise le plus proprement possible ce qui se passe au niveau d’un muscle en utilisant la légende suivante :

: échange de dioxygène : échange de dioxyde de carbone : échange de glucose

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Si tu n’y arrives pas, tu peux t’aider de la fiche méthodologique « Réaliser un schéma » située à la fin du livret.

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séance 2 —

Séquence 3

j e teste mes connaissances Exercice 8

1- Je suis un gaz nécessaire au fonctionnement des organes. Qui suis-je ? ........................................................................................................................................... 2- Nous sommes des vaisseaux sanguins très fins qui irriguent les organes. Qui sommesnous ? ........................................................................................................................................... 3- Je suis un gaz rejeté par un organe en fonctionnement. Qui suis-je ? ........................................................................................................................................... 4- Nous réagissons avec le dioxygène pour libérer de l’énergie nécessaire au fonctionnement des organes. Qui sommes-nous ? ...........................................................................................................................................

j ’applique mes connaissances Exercice 9

Observe attentivement le tableau ci-dessous. Mesures (en 1 heure/ kg de muscle) Volume de dioxygène utilisé par le muscle Volume de dioxyde de carbone rejeté par le muscle Quantité de protides utilisés par le muscle Quantité de glucose (glucide) utilisé par le muscle Quantité de lipides utilisés par le muscle

Muscle au repos

Muscle en activité

0,3 L

5,1 L

0,2 L

5,8 L

0g

0g

2,1 g

8,5 g

0g

0g

Quelles informations peux-tu tirer des données présentées dans le tableau ? ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 3 — séance 2

P our aller plus loin Exercice 10

On a mesuré le débit sanguin dans différents organes pendant une période de repos puis pendant un effort. Les différentes mesures ont été reportées dans le tableau ci-après. Débit sanguin (en mL/min) Organes

Au repos

Pendant une activité physique

Cerveau

750

750

Cœur

250

750

1 200

12 500

Peau

500

1 900

Reins

1 100

600

Abdomen

1 400

600

600

400

5 800

17 500

Muscles

Autres organes Total

Quelles informations nous apportent ces mesures ? [Sélectionner les informations utiles d’un tableau] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 3

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 Si la question te pose problème, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions guidées ci-dessous. 1- Compare les mesures du rythme cardiaque des trois élèves avant et après l’effort.

Pour faire une comparaison correcte, tu dois utiliser le vocabulaire suivant : « plus que », « moins que », « autant que » ou « augmente », « diminue », « est constant ».

2- Compare les mesures du rythme respiratoire des trois élèves avant et après l’effort. 3- Que peux-tu conclure ?

Exercice 2 Pour t’aider, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions guidées ci-dessous. 1- a) Rappelle en quoi consiste la respiration chez l’Homme (vu dans la séquence 1).

b) Comment le rythme respiratoire évolue-t-il au cours d’un effort (vu dans la séquence 1) ?

2- Indique si tu es d’accord avec ce que l’élève a dit : « Lorsque nous avons couru, une des modifications que nous aurions pu observer c’est que nous consommions plus de dioxy‑ gène et rejetions plus de dioxyde de carbone ».

Exercice 3 1- Quelle est la température du corps à 4 minutes, à 9 minutes et à 15 minutes ? 2- À quel moment mesure-t-on une température de 37,1 °C ? 3- Comment la température évolue-t-elle pendant les cinq premières minutes ? 4- Comment la température évolue-t-elle pendant l’effort ?

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Séquence 3

Séance 2 Exercice 4 Cet exercice fait appel au même raisonnement que l’exercice 1. Si la question te pose problème, réponds à la question guidée ci-dessous. Compare les débits sanguins au repos et pendant l’effort puis conclus.

Exercice 5 1- a) Calcule la différence entre les quantités d’éléments mesurées dans le sang entrant et

dans le sang sortant (précède-les des signes « + » ou « – » selon le cas).

b) Remplis ensuite la colonne « Évolution » avec les symboles : : faible augmentation : faible diminution : pas de variation : forte augmentation : forte diminution

2- Cite le (ou les) élément(s) prélevé(s) par le muscle au repos et pendant l’effort. 3- Cite le (ou les) élément(s) rejeté(s) par le muscle au repos et pendant l’effort. 4- Compare les prélèvements et les rejets (donc les échanges) au repos et pendant l’effort. 5- L’hypothèse est-elle validée ? Justifie ta réponse.

Exercice 6 1- Dessine, dans le cadre, la forme du muscle puis représente le vaisseau sanguin. 2- Place ensuite les trois flèches des échanges entre le muscle et le sang, en respectant le sens des échanges. 3- Dessine dans le muscle le symbole « réaction chimique ». Pour placer les deux derniers symboles dans le muscle, rappelle-toi que l’énergie reste dans le muscle et que la chaleur est évacuée hors du muscle.

N’oublie pas de donner un titre précis au schéma.

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Séquence 3

Exercice 7

Pour répondre à cette question, tu dois comparer, pour chaque organe, les débits sanguins au repos et au cours d’une activité physique.

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Sommaire Séquence 4 Tu as vu dans la séquence précédente que les organes ont besoin de dioxygène et de nutriments pour fonctionner et qu’ils rejettent des déchets. Nous devons donc répondre à différentes questions : D’où vient le dioxygène et comment arrive-t-il aux organes ? D’où viennent les nutriments et quel est leur parcours jusqu’aux organes ? Comment éliminer les déchets ? Séquence après séquence, nous répondrons à ces questions scientifiques. Pour commencer, nous allons travailler sur l’apport de dioxygène aux organes. Nous respirons en permanence, éveillé ou endormi, au calme ou en activité. En même temps, nos organes ont besoin de dioxygène pour fonctionner. Problématique :

Comment expliquer l’approvisionnement des organes en dioxygène par le sang ?

Séance 1 L’air est constamment renouvelé dans les poumons

Séance 2 Les poumons permettent des échanges de gaz

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séance 1 —

Séquence 4

Séance 1 L’air est constamment renouvelé dans les poumons

j e m’interroge

On l’a déjà dit, nos organes ont besoin en permanence de dioxygène pour fonctionner ; si ce gaz vient à manquer, nous perdons connaissance et si cette situation se prolonge, elle peut entraîner la mort. Le sang doit donc se recharger tout le temps en dioxygène pour répondre aux besoins de l’organisme. Les questions auxquelles nous allons répondre sont : •  D’où vient le dioxygène ? •  Quel est son trajet avant d’approvisionner le sang ? •  à quel endroit passe-t-il dans le sang ? Pour commencer, nous pouvons nous demander : D’où vient le dioxygène ?

Exercice 1 : [Restituer des connaissances] L’être humain fait partie du groupe des Mammifères (tu l’as vu en 6e). Dans les séquences 1 et 2, tu as étudié les échanges gazeux respiratoires chez différents êtres vivants. En te servant de tes connaissances, rappelle quels sont les gaz échangés et avec quel milieu se font ces échanges, chez l’Homme. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 2 : [I – Rechercher l’information utile]

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Séquence 4 — séance 1

Si on met un morceau de muscle dans un récipient d’eau, il coule. Mais si on met un morceau de poumon de taille équivalente, il flotte à la surface. Si on presse un morceau de poumon, on voit apparaître quelques bulles et quelques gouttes de sang. Quelles informations peux-tu tirer des manipulations décrites ci-dessus ? [Utiliser des informations d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Le dioxygène provient donc de l’air ambiant ; les poumons sont des organes où les échanges peuvent avoir lieu avec le sang. Avant de chercher à savoir où ont exactement lieu ces échanges, on peut se demander quel est le trajet de l’air dans l’organisme ?

Exercice 3 : [C – Utiliser les informations utiles d’un texte pour compléter un schéma]

Légende : Titre : ...............................................................................................................

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séance 1 —

Séquence 4

Sans arrêt, l’air entre dans notre corps (c’est une inspiration) et en ressort quelques secondes après (c’est une expiration). Durant l’inspiration, l’air qui nous entoure passe par le nez (fosses nasales) ou par la bouche (voie buccale), puis circule dans un tuyau entouré de cartilage, la trachée. Celle-ci se divise ensuite en deux bronches qui entrent chacune dans un poumon. Les deux poumons sont contenus dans la cage thoracique, composée de douze paires de côtes et de muscles respiratoires (dont les muscles intercostaux et le diaphragme qui ferme le bas de la cage thoracique). Des bronches, l’air passe ensuite dans une multitude de bronchioles (ramifications terminales des bronches) et parvient jusqu’aux alvéoles pulmonaires (petits sacs remplis d’air). Lors de l’expiration, l’air emprunte le chemin inverse. En t’aidant du texte, complète les légendes au bout des flèches et distingue les os (que tu colorieras en jaune) et les muscles (en rouge). Sur le schéma complété, représente en rouge le trajet du dioxygène contenu dans l’air inspiré puis donne un titre précis au schéma. [Réaliser un schéma fonctionnel]

Si la question te pose problème, reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » située à la fin de la séquence 4.

j e retiens

Le dioxygène utilisé par les organes provient de l’air. Les mouvements respiratoires permettent de renouveler l’air au niveau des alvéoles. L’air entre par la bouche ou le nez et est conduit jusqu’aux alvéoles par la trachée, les bronches et les bronchioles.

à connaître : • Mouvements respiratoires : inspiration et expiration ; ils permettent la circulation de l’air dans l’organisme. • Inspiration : entrée d’air dans les poumons. • Expiration : sortie d’air des poumons. • Diaphragme : muscle fermant le bas de la cage thoracique. • Cage thoracique : espace délimité par les côtes contenant le cœur et les poumons (c’est-à-dire le thorax).

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Séquence 4 — séance 2

Séance 2 Les poumons permettent des échanges de gaz

j e m’interroge

Maintenant que tu connais le trajet de l’air, tu peux te dire que tu ne sais toujours pas : À quel endroit des poumons le dioxygène passe-t-il dans le sang ?

Exercice 4 : [Ra – Formuler une hypothèse] Après avoir vu que les fosses nasales, la trachée, les bronches, etc., sont des lieux où le dioxygène peut passer dans le sang, on veut savoir lequel de ces organes est impliqué. Pour cela, on a mesuré les quantités de dioxygène dans les différents organes de l’appareil respiratoire à la fin de l’inspiration : Mesures de la quantité de dioxygène dans les organes de l’appareil respiratoire Organes de l’appareil respiratoire

Quantité de dioxygène (pour 100 L d’air)

Fosses nasales

21 L

Trachée

21 L

Bronches

21 L

Bronchioles

21 L

Alvéoles pulmonaires

14 L

En te servant des informations du tableau ci-dessus, propose une hypothèse (en la justifiant) sur le lieu d’échange du dioxygène. [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Si cette question te pose problème, reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » située à la fin de cette séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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séance 2 —

Séquence 4

Exercice 5 : [C – Exploiter des résultats] Pour confirmer ou infirmer ton hypothèse, on a réalisé des coupes de poumon que l’on a photographiées. Ces coupes sont observées au microscope optique. La paroi des alvéoles, très fine, mesure 0,001 mm d’épaisseur. Dans cette paroi, on trouve de très nombreux capillaires sanguins (les ramifications les plus fines des vaisseaux sanguins). Il y a environ 300 à 450 millions d’alvéoles dans un poumon. La surface totale des alvéoles des deux poumons est proche de 200 m2 chez un adulte.

Pour information, la surface d’un court de tennis est de 260 m2.

Pa

Pa Pa

Pa

Pa = Paroi alvéolaire Pa : Paroi alvéolaire

En observant attentivement les photographies ci-dessus et en te servant du texte, quelles informations permettent de confirmer ou d’infirmer ton hypothèse ? [Sélectionner les informations utiles d’une photographie]

Reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » si nécessaire. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 6 : [C – Exploiter des résultats] Pour vérifier si les échanges de dioxygène avec le sang ont vraiment lieu au niveau des alvéoles, on a mesuré les quantités de gaz dans le sang dans un vaisseau sanguin situé à proximité des alvéoles. Tableau présentant les mesures de gaz dans les capillaires proches des alvéoles Sang arrivant au niveau des alvéoles

Sang quittant les alvéoles

Dioxygène

14 mL

20 mL

Dioxyde de carbone

54 mL

50 mL

Pour 100 mL de sang

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Séquence 4 — séance 2

Ces mesures nous permettent-elles d’affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires ? Justifie ta réponse. [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Utilise le « Besoin d’aide ? » si tu ne parviens pas à répondre à cette question. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 7 : [C – Réaliser un schéma fonctionnel] Trois élèves de cinquième ont réalisé un schéma représentant l’organisation et le fonctionnement d’une alvéole. Mais certains se sont trompés et, de plus, ils ont oublié de compléter leur schéma. Schéma n° 1

?

bronchiole

alvéole pulmonaire

vaisseau sanguin

Schéma n° 2 bronchiole

?

alvéole pulmonaire

vaisseau sanguin

58

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séance 2 —

Séquence 4

Schéma n° 3 bronchiole

?

alvéole pulmonaire

vaisseau sanguin

Après avoir choisi, parmi les trois schémas proposés, celui qui représente le mieux une alvéole pulmonaire en tant que zone d’échange entre l’air et le sang, complète le schéma choisi en utilisant la légende proposée. [Lire et compléter un schéma]

Si tu as besoin, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

j e retiens

Le passage du dioxygène a lieu au niveau des alvéoles pulmonaires. Le dioxygène passe de l’air des alvéoles pulmonaires dans le sang des capillaires. Ce passage est facilité par la grande surface alvéolaire et par sa vascularisation importante.

J e teste mes connaissances Exercice 8

1- Utilise tes connaissances pour compléter la grille à l’aide des définitions suivantes : a) Phase de la respiration pendant laquelle de l’air sort des poumons. b) Lieu où se réalise le passage du dioxygène de l’air vers le sang. c) Gaz qui passe de l’air vers le sang au niveau alvéolaire. d) Phase de la respiration pendant laquelle de l’air entre dans les poumons. Mot caché



a b

c d S 2- Trouve le mot caché. Définis ce mot. ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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59

Séquence 4 — séance 2

J ’applique mes connaissances Exercice 9

1- Utilise tes connaissances pour légender le schéma de la page suivante. (11 zones de pointillés à compléter, légende et titre) 2- Représente par des flèches rouges le trajet du dioxygène du milieu extérieur jusqu’au sang.

P our aller plus loin Exercice 10

L’asthme est une maladie respiratoire, souvent d’origine allergique, qui se manifeste au moment des crises par une gêne respiratoire grave avec sensation d’oppression et respiration sifflante. Ces difficultés respiratoires momentanées proviennent à la fois d’une production abondante de mucus (substance visqueuse) au niveau des voies respiratoires et de la contraction de la paroi des bronchioles, ce qui entraîne une diminution de leur diamètre. Les médicaments donnés aux asthmatiques agissent sur les muscles des bronchioles. En te servant du texte, explique l’action de ces médicaments sur les muscles des bronchioles et le passage de l’air. [Sélectionner les informations utiles d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

60

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séance 2 —

Séquence 4

.......................... .......................... pharynx

.......................... .......................... ..........................

..........................

.......................... .......................... ...

...

..........................

Légende :

Titre :

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Séquence 4

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 3 1- Place les légendes sur le schéma au fur et à mesure que tu vois leur nom dans le texte.

Attention ! N’oublie pas d’utiliser un crayon à papier pour noter les légendes.

2- Cherche dans le texte la phrase qui se rapporte aux os et aux muscles puis mets les couleurs.

Si tu n’es pas sûr(e) de toi, tu peux noter sur le schéma les lettres « r » (pour rouge) et « j » (pour jaune) au crayon et regarder le corrigé avant de colorier.

3- Représente le trajet du dioxygène dans l’air inspiré par des flèches rouges.

Attention ! N’oublie pas d’indiquer dans la légende la signification des flèches rouges.

4- Donne un titre au schéma.

62

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Séquence 4

Séance 2 Exercice 4 Pour t’aider, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions ci-dessous. 1- Que constates-tu en observant les différentes mesures présentées dans le tableau ? 2- D’après toi, pourquoi la quantité de dioxygène est-elle plus faible dans les alvéoles pulmonaires ? 3- Formule une hypothèse sur le lieu d’échange du dioxygène.

Exercice 5 Pour t’aider, réponds, sur une feuille de brouillon, aux questions guidées ci-dessous. 1- Repère sur les photographies les organes très riches en capillaires sanguins. 2- Compare l’épaisseur de la paroi d’une alvéole à l’épaisseur d’une bronchiole. 3- D’après toi, ces observations confirment-elles ou non l’hypothèse émise dans l’exercice 4 ?

Exercice 6 1- Compare les quantités de dioxygène dans le sang arrivant au niveau alvéolaire et dans le sang sortant.

Rappel : pour comparer, il faut utiliser des expressions telles que « plus faible que », « plus élevé que », « constante »…

2- Compare les quantités de dioxyde de carbone dans le sang arrivant au niveau alvéolaire et dans le sang sortant. 3- Rédige la conclusion de tes observations. Ces mesures permettent-elles d’affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires ?

Exercice 7 1- Rappelle-toi ce que tu as vu dans les exercices précédents et choisis le schéma qui te paraît le plus exact. Tu dois justifier tes choix (« J’élimine le schéma n°… car …. », « Je garde le schéma n°… car … »). 2- Sur le schéma que tu as choisi, rajoute les flèches représentant les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone. 3- Donne un titre au schéma choisi.

Remarque : rappelle-toi que tu dois toujours donner un titre à un schéma (ou à un dessin…) même si cela ne t’est pas explicitement demandé dans l’énoncé.

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Sommaire Séquence 5 Tu sais que le dioxygène de l’air passe des alvéoles dans le sang. Maintenant, nous allons étudier l’apparition des maladies causées par des substances nocives.

Tu as vu dans la séquence 3 que les organes devaient tout le temps être approvisionnés en dioxygène et en nutriments afin de fournir l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.

Séance 1 Il existe des subtances nocives pour l’appareil respiratoire Maintenant que nous savons comment le dioxygène arrive dans le sang (séquence 4), il nous reste à découvrir comment les autres éléments nécessaires aux organes arrivent dans le sang. Problématique :

Comment expliquer l’approvisionnement des organes en nutriments par le sang ?

Séance 2 Les aliments sont transformés en nutriments

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séance 1 —

Séquence 5

Séance 1 Il existe des substances nocives pour l’appareil respiratoire

j e m’interroge

L’air inspiré apporte le dioxygène dans l’appareil respiratoire mais aussi toutes les substances présentes dans l’air ambiant et parfois des substances nocives ; les fabricants de cigarettes sont obligés d’indiquer sur les paquets des messages d’avertissement comme « Fumer nuit gravement à votre santé et à celle de votre entourage ». La fumée de tabac est nocive pour le fumeur (il y a 7 fois plus de morts par cancer du poumon chez les fumeurs que chez les nonfumeurs) mais également pour le non-fumeur qui la respire de façon involontaire. La question que l’on peut donc se poser est : Comment les substances présentes dans notre environnement peuvent perturber l’approvisionnement du sang en dioxygène ?

Exercice 1 : [I – Rechercher et extraire l’information utile] Document 1 L’air que nous respirons contient des milliards de particules et de microbes. Des mécanismes complexes permettent à l’organisme de se défendre contre ces agressions. Il existe en particulier un système de nettoyage du poumon : la paroi des bronches est recouverte de cils vibratiles qui forment un véritable « tapis roulant » permettant d’arrêter puis de refouler hors des poumons les particules venues de l’extérieur. Les cellules à mucus produisent une substance collante (le mucus) qui fixe les poussières entrant dans les poumons. Les battements des cils des cellules voisines expulsent vers l’extérieur ces poussières enrobées de mucus.

Document 2 La nicotine, présente dans la fumée de cigarette, entraîne la contraction des bronches et des bronchioles. Ainsi, elle réduit le diamètre du passage de l’air ce qui fait que l’air est moins bien renouvelé au niveau des alvéoles pulmonaires. Les goudrons paralysent et détruisent les cils vibratiles. Les substances étrangères rentrent donc jusqu’au plus profond de l’appareil respiratoire.

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Séquence 5 — séance 1

Cela provoque la diminution des échanges gazeux car l’air est moins bien renouvelé (les particules collent à la surface des alvéoles). Mais les microbes qui ont pénétré provoquent des infections pulmonaires et des bronchites chroniques. Enfin, le goudron est une substance très cancérigène. Le risque de développer un cancer (multiplication anormale et trop importante de cellules) est d’autant plus important que le tabagisme a débuté tôt (avant 15 ans) et que le nombre de cigarettes fumées est élevé.

Utilise les documents 1 et 2 pour rédiger un court texte expliquant pourquoi une personne qui fume est plus vite essoufflée qu’une personne non-fumeuse et souffre plus souvent de maladies pulmonaires diverses. [Produire un écrit organisé] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Il existe dans l’environnement des substances comme les goudrons, les substances irritantes de la fumée de tabac, l’amiante,..., qui endommagent les parois des bronches et des alvéoles. Elles favorisent l’apparition de certaines maladies comme la bronchite chronique, l’asthme ou le cancer. La nicotine (outre la dépendance qu’elle crée) provoque la contraction des bronches et favorise l’asthme. Mais les substances contenues dans le tabac ne sont pas les seules à être présentes dans l’atmosphère et à présenter un risque de nocivité pour l’appareil respiratoire.

j e retiens

Des substances nocives, plus ou moins présentes dans l’environnement, perturbent le fonctionnement de l’appareil respiratoire et favorisent l’apparition de certaines maladies.

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séance 1 —

Séquence 5

P our aller plus loin Exercice 2

Il existe de nombreuses maladies respiratoires. Les causes sont multiples. Voici quelques-unes de ces maladies et leurs caractéristiques : 1 ­– L’angine est une inflammation du pharynx qui est situé au niveau de la gorge au tout début de la trachée. 2 ­–  L’asthme correspond à la diminution du diamètre des bronches et des bronchioles. 3­– La bronchite correspond à l’encombrement des bronches et des bronchioles à cause de sécrétions importantes (ces sécrétions sont appelées mucus). 4­– La broncho-pneumonie est une inflammation grave des bronchioles et des alvéoles pulmonaires. 5­– Le cancer du poumon entraîne la destruction de la paroi des alvéoles pulmonaires. 6 ­– L’œdème pulmonaire est provoqué par un liquide provenant du sang qui remplit les alvéoles. 7 ­– La rhinite est une inflammation de la muqueuse nasale. 8 ­– La rhino-pharyngite est une inflammation de la muqueuse nasale et du pharynx. 9 ­– La trachéite est une inflammation de la trachée.

Complète le schéma en ajoutant des flèches numérotées qui indiquent le lieu de la maladie. Tu repasseras les numéros avec un stylo de couleur pour les maladies qui affectent le trajet de l’air et avec une autre couleur les maladies qui affectent le passage du dioxygène. [Sélectionner les informations utiles d’un texte].

Reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » si nécessaire.

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Séquence 5 — séance 2

Séance 2 Les aliments sont transformés en nutriments Revenons à notre investigation de départ : tu sais que les organes doivent en permanence être approvisionnés en dioxygène et en nutriments afin de fournir l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Tu sais également comment le dioxygène arrive dans le sang. Il te reste à découvrir comment les autres éléments nécessaires aux organes arrivent dans le sang.

j e m’interroge

Généralement, les élèves de 5e ont de bonnes connaissances sur l’alimentation. Voici quelques phrases entendues en classe : « Pour avoir de l’énergie, il faut manger plusieurs fois par jour. », « Dans la nourriture, on a plein d’éléments : des lipides, des glucides, des protéines ; d’ailleurs, c’est marqué sur les étiquettes. », « Il y a aussi de l’eau et des sels minéraux. », « Les aliments passent dans le tube digestif », « Ils rentrent dans la bouche et ressortent en crottes ». Mais les crottes, ce ne sont plus des aliments... il y a donc une transformation qui peut être reliée avec l’obtention de nutriments. Notre problème est donc : Que deviennent les aliments dans le tube digestif ? Deux questions se posent alors à nous : Où passent les aliments après être entrés par la bouche ? Quelles sont les transformations ayant lieu dans le tube digestif ?

Exercice 3 : [Ra – Exploiter des résultats] Pour répondre à ces deux questions, c’est-à-dire connaître le trajet des aliments le long du tube digestif et découvrir quelles sont les transformations le long du tube digestif, on ne peut pas disséquer un être humain ! Mais on peut se servir d’un autre mammifère car ils ont tous la même organisation. On a donc disséqué un lapin mort et on a examiné le contenu de son tube digestif. On a pris des photographies des différents organes et de leur contenu.

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séance 2 —

Séquence 5

Construis un tableau où tu mettras dans une première ligne le nom des différents organes du tube digestif où passent les aliments et dans une deuxième ligne l’aspect du contenu de chaque organe.

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Les aliments entrent par la bouche et constituent le bol alimentaire. Les aliments suivent un tube plus ou moins renflé, le tube digestif, qui est successivement constitué de l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle, le gros intestin et enfin le rectum. Autour de ce tube se trouvent le foie et le pancréas. Les excréments sortent par l’anus. Au cours de ce trajet, les aliments sont transformés.

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Séquence 5 — séance 2

j ’applique mes connaissances Exercice 4

Après avoir été broyés dans la bouche par les dents, les morceaux de pomme descendent dans l’œsophage et arrivent dans l’estomac où ils séjournent de quatre à six heures en moyenne. Ils sont ensuite acheminés le long de l’intestin grêle. Entrent dans le gros intestin les déchets (aliments non digérés) qui sont transformés en excréments. Ces derniers sont éliminés par l’anus.

bouche

foie pancréas

anus

Titre :

Utilise les informations apportées par le texte pour compléter le schéma en ajoutant des flèches indiquant les noms des différents organes de l’appareil digestif.

N’oublie pas de donner un titre au schéma. 70

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séance 2 —

Séquence 5

P our aller plus loin Exercice 5 Les maladies du tube digestif ont des causes variées ; l’une de ces causes est la mauvaise progression des aliments le long du tube digestif. Un médecin peut alors conseiller à son patient de manger des aliments riches en fibres (haricots verts, épinards, poireaux, rhubarbe, etc.). Pour étudier le rôle des fibres, on a représenté sur le graphique ci-dessous les temps de digestion pour un repas pauvre en fibres et un repas riche en fibres. % d’aliments digérés 100 80 60 40 Repas riche en fibres Repas pauvre en fibres

20 0 0

5

10

15

20

25 Temps en heures

Pourcentage d’aliments digérés en fonction du temps En te servant du graphique, explique quel est l’intérêt de manger des fibres. [Sélectionner les informations utiles d’un graphique]

Si tu ne réussis pas à répondre seul(e) à la question, tu peux te reporter à l’annexe « Besoin d’aide ? ». ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 5

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 2 1- Dans un premier temps, lis le texte en entier pour repérer les noms des différents organes cités. Si besoin, surligne ou souligne ces mots dans le texte. 2- Ensuite, trace les flèches et écris les numéros en face des flèches qui conviennent (tu peux mettre plusieurs numéros en face d’une même flèche).

Rappel : trace les flèches à la règle, horizontalement et au crayon à papier. Note les numéros les uns aux dessus des autres, au crayon à papier.

3- Lis de nouveau le texte puis repasse chaque numéro en couleur.

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Séquence 5

Séance 2 Exercice 3 Si tu ne parviens pas à construire le tableau demandé, suis le conseil suivant : Le tableau doit comporter deux lignes : - une pour la rubrique « Nom de l’organe » - une autre pour la rubrique « Aspect du contenu ».



Pour déterminer le nombre de colonnes, il faut compter le nombre d’organes traversés par les aliments et ajouter 1 à ce nombre (la première colonne servant à noter les rubriques). Finalement, le tableau doit comporter deux lignes et six colonnes.

Exercice 5 1- Combien de temps faut-il pour qu’un repas riche en fibres soit digéré ? En est-il de même avec un repas pauvre en fibres ? 2- Déduis de tes observations, le rôle des fibres dans la digestion.

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Sommaire Séquence 6 Avant de continuer plus avant, rappelons le problème scientifique posé lors de la séance précédente :

Comment expliquer l’approvisionnement des organes en nutriments par le sang ? Tu connais désormais le trajet des aliments dans le tube digestif et tu sais que ces aliments sont transformés au cours de ce trajet. Il nous reste donc à savoir ce qui permet cette transformation des aliments en éléments plus petits, les nutriments, mais aussi à rechercher le lieu du passage des nutriments dans le sang afin d’aller approvisionner les organes. Notre travail sera réparti sur deux séances :

Séance 1 Les aliments sont transformés le long du tube digestif grâce à des enzymes Séance 2 L’absorption des nutriments a lieu dans l’intestin grêle

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séance 1 —

Séquence 6

Séance 1 Les aliments sont transformés le long du tube digestif grâce à des enzymes

j e m’interroge

Nous avons vu dans la séance 2 de la séquence précédente que les aliments étaient transformés au cours de leur trajet dans le tube digestif. Les aliments sont découpés par les dents mais l’aspect de ces aliments mâchés n’a rien à voir avec l’aspect dans les autres organes du tube digestif. L’action mécanique des dents ne suffit donc pas à expliquer cette transformation. La question que l’on peut se poser est donc : Quels mécanismes permettent d’expliquer la transformation des aliments ?

Exercice 1 : [Ra – éprouver une hypothèse] Au xviiie siècle, les scientifiques s’interrogent sur le mécanisme de la digestion. Une des théories de l’époque est celle de Giovanni Borelli (1608-1672) pour qui la digestion serait un phénomène purement mécanique : les aliments seraient simplement broyés dans le tube digestif. Le scientifique français René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) ne croit pas à cette théorie. Il étudie la digestion sur des rapaces qui sont des oiseaux dont la particularité est de rejeter sous forme de pelote les parties de leurs proies qu’ils ne digèrent pas (plumes, os, poils...). Voici le récit d’une de ses expériences : « Je plaçai dans un gros tube en fer blanc ouvert aux deux bouts, un morceau de viande. Le tube ainsi garni fut donné à une buse pour son premier déjeuner. Ce ne fut que le lendemain que je trouvai le tube qu’elle venait de rendre : il avait toute sa rondeur, on ne découvrait sur sa surface extérieure aucune trace de frottements. Le morceau de viande avait été réduit peut-être au quart de son premier volume ; ce qui en restait était couvert par une espèce de bouillie venue probablement des parties qui avaient été dissoutes ». Au début de l’expérience

à la fin de l’expérience

Après avoir schématisé le résultat de l’expérience (ci-dessus à droite), explique pourquoi, grâce à Réaumur, on peut affirmer que l’hypothèse de Borelli n’est pas validée. [Sélectionner les informations utiles d’un texte]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 6 — séance 1

Exercice 2 : [Ra – éprouver une hypothèse] Lazzaro Spallanzani (1729-1799) reprend les travaux de Réaumur sur la digestion. Il émet l’hypothèse que la digestion est un phénomène purement chimique : les aliments seraient rendus liquides par des substances chimiques sécrétées par les organes. Après avoir récupéré un peu de liquide contenu dans son estomac, il réalise l’expérience suivante : « J’en fis entrer dans un tube en verre ; je mis avec ce suc quelques brins de chair. Je le plaçai dans un fourneau où on éprouvait à peu près la chaleur de mon corps ; j’y mis aussi un tube semblable avec une quantité d’eau qui était la même que celle du suc gastrique pour me servir de comparaison. Voici les deux éléments que j’observai. La chair qui était dans le suc gastrique commença à se défaire avant 12 heures et elle continua insensiblement. Au bout de 35 heures, elle avait perdu toute consistance. Il n’en fut pas de même dans le tube où j’avais mis l’eau : la plus grande partie des fibres charnues plongées dans l’eau étaient encore entières au bout du 3e jour. »

Après avoir schématisé le contenu des tubes, explique si l’hypothèse de Spallanzani est vérifiée. [Sélectionner les informations utiles d’un texte]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Une enzyme est une substance présente dans le tube digestif dont l’action permet de transformer les aliments consommés. L’ensemble de ces transformations est appelé digestion. Le résultat de la digestion des aliments est la formation de nutriments. Les transformations chimiques complètent l’action mécanique (qui augmente la surface d’action des enzymes).

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séance 2 —

Séquence 6

Séance 2 L’absorption des nutriments a lieu dans l’intestin grêle

j e m’interroge

Les aliments transitent dans le tube digestif de la bouche à l’anus. Durant ce transit, ils sont transformés en nutriments de petite taille. Ces nutriments seront utilisés par les organes qui sont approvisionnés par le sang. Les nutriments doivent donc passer, au cours de leur parcours dans le tube digestif, dans le sang. La question est donc : Dans quel(s) organe(s) du tube digestif a lieu le transfert des nutriments vers le sang ?

Exercice 3 : [Ra – Formuler une hypothèse] Afin de connaître le lieu du passage des nutriments dans le sang, on a mesuré la quantité de glucose (un nutriment facilement identifiable) dans le sang à l’entrée et à la sortie des différents organes du tube digestif : Mesures des quantités de glucose dans le sang des capillaires des organes du tube digestif Quantité de glucose dans le sang Entrant

Sortant

De la paroi de l’œsophage

1 mg/L

0,9 mg/L

De la paroi de l’estomac

1 mg/L

0,7 mg/L

De la paroi de l’intestin grêle

1 mg/L

2,8 mg/L

De la paroi du gros intestin

1 mg/L

0,8 mg/L

En te servant des informations du tableau ci-dessus, propose une hypothèse (en la justifiant) sur le lieu de passage du glucose dans le sang. [Sélectionner les informations utiles d’un tableau]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 6 — séance 2

Exercice 4 : [C – Exploiter des résultats] Pour confirmer ou infirmer ton hypothèse, on a réalisé des coupes d’intestin grêle que l’on a photographiées. Ces coupes sont observées au microscope optique. Dans la paroi de l’intestin, on trouve de très nombreux capillaires sanguins. Cette paroi qui sépare les nutriments du sang est extrêmement fine ; elle présente de nombreux plis, eux-mêmes pourvus de petites bosses appelées villosités (il y en a environ 10 millions).

En observant attentivement les photographies ci-dessus et en te servant du texte, quelles informations permettent de confirmer ou d’infirmer ton hypothèse ? [Sélectionner les informations utiles d’une photographie] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 5 : [C – Exploiter des résultats] Pour vérifier si le passage des nutriments dans le sang a bien lieu au niveau de l’intestin grêle, on a introduit une sonde dans le tube digestif pour prélever et analyser le contenu du tube à différents endroits au cours de la digestion. On a mesuré la quantité de glucides présents à la suite d’un repas principalement constitué de sucres (glucides).

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séance 2 —

Séquence 6

Ces mesures nous permettent-elles d’affirmer que le passage des nutriments dans le sang a lieu au niveau de l’intestin grêle ? Justifie ta réponse. [Sélectionner les informations utiles d’un graphique]

Pour lire le graphique, tu peux t’aider de la fiche méthodologique « Lire une courbe » située à la fin du livret. De plus, si tu as besoin d’aide, reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » située à la fin de cette séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 6 : [C – Réaliser un schéma fonctionnel] Complète le schéma ci-dessous en indiquant le passage des nutriments par deux ou trois flèches vertes, et en précisant où se trouve le sang pauvre en nutriments et le sang riche en nutriments (tu as deux flèches de légende à compléter).

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Séquence 6 — séance 2

j e retiens

L’intestin grêle possède une grande surface richement vascularisée par des capillaires. Ceci favorise l’absorption intestinale, c’est-à-dire le passage des nutriments dans le sang au niveau de l’intestin grêle.

j ’applique mes connaissances Exercice 7

Sur le schéma bilan page suivante : - complète les légendes manquantes, - représente, par des flèches bleues, le trajet des aliments digérés dans le tube digestif, - localise l’arrivée des enzymes digestives en faisant correspondre les numéros 2, 3 et 4 à la légende qui lui convient.

N’oublie pas de compléter la légende et de donner un titre précis au schéma.

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séance 2 —

Séquence 6

ALIMENTS



bouche

..........................

 foie pancréas

..........................

 

..........................

NUTRIMENTS ..........................

EXCRÉMENTS

anus

LÉGENDE : : ................................ Points d’arrivée des enzymes digestives :

 des glandes salivaires  du pancréas

 de la paroi de l’estomac  de la paroi de l’intestin grêle

Titre : .......................................................................................................................

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Séquence 6 — séance 2

P our aller plus loin Exercice 8

Si vous avez vu le film « Super Size Me », vous savez que de nombreux jeunes américains sont obèses. Mais le surpoids gagne du terrain en France. Il s’agit d’une pandémie planétaire puisque la plupart des pays, même parmi les pays les plus pauvres, sont touchés (voir le graphique ci-dessous). En effet, ces pays changent peu à peu leur hygiène de vie et leurs habitudes alimentaires (trop de sucres et trop de graisses). Ils connaissent à leur tour les fast-food, le grignotage d’aliments salés, gras, sucrés, et une sédentarité croissante. Ces comportements favorisent un déséquilibre des apports énergétiques par rapport aux besoins. Tout cela débouche inévitablement sur l’obésité.

Le souci, c’est que les risques de maladies cardio-vasculaires augmentent avec le poids ; de la graisse se dépose dans les artères (on appelle ce dépôt une plaque d’athérome) et l’artère finit par être bouchée. D’autres risques peuvent être reliés avec l’obésité : diabète, maladies gastro-intestinales, apnées du sommeil, arthrose, etc. De même, certains cancers sont plus fréquents chez les personnes en surpoids. Aujourd’hui, pour définir l’obésité, on utilise l’indice de masse corporelle (ou IMC). Il permet de comparer des personnes qui n’ont pas le même poids. Cet indice met en relation la taille et le poids de la personne concernée : IMC = Poids (en kg) / Taille2 (en m) On considère qu’une personne est obèse si son IMC dépasse une certaine valeur (environ 27 pour les jeunes de 12 à 18 ans et environ 30 pour les adultes). En te servant du texte, explique en quoi les mauvais comportements alimentaires et le manque d’activité physique sont un risque pour la santé. [Sélectionner les informations utiles d’un texte]

Si la question te pose problème, reporte-toi à l’annexe « Besoin d’aide ? » située à la fin de cette séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 6

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 1- Pour réaliser le schéma, trouve, dans le texte, quel est l’aspect du tube à la fin de l’expérience de Réaumur et dessine ce tube. Recherche à quoi ressemble le morceau de viande à la fin de l’expérience et schématise-le. 2- Trouve l’hypothèse de Borelli dans le texte. 3- Confronte le résultat de l’expérience réalisée par Réaumur à l’hypothèse émise par Borelli et explique pourquoi celle-ci n’est pas validée.

Exercice 2 1- Qu’a placé Spallanzani au début de l’expérience dans chacun des deux tubes ? Schématise le contenu des tubes sans oublier de légender. 2- Qu’a-t-il observé dans chaque tube à la fin de l’expérience ? Schématise le résultat de l’expérience. 3- Rédige la conclusion de l’expérience puis indique si l’hypothèse de Spallanzani est validée ou non.

Rappel de l’hypothèse de Spallanzani : « La digestion est un phénomène purement chimique : les aliments seraient rendus liquides par des substances chimiques sécrétées par les organes ».

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Séquence 6

Séance 2 Exercice 3 Si tu as des difficultés pour répondre à la question, réponds, au brouillon, aux questions ci-dessous. 1- Compare les quantités de glucose contenues dans le sang entrant et dans le sang sortant de chaque organe du tube digestif. 2- Propose ensuite une hypothèse sur le lieu de passage du glucose de l’appareil digestif vers le sang.

Exercice 5 1- Dans quels organes le pourcentage de glucides reste-t-il à 100 % ? 2- Dans quel organe ce pourcentage diminue-t-il ? 3- Quelle conclusion peux-tu tirer de tes observations ?

Exercice 8 1- Surligne ou souligne dans le texte les comportements à risque pour la santé puis rédige une phrase pour les récapituler. 2- Cite les différentes conséquences de ces comportements.

À présent, tu peux t’amuser à calculer ton IMC, c’est-à-dire ton Indice de Masse Corporelle. Utilise la formule indiquée dans le texte de l’exercice pour le calculer. Si ton IMC n’est pas idéal, pas de panique ! Rappelle-toi que ton organisme est en « construction » et que les adolescents alternent parfois période de croissance du squelette et période de construction de masse musculaire. Ainsi, si ton IMC est trop faible, tu es peut-être en train de grandir et tu « grossiras » ensuite. Au contraire, si ton IMC est trop élevé, tu es peut-être en train de « grossir » mais tu grandiras certainement bientôt. Par contre, s’il existe un trop grand écart entre ton IMC et l’IMC idéal, interroge-toi : manges-tu suffisamment ? Manges-tu de trop ? Ton alimentation est-elle équilibrée ? Fais-tu assez (ou trop) d’activité physique par rapport à ce que tu manges ?

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Sommaire de la séquence 7 Tu sais qu’un muscle a besoin pour fonctionner de dioxygène et de nutriments. L’utilisation des nutriments par les muscles permet la libération d’énergie mais elle entraîne également la production de déchets. Ce qui est valable pour un muscle l’est également pour tous les autres organes. Mais ces déchets ne peuvent pas rester indéfiniment dans l’organisme ; ils doivent être rejetés. Problématique : Comment l’organisme élimine-t-il les déchets du sang ? Nous traiterons ce problème en une courte séance.

t Séance 1 L’élimination des déchets par l’organisme

Tu as vu dans les séances précédentes que les échanges de substances (gaz, nutriments, déchets) entre les différents organes se faisaient par l’intermédiaire du sang. Mais ces organes ne sont pas les uns à côté des autres. Problématique : Comment la circulation du sang permet-elle de réaliser les transports de substances (dioxygène, nutriments, déchets) entre les organes ?

t Séance 2 La circulation sanguine

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séance 1 —

Séquence 7

Séance 1 L’élimination des déchets par l’organisme

j e m’interroge

Nous savons que les réactions chimiques qui se déroulent dans les organes entraînent la fabrication de déchets, comme le dioxyde de carbone. Ces déchets sont ensuite rejetés dans le sang. La teneur normale de dioxyde de carbone dans le sang arrivant aux organes est de 500 mL par litre de sang. Quand cette teneur dépasse 540 mL/L, des symptômes apparaissent : maux de tête, vomissements, évanouissements, sueurs froides, accélération des battements cardiaques, sensation d’angoisse voire de panique. Si la quantité dépasse 625 mL/L, la personne peut tomber dans le coma. Les déchets doivent donc être éliminés du sang. Notre question est donc : Quel(s) organe(s) permettent d’évacuer les déchets du sang ?

Exercice 1 : [Ra - Formuler une hypothèse] On a vu l’aspect nocif du dioxyde de carbone quand sa quantité dans le sang est trop importante. Une accumulation de dioxyde de carbone dans le sang est observée chez les apnéistes (l’apnée est l’arrêt plus ou moins prolongé de la respiration). De la même façon l’urée est un autre déchet qui peut être toxique. L’urée est produite lors de la dégradation des protéines (celles de ton corps qui sont renouvelées et celles que tu manges). Mais il existe d’autres déchets qui ne sont pas toxiques ; par exemple, lorsque l’on mange des betteraves rouges, le colorant rouge naturel que contiennent les betteraves se retrouve dans les urines, ou encore lorsque ce sont des asperges qui nous ont été servies, l’urine a une odeur caractéristique qui est due à une substance volatile présente dans les asperges. à partir de tes connaissances sur l’organisme humain et les indications de ce texte, propose le nom des organes impliqués dans le rejet des déchets. [Produire un écrit organisé] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

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Séquence 7 — séance 1

Exercice 2 : [C - Exploiter des résultats] Pour tester l’hypothèse selon laquelle l’élimination des déchets du sang se fait grâce aux reins, on a voulu vérifier si les reins étaient vascularisés de façon à évacuer ces déchets dans l’urine. Pour cela, on a injecté des matières plastiques de couleur rouge et bleue dans les vaisseaux sanguins d’un rein de porc (rouge dans l’artère et bleue dans la veine comme indiqué sur le schéma de gauche) et une matière plastique de couleur jaune dans l’uretère (c’est-à-dire le conduit du rein vers la vessie). Le schéma te permet de mieux visualiser l’organisation de ces éléments.

En observant avec attention la photographie, quels éléments te permettent de conforter ou d’infirmer ton hypothèse ? [Sélectionner les informations utiles d’une photographie] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

Exercice 3 : [C - Exploiter des résultats] Face à cette manipulation saugrenue d’injecter des matières plastiques dans les vaisseaux du rein, un élève de la classe proteste : « Ce n’est pas parce que le rein est riche en vaisseaux sanguins que les déchets du sang sont éliminés par cet organe ! Ça ne prouve rien ! » L’ensemble de la classe cherche alors à savoir comment être davantage certain de l’implication des reins dans le rejet des déchets sanguins et propose de réaliser des mesures des éléments composant le sang entrant et sortant des reins. Analyse de la composition des sangs entrant et sortant des reins Constituant (dans 1 L de sang)

Sang entrant

Sang sortant

Eau

930 g

920 g

Protéines

75 g

75 g

Lipides

1,5 g

1,5 g

1g

1g

0,45 g

0g

Glucides Déchets (urée, ...)

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séance 1 —

Séquence 7

Ces mesures nous permettent-elles de confirmer que le passage des déchets du sang a lieu au niveau des reins ? Justifie ta réponse. [Sélectionner les informations utiles d’un tableau] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence..

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Séquence 7 — séance 1

Exercice 4 : [Ra - Faire preuve d’esprit critique] Dans la classe, le professeur demande aux élèves de proposer des protocoles pour tester l’implication des poumons dans l’élimination du dioxyde de carbone. Un élève, Adrian, suggère d’observer si les poumons sont richement irrigués en sang. Une camarade, Pauline, suggère de mesurer le taux de dioxyde de carbone contenu dans le sang arrivant et quittant les poumons. Le professeur leur fournit ce qu’ils demandent pour présenter les résultats de leur protocole d’observation et de mesure : les photos de coupe de poumon observée au microscope et une analyse des gaz du sang au niveau des poumons.

Analyse de la composition des sangs entrant et sortant des poumons Gaz analysés (pour 100 mL de sang)

Sang entrant

Sang sortant

Dioxygène

15 mL

20 mL

Dioxyde de carbone

53 mL

49 mL

1 mL

1 mL

Diazote

Qui de Pauline ou d’Adrian a raison ? Explique en justifiant lequel de ces deux protocoles permet de confirmer l’hypothèse. [Sélectionner les informations utiles d’une photographie et d’un tableau] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

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séance 1 —

Séquence 7

Exercice 5 : [C - Réaliser un schéma fonctionnel] Afin de représenter par un schéma fonctionnel, l’élimination des déchets du sang, complète les schémas ci-dessous.

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

j e retiens

Le dioxyde de carbone du sang passe dans l’air au niveau des alvéoles pulmonaires. Il est donc rejeté à l’extérieur de l’organisme (lors de l’expiration) au niveau des poumons. Les autres déchets sont excrétés au niveau des reins ; les reins filtrent en permanence le sang et fabriquent ainsi l’urine. L’urine s’écoule du rein vers la vessie en passant par l’uretère. L’excrétion est la fonction qui consiste à rejeter les éléments inutiles ou toxiques pour l’organisme.

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Séquence 7 — séance 2

Séance 2 La circulation sanguine

j e m’interroge

Le sang circule en permanence dans tout notre corps ; qu’on se coupe au front, au doigt ou au pied, le sang coule. Nous venons de voir que des substances sont échangées avec le sang dans des organes dispersés dans l’organisme. On peut donc se demander comment l’organisation de l’appareil circulatoire permet d’assurer les échanges entre les différents organes, comment le sang est mis en mouvement et comment arriver à répartir les éléments qui sont transportés dans le sang. C’est ce que nous étudierons séance après séance. Avant tout, puisque que le sang circule dans tout l’organisme, on peut se demander : Comment le sang est-il mis en mouvement ?

Exercice 6 : [I - Rechercher l’information utile] Tu sais évidemment que le cœur est à l’origine de la circulation du sang. Mais en tant que scientifiques, il faut le démontrer avec rigueur. Cette question, les savants puis les scientifiques se la sont posée il y a bien longtemps ! Dès l’Antiquité, voilà ce que pensaient deux scientifiques grecs : •  Hippocrate (460-375 av. J.-C.) parle d’« un fleuve qui arrose tout l’intérieur du corps. Quand les fleuves sont à sec, l’homme est mort ». •  Galien (130-200 apr. J.-C.) affirme que les artères transportent « l’esprit vital ». Le cœur est au centre du système, mais n’est jamais conçu comme ayant un rôle moteur. « L’esprit vital » ne fait que passer d’une cavité à l’autre (schéma ci-contre). Ce schéma restera la règle et fera autorité pendant 15 siècles ! En lisant attentivement ce texte, dis à quoi correspondent le fleuve et l’esprit vital et quelle réponse apportaient ces savants à notre question. [Sélectionner les informations utiles d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

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séance 2 —

Séquence 7

Exercice 7 : [I - Rechercher l’information utile] Un peu plus tard, au Moyen-Orient, un autre scientifique reprend les travaux de Galien. Ibn Al-Nafis (1210-1288) réfute l’idée de Galien sur la communication interventriculaire et décrit clairement le fonctionnement de la circulation sanguine : « Quand le sang a été dans cette cavité (ventricule droit), il lui faut passer dans la cavité gauche. Cependant il n’existe, entre ces deux cavités, aucun passage. à ce niveau la substance du cœur est particulièrement solide et il n’existe ni passage visible ni passage invisible pouvant permettre le transit du sang, comme l’a cru Galien. Bien au contraire la substance est épaisse et il n’y a pas de pores perméables. Donc ce sang doit nécessairement passer dans la veine antérieure, aller ainsi jusqu’au poumon, s’y mélanger avec l’air puis passer dans l’artère veineuse pour arriver dans la cavité gauche du cœur… » Ibn Al-Nafis s’appuie sur des observations ; il a pu réaliser des dissections de cœur. Les photographies ci-dessous présentent différentes parties de la dissection d’un cœur de dinde.

Remarque : oreillettes et ventricules sont des cavités du cœur. On réalise une section au niveau des ventricules (comme indiqué par la double flèche noire) :

V.D. = ventricule droit V.G. = ventricule gauche En utilisant les photographies ci-dessus, justifie si Galien a raison d’affirmer que le sang passe d’un ventricule à l’autre ou si au contraire c’est Ibn Al-Nafis qui a raison. [Sélectionner les informations utiles d’un texte et de photos] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 7 — séance 2

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Exercice 8 : [I - Rechercher l’information utile] Nous savons maintenant que le sang ne passe pas d’un ventricule à l’autre ; mais nous ne savons toujours pas comment le sang circule, ce qui le met en mouvement. Ce n’est qu’au xvie siècle que les choses avancent grâce à un scientifique, William Harvey (1578-1657) : « Je commençai à soupçonner qu’il existait une sorte de mouvement, comme dans un cercle. Ceci m’apparut plus tard véridique, le sang était propulsé par le battement du ventricule gauche et était distribué à travers les artères à l’ensemble du corps ». Sa démonstration est claire, rigoureuse et vraie ; le système qu’il décrit l’est parfaitement dans ses moindres détails : « Tels sont les organes et le tracé du transit du sang et de son circuit : d’abord de l’oreillette droite au ventricule, du ventricule droit à travers les poumons jusqu’à l’oreillette gauche et, de là, dans le ventricule gauche, dans l’aorte et dans toutes les artères s’éloignant du cœur, puis dans les porosités des organes, dans les veines et, par les veines, vers la base du cœur où le sang revient rapidement ». Harvey désigne le cœur comme une pompe musculaire, assurant la continuité du flux grâce à ses mouvements et ses pulsations. Pour expliquer la continuité du courant sanguin, il imagine la présence, dans les organes, de communications artério-veineuses invisibles. Quelle est l’information importante de ce texte qui répond à notre question (comment le sang est-il mis en mouvement) ? [Sélectionner les informations utiles d’un texte] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

Exercice 9 : [C - Réaliser un schéma fonctionnel] On reprend notre cœur de dinde, on introduit une sonde par le tronc aortique vers le ventricule puis on sectionne la paroi musculaire du ventricule gauche (cf. photo 1).

Une fois le cœur ouvert (photo 2), on peut distinguer : - l’artère aorte, ouverte en haut, - le ventricule gauche (VG) avec lequel elle communique, - le ventricule droit (VD) coupé en deux avec sa fine paroi musculaire.

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séance 2 —

Séquence 7

Les vaisseaux du tronc aortique communiquent avec le ventricule gauche. C’est par là que le sang part du cœur pour aller vers les muscles, le cerveau, l’appareil digestif… (photo 3).

Le ventricule droit communique avec l’artère pulmonaire. C’est par là que le sang sort du cœur pour aller vers les poumons (photo 4).

On peut également observer que l’oreillette gauche communique avec le ventricule gauche...

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Séquence 7 — séance 2

... et que l’oreillette droite communique avec le ventricule droit.

En te servant de l’ensemble de ces informations et de celles fournies par la description de Harvey, indique, par des flèches comment le sang circule dans le cœur. (Tu peux reprendre la couleur des flèches utilisées sur les photos). Indique dans les quatre cadres d’où vient le sang ou bien vers où il va.

Légendes : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Titre : Circulation du sang dans le cœur

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séance 1 —

Séquence 7

j e retiens

Le cœur est un muscle creux, constitué de deux parties, une droite et une gauche, séparées par une cloison. Le cœur est relié aux vaisseaux sanguins. Il fonctionne de façon rythmique et permet le mouvement du sang. Le sang circule à sens unique dans le circuit fermé.

P our aller plus loin Exercice 10

Le cœur est divisé en quatre cavités. Les oreillettes (droite et gauche) reçoivent le sang des veines, tandis que les ventricules (droit et gauche) envoient le sang dans les artères. Il existe des valvules entre les oreillettes et les ventricules ainsi qu’entre les ventricules et les artères. Ces valvules jouent le rôle de clapet anti-retour (voir photos ci-dessous). Une cloison empêche tout passage du sang entre la partie droite et la partie gauche du cœur. En fait, le cœur correspond à une double pompe dont le rôle est déterminant en permettant au sang de circuler afin de mettre en relation toutes les fonctions de l’organisme.

Pourquoi dit-on qu’il y a deux cœurs : le cœur droit et le cœur gauche ? [Produire un écrit organisé] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 7

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 1- 2- 3-

Au cours de la respiration, par où le dioxyde de carbone est-il évacué ? Dans le texte, on te parle d’urine. Dans quels organes est-elle formée ? Où est-elle stockée avant son élimination ? Rédige deux phrases présentant les deux organes que tu viens de nommer et qui sont impliqués dans le rejet des déchets.

Exercice 2

1- Qu’est-ce qui arrive massivement dans les deux reins ? 2- Quel est le déchet qui ressort des reins ? 3- Quel peut donc être le rôle des reins ?

Exercice 3 1- 2- 3- 4-

Quels sont les éléments de cette analyse qui sont en quantité égale dans les sangs entrant et sortant ? Quels sont les deux éléments de cette analyse qui sont moins présents dans le sang sortant ? Où sont-ils logiquement passés ? Conclus sur le rôle des reins.

Exercice 4 1- 2- 4-

Observe attentivement la photo et rappelle-toi le cours sur la respiration. La présence de capillaires sanguins dans un organe indique-t-elle que c’est un lieu d’échanges ? Les poumons sont-ils pleins de capillaires sanguins ? La membrane des alvéoles est-elle fine ou épaisse ? Les poumons sont-ils donc susceptibles d’être un lieu d’échanges ? Dans le tableau, lequel des trois éléments est un déchet ? Est-il plus ou moins présent dans le sang sortant des poumons ? Cela prouve-t-il qu’il est sorti du sang au niveau des poumons ? Quel est donc le protocole qui permet de donner une réponse ?

Exercice 5

Pour compléter le schéma, tu dois : - indiquer sur les pointillés des deux schémas « sang riche en déchets », « sang pauvre en déchets » en précisant à chaque fois le nom du déchet. - faire les flèches de circulation des déchets. Réfléchis si la flèche doit aller du sang vers l’organe ou de l’organe vers le sang. - N’oublie pas de mettre un titre.

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Séquence 7

Séance 2 Exercice 6 Tu peux recopier et compléter les phrases 1 et 2 :

1- Les fleuves d’Hippocrate sont les ….. Quand ils arrêtent de couler, on meurt. 2- L’esprit vital transporté par les artères dont parle Galien est le … 3- Les deux scientifiques expliquent-ils comment circule le sang ?

Exercice 7

1- Repère les deux ventricules sur la photo du bas. Vois-tu un passage entre eux ? 2- Le sang peut-il ainsi passer d’un ventricule à l’autre ? 3- Qui a donc raison ?

Exercice 8

Cherche dans le texte en italique les phrases où Harvey parle de propulsion du sang.

Exercice 9 Pas d’aide, la consigne est claire.

Exercice 10

1- Sur le schéma de l’exercice 9, on constate que le cœur a une partie gauche et une partie droite. Le cœur gauche possède une oreillette gauche et un ventricule gauche ; c’est pareil pour le cœur droit.

Tu peux recopier et compléter la phrase : Dans le cœur droit comme dans le cœur gauche, le sang circule des ... vers les ... 2- D’où vient le sang qui arrive à l’oreillette gauche ?

Recopie et complète alors la phrase : Les veines qui viennent de ces organes sont donc des veines … (trouve un adjectif qualificatif dérivant du nom de l’organe). 3- D’où vient le sang qui arrive à l’oreillette droite ? On appelle ces veines des veines caves (une veine cave supérieure et une veine cave inférieure). 4- La qualité du sang est-elle la même dans les veines pulmonaires et dans les veine caves ?

Tu peux répondre en recopiant et complétant la phrase : Le sang des veines pulmonaires est … oxygéné que celui des veines caves.

Rappelle-toi la signification des couleurs rouge et bleu utilisées pour le sang : le rouge veut dire que le sang est …. ; le bleu signifie que le sang est … 5- Maintenant tu peux répondre à la question globale : Une fois que tu as repéré les deux circuits, tu peux faire deux phrases : une pour expliquer le circuit dans le cœur gauche et une pour expliquer le circuit dans le cœur droit. Conclus ensuite, en précisant la qualité du sang dans les deux cœurs. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Sommaire de la séquence 8 Tu sais désormais que le coeur est le moteur de la circulation sanguine qui relie les différents organes entre eux. Lors de la dissection du coeur, nous avons abordé différents vaisseaux sanguins : les veines, les artères et nous avons vu le rôle des capillaires dans les échanges au cours des différentes séquences. Alors comment sont organisés ces vaisseaux pour relier tous les organes ? Avant de continuer plus avant, rappelons le problème scientifique posé lors de la séance précédente : Comment la circulation du sang permet-elle de réaliser les transports entre les organes ?

t Séance 1 Le sang circule dans des vaisseaux qui forment un système clos

t Séance 2 Maintenir le bon fonctionnement de l’appareil circulatoire

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séance 1 —

Séquence 8

Séance 1 Le sang circule dans des vaisseaux qui forment un système clos

j e m’interroge

Le cœur permet de mettre le sang en mouvement. Le cœur est relié à des vaisseaux sanguins, des veines (veines caves, veines pulmonaires) et des artères (artère aorte et artères pulmonaires). Comment l’organisation de l’appareil circulatoire permet-elle d’assurer les besoins des organes ?

Exercice 1 : [Ra – Faire preuve d’esprit critique] Pour répondre à cette question d’organisation, les élèves de la classe ont réalisé les schémas suivants en prenant en compte l’approvisionnement des organes en dioxygène. Indique, en justifiant ta réponse grâce aux connaissances acquises durant les séances précédentes, quel est le schéma qui correspond le mieux à la réalité. [Utiliser des connaissances]

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Séquence 8 — séance 1

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 2 : [I – Rechercher et extraire l’information utile pour compléter un tableau] Nous savons désormais que le circuit sanguin est clos et peut se résumer à deux circulations (vers les poumons et vers les organes). Mais qu’en est-il des éléments de ce circuit : on a parlé de veines, capillaires et d’artères, ont-ils des caractéristiques propres ? Sont-ils différents ? Et si oui, en quoi ? Si l’on s’intéresse au muscle de notre schéma précédent et que l’on observe les vaisseaux sanguins qui l’irriguent, on observe trois types de vaisseaux différents. Le sang oxygéné arrive au niveau du muscle par une artère. Celle-ci se divise en artérioles puis en de nombreux capillaires. Le sang repart des capillaires par des veinules qui se rassemblent en veines. Il peut y avoir jusqu’à 500 capillaires par mm3. Leur paroi a une épaisseur de 1 μm (micromètre) et leur diamètre est de l’ordre de 7 μm. Si tous les capillaires de notre corps étaient mis bout à bout, ils feraient plus de quatre fois le tour de la Terre ! La taille des autres vaisseaux est très différente : les artères et les veines font quelques millimètres de diamètre et peuvent atteindre près de 3 cm. De la même façon, l’épaisseur de leur paroi est beaucoup plus épaisse que celle des capillaires.

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séance 1 —

Séquence 8

Présente, sous la forme d’un tableau, les caractéristiques (au niveau de la taille et des parois) et le rôle des artères, veines et capillaires. [Réaliser un tableau]

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Pour t’aider à construire le tableau, tu peux t’aider de la fiche méthodologique « Construire un tableau » située à la fin du livret 1. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Exercice 3 : [C – Extraire les informations utiles d’un texte pour compléter un



tableau]

Le réseau clos dans lequel le sang circule à sens unique est donc constitué de vaisseaux aux rôles et aux parois d’épaisseurs différentes, en particulier les capillaires qui permettent l’irrigation des cellules. Mais pour qu’une irrigation soit efficace, le liquide ne doit pas circuler trop rapidement. On a donc mesuré la vitesse moyenne du sang dans les différents types de vaisseaux afin de vérifier ce qu’il en est. Type de vaisseaux

Artères

Capillaires

Veines

Surface totale (en cm2)

100

2 400

100

10 à 40

0,1

5 à 23

Vitesse moyenne du sang (en cm/s)

Tu peux te demander quel est l’intérêt de la grande surface et de la vitesse faible du sang au niveau des capillaires ? La réponse te permettra de compléter ton précédent tableau. [Formuler une hypothèse explicative]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence 8. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 8 — séance 2

j e retiens

Les organes sont reliés entre eux par des vaisseaux sanguins. La circulation sanguine assure la continuité des échanges au niveau des organes. Il existe trois types de vaisseaux : artères, veines et capillaires. Le sang ne circule que dans un seul sens : il arrive aux organes par des artères et repart par des veines. Les capillaires, vaisseaux très fins et très nombreux, sont situés dans les organes et permettent les échanges entre le sang et les organes. L’ensemble des vaisseaux forme un circuit fermé dans lequel circule le sang. La circulation pulmonaire permet au sang de réaliser ses échanges avec les alvéoles pulmonaires. La circulation générale permet : – au sang d’être enrichi en nutriments au niveau de l’intestin grêle ; – à tous les organes d’être alimentés de la même façon en nutriments et de décharger leurs déchets.

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séance 2 —

Séquence 8

Séance 2 Maintenir le bon fonctionnement de l’appareil circulatoire

j e m’interroge

Dans la classe, le professeur affirme que sur l’ensemble d’une vie humaine, un cœur bat entre 2 et 3 milliards de fois et une artère conduit 75 millions de litres de sang. Autant dire que l’appareil circulatoire est très sollicité ! Il est donc indispensable de veiller à ce qu’il reste en bonne forme. Dans les pays industrialisés, les maladies cardio-vasculaires sont une des principales causes de mortalité. Avec près de 180 000 décès par an, ces maladies sont la première cause de mortalité en France.

Un élève, Adrian, toujours pertinent fait la remarque suivante : « Si on sait qu’il faut faire attention au cœur et aux vaisseaux, comment se fait-il que ce soit ces organes qui soient responsables de tant de morts ? ». Sa voisine dit qu’il faudrait connaître la cause de ces maladies pour savoir comment limiter le risque de les développer. La question est donc : Comment assurer le bon fonctionnement de l’appareil cardio-vasculaire ?

Exercice 4 : [I – Rechercher et extraire l’information utile] Document 1 Jacques Chirac, victime d’un accident vasculaire cérébral. Samedi 3 septembre 2005, en milieu de journée, l’élysée annonçait officiellement que le président de la République avait été hospitalisé la veille au soir à l’hôpital militaire du Val de Grâce à Paris. Un peu plus tard, selon le premier communiqué officiel de l’hôpital, on apprenait que le président avait été victime d’un « petit accident vasculaire ayant entraîné un léger trouble de la vision qui devrait disparaître en quelques jours ». Si les médecins se veulent aujourd’hui rassurants, il faut néanmoins savoir que les accidents vasculaires cérébraux peuvent avoir des conséquences dramatiques. D’après le dossier AVC du site Doctissimo

Document 2 Lorsqu’un accident vasculaire cérébral (= AVC) interrompt le transport du sang au cerveau, les cellules de la zone touchée sont endommagées. Les victimes d’AVC sont affectées de différentes façons selon le type d’AVC, la région du cerveau touchée et le nombre de cellules endommagées. Parmi les effets fréquents d’un AVC, on trouve la paralysie ou la faiblesse d’un côté du corps, les troubles de la vision, de la parole et de l’audition, l’incapacité à reconnaître ou à utiliser des objets familiers, la fatigue, la dépression, l’expression exagérée ou déplacée de réactions émotionnelles, la difficulté à assimiler ou à se souvenir de nouvelles informations, des changements de la personnalité.

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Séquence 8 — séance 2

Document 3 Le cœur, moteur du système cardio-vasculaire, est richement irrigué ; il possède ses propres artères (coronaires) qui se ramifient en de multiples artérioles. Comme tous les muscles, le cœur prélève en permanence dans le sang le dioxygène et le glucose nécessaires à son fonctionnement. La baisse ou l’arrêt de ces approvisionnements entraîne des crampes douloureuses et un arrêt de l’activité cardiaque : c’est l’accident cardiaque ou infarctus.

Document 4 Un taux de cholestérol (graisse) sanguin élevé et une tension artérielle forte augmentent les risques de maladies cardio-vasculaires. Les artères peuvent se charger de plaques de cholestérol. Ces plaques grossissent progressivement et rétrécissent le diamètre intérieur des artères. Celles-ci deviennent de plus en plus dures et la tension augmente. Les plaques peuvent se détacher et former un caillot qui empêchera le passage du sang.

Document 5 Le graphique ci-dessous présente l’évaluation du risque de maladies cardio-vasculaires.

Moins de 18 ans : risque très faible. de 18 à 25 ans : risque faible mais peu inquiétant. de 25 à 31 ans : risque moyen. de 31 à 41 ans : risque élevé.

En te servant des textes et en effectuant une recherche sur les maladies présentées dans les textes, explique quels sont les causes et les conséquences des maladies cardio-vasculaires et comment les limiter. [Produire un écrit organisé]

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séance 2 —

Séquence 8

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence 8. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Le système circulatoire peut s’obstruer et provoquer en aval un arrêt de la circulation sanguine. Le bon fonctionnement du système cardio-vasculaire est favorisé par l’activité physique. Une alimentation trop riche, la consommation de tabac, l’excès de stress sont des facteurs responsables de maladies cardio-vasculaires.

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Séquence 8 — séance 2

P our aller plus loin Exercice 5

Le cannabis est une plante consommée sous forme d’herbe, de résine ou d’huile. Il est le plus souvent fumé. Le cannabis contient une substance appelée tétrahydrocannabinol (THC) qui agit sur le cerveau : la capacité de concentration diminue, la mémoire immédiate et la perception visuelle sont perturbées, la vigilance et les réflexes sont modifiés. La consommation de cannabis, par ses effets sur le système nerveux, rend dangereuse la conduite d’un véhicule. La prise combinée d’alcool et de cannabis aggrave considérablement ces effets, même si l’alcool est consommé à faible dose. Des méthodes de détection du cannabis sont donc utilisées de différentes manières. Certaines d’entre elles mesurent la quantité de THC dans l’urine où cette substance est éliminée naturellement. On peut détecter le THC plus de 30 jours après qu’il ait été consommé. Après avoir indiqué les organes au niveau duquel ont lieu l’entrée du THC dans le sang et la sortie hors du sang, formule une hypothèse pour expliquer la durée importante de détection du THC dans le sang et l’urine. [Produire un écrit organisé] Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence 8. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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Séquence 8

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 : Pour répondre à la question, tu dois : - pour chaque schéma faux, indiquer par une phrase ce qui est incorrect, Exemples : « Il n’y a pas de vaisseaux sanguins qui conduisent le sang du cœur aux poumons, donc A est faux. » ou bien « A est faux car le sang ne passe qu’une fois par le cœur ». - indiquer par une phrase ce qui est correct pour le schéma juste.

Exercice 2 Avant de faire un tableau, lis bien l’énoncé pour déterminer le nombre de colonnes et le nombre de lignes. Quand tu as déterminé ces nombres, et avant de te lancer dans la construction du grand tableau, fais toujours un tableau « miniature » au crayon pour vérifier que ton tableau a tout pris en compte. Cela t’évitera de recommencer plusieurs fois ! Il y a trois types de vaisseaux : artères, veines et capillaires ; donc trois colonnes + la colonne de titres. Il y a trois caractéristiques demandées : taille, paroi, rôle ; donc trois lignes + la ligne de titres. Tu dois donc faire un tableau à 16 cases (4 colonnes × 4 lignes) et le remplir avec les informations du texte. Si tu ne trouves pas d’information concernant une case, laisse-la vide.

Exercice 3 1- Quel est l’intérêt pour les cellules des muscles que le sang passe lentement près d’elles ? 2- Dans les séquences précédentes (digestion, respiration), tu as déjà vu l’intérêt des grandes surfaces de membranes fines. Essaie de te rappeler à quoi elles servaient. Complète ensuite ton tableau.

Séance 2 Exercice 4 Commence d’abord par déterminer : - les documents qui parlent des causes des maladies cardio-vasculaires, - ceux qui parlent des conséquences, - et ceux qui parlent des moyens de les éviter. Rédige ensuite : - un premier paragraphe sur les causes des maladies cardio-vasculaires, - un deuxième paragraphe sur leurs conséquences, - et un troisième paragraphe sur la façon de les éviter.

Exercice 5 La consigne est très claire et donne l’ordre des paragraphes de la réponse. Pour formuler l’hypothèse, rappelle-toi que les reins filtrent le sang en permanence, mais pas d’un seul coup. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Sommaire de la séquence 9 Nous avons appris au cours des différentes séquences comment le fonctionnement et l’organisation des appareils respiratoire, digestif et circulatoire permettaient d’approvisionner tous les organes en éléments qui utilisés ensuite permettaient de libérer de l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’organisme. Nous avons également appris comment le fonctionnement des poumons et des reins permettait d’éliminer les déchets liés au fonctionnement de l’organisme. Nous allons maintenant tenter de résumer l’ensemble de ces connaissances sur un même schéma.

t Séance 1 Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie Quittons le domaine des sciences de la vie et intéressons-nous maintenant à celui des sciences de la Terre (sciences qui étudient, entre autres, la structure et le fonctionnement de notre planète). La partie que nous abordons maintenant s’intitule : « L’eau et le modelé d’un paysage »

t Séance 2 Le paysage, un modelé particulier (sortie sur le terrain)

La séquence 10 sera la suite de la démarche menée dans la séance 2.

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

séance 1 —

Séquence 9

Séance 1 Fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie Exercice 1 : [C – Réaliser un schéma fonctionnel] à l’aide des connaissances acquises au cours des séances précédentes, représente avec une légende précise, les différentes circulations et les différents échanges liés au fonctionnement des muscles au sein de l’organisme.

Si tu as des difficultés pour répondre à cette question, tu peux t’aider de l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. Tu peux aussi t’aider de la fiche « Réaliser un schéma » située à la fin du livret 1.

Légende :

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Séquence 9 — séance 2

Séance 2 Le paysage, un modelé particulier (sortie sur le terrain) Quittons le domaine des sciences de la vie et intéressons-nous maintenant à celui des sciences de la Terre (sciences qui étudient, entre autres, la structure et le fonctionnement de notre planète). L’étude de cette troisième partie nécessiterait la réalisation d’une sortie permettant : -

d’identifier les éléments composants un paysage ;

-

de te poser des questions sur les phénomènes qui s’y passent ;

-

de repérer des indices (actuels ou récents) afin de comprendre que des changements s’effectuent à la surface de la Terre.

Au Cned, sortir en groupe n’est pas envisageable. Nous travaillerons donc avec des documents qui te seront fournis au fur et à mesure de la progression du cours dans le respect des objectifs à atteindre. Lors d’une sortie géologique, des élèves du Havre ont l’occasion d’observer les falaises d’Étretat. Voici un montage photographique donnant la vue au large sur la ville d’Étretat.

Tu peux observer que la ville se trouve dans un creux (valleuse), et est entourée de part et d’autre de falaises. Les élèves se demandent comment ce paysage a été mis en place, c’est-à-dire : Comment expliquer que l’érosion puisse être à l’origine de ce type de modelé ?

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séance 2 —

Séquence 9

j e m’interroge

Ci-dessous, une photographie prise par un élève lors de cette sortie :

Dans un premier temps, les élèves cherchent à étudier le paysage et donc ils se demandent : Comment comprendre un paysage par son étude sur le terrain ?

Vas voir cette photographie dans le cours sur le site de ta classe sur campus-electronique.fr avec une meilleure visibilité pour faire l’exercice qui suit. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 9 — séance 2

Exercice 2 : [I – Observer, extraire des informations utiles] Ci-dessous, le schéma qu’un élève a réalisé lors de cette sortie (c’est la même vue que la photographie prise par un élève). Complète ce croquis par les légendes suivantes : grotte, arche, falaise, végétation, barrière (construction humaine), sable, mer, vagues. [Organiser les informations]

Titre............................................. Si tu as des problèmes pour compléter ce dessin, aide-toi de la fiche « Réaliser un dessin d’observation » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret 1.

Exercice 3 : [I – Observer, extraire des informations utiles] Réalise dans le cadre ci-dessous, un croquis de la vue d’ensemble de la ville d’Étretat à partir du montage photographique présenté dans l’introduction, et dont tu trouveras un agrandissement dans l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. [Organiser les informations]

Titre : .............................................

Si tu as des problèmes pour cet exercice, aide-toi de la fiche « Réaliser un dessin d’observation » dans l’annexe « Outils méthodologiques » à la fin du livret 1. 32

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séance 2 —

Séquence 9

Exercice 4 : [I – Observer, extraire des informations utiles] Lors de cette même sortie, les élèves ont pu observer la falaise (au sud d’étretat) depuis un bateau. Voici une de leurs photographies. Le zoom montre que la falaise est faite de bancs de roches blanches alternant avec des bancs de silex sombres. Réalise dans le cadre ci-dessous, le croquis du bas de la falaise (zoom). [Organiser les informations]

Titre : ..............................................

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Séquence 9 — séance 2

Exercice 5 : [I – Observer, extraire des informations utiles] En vacances dans les Alpes avec ses parents, un élève a eu l’occasion de prendre la photo ci-dessous. Les « structures » qu’il observe sont appelées « cheminées de fée ». Réalise dans le cadre ci-dessous, le croquis de la cheminée de fée la plus à gauche sur la photo. [Organiser les informations]

© Banque d’images de SVT de l’académie de Lyon

Titre : ..............................................

Exercice 6 : [Ra – Formuler une hypothèse explicative] Sophie a réalisé le même travail d’observation que toi, elle réfléchit à « haute voix », voici son raisonnement : « Ces paysages n’ont pas toujours existé avec cet aspect. Ils ont dû évoluer pour avoir ce modelé aujourd’hui. Le vent ne peut à lui tout seul éroder les falaises, de même il ne peut soulever des blocs pour les déposer en des cheminées de fées. Je ne vois que l’eau (sous forme liquide et solide) pour arriver à ce type d’érosion. » à partir de tes connaissances et de tes recherches personnelles, trouve des arguments qui donnent raison à Sophie. [Ra – Argumenter]

Si tu as des difficultés pour répondre à ce problème, consulte l’annexe « Besoin d’aide ? » page suivante. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Les roches constituant le sous-sol subissent, à la surface de la Terre, une érosion.

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Séquence 9

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 Pour répondre à la question, tu dois indiquer : – le sens de la circulation avec des flèches noires, – l’entrée et la sortie de l’air de l’organisme avec des flèches noires discontinues, – le passage du dioxygène avec des flèches rouges, – le passage des nutriments avec des flèches vertes, – le passage du dioxyde de carbone avec des flèches bleues, – le passage et le trajet des déchets (urée) avec des flèches oranges. Note ensuite dans la case « légende » les différentes flèches que tu as faites avec leur signification. Donne un titre au schéma.

Séance 2 Exercice 3 Voici un agrandissement d’une partie de la photo te permettant de distinguer ce qui s’y trouve.

Exercice 6 Tu peux chercher autour de chez toi ou regarder à la télévision ou sur Internet les conséquences d’une forte pluie, d’une inondation par une rivière en crue, du mouvement des vagues…

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Sommaire de la séquence 10 La séquence 10 est la suite de la démarche que tu as menée dans la séance 2 de la séquence 9. Rappel de la question scientifique : Comment expliquer que l’érosion puisse être à l’origine de ce type de modelé ? Tu viens d’étudier le modelé d’un paysage calcaire (falaises d’étretat). La question que tu te poses sans doute est : comment a-t-il été créé ? Il faut donc rechercher les mécanismes qui peuvent être à l’origine d’une modification.

t Séance 1 À la recherche d’un facteur à l’origine de l’érosion

t Séance 2 Le devenir des produits de l’érosion

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

séance 1 — Séquence 10

Séance 1 à la recherche d’un facteur à l’origine de l’érosion

j e m’interroge

Durant cette séance, tu vas découvrir quel agent est à l’origine de la majeure partie de l’érosion des reliefs. Pour cela, tu vas t’appuyer sur tes connaissances acquises lors du dernier exercice de la séance 2 de la séquence 9, et vérifier si l’hypothèse de Sophie peut être validée. L’eau peut-elle être un facteur à l’origine du modelé du paysage ?

Exercice 1 : [Ra – Modéliser] Lors d’une sortie avec sa famille, Vanessa a observé une structure géologique particulière appelée « cheminée de fée » (cf. photographie ci-dessous).

Cheminée de fée à Saint-Veyran (Queyras) © Banque nationale de photos en SVT de l’académie de Lyon

De retour à l’école, elle en parle à son amie Sophie (séquence 9, séance 2, exercice 5). Celle-ci lui dit qu’elle a eu l’occasion de réfléchir au phénomène d’érosion, et qu’elle pense que l’eau est un agent majeur. Toutes deux se mettent d’accord sur le fait qu’il doit être possible de savoir grâce à un modèle si le rôle de l’eau peut expliquer le paysage des cheminées de fée. Le modèle construit par ces deux jeunes filles est présenté ci-après.

Si tu es dans l’impossibilité de faire cette expérience, aide-toi des schémas suivants pour répondre à la question de l’exercice. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 10 — séance 1

Réalisation du modèle Début : Dépose dans le fond d’un récipient percé d’un trou d’évacuation, une épaisse couche de sable. Place quelques cailloux, en appuyant sur le sable pour le compacter.

cailloux

sable cale

Incline le montage d’une dizaine de degrés. Arrose, de manière verticale, le montage. Fin :

arrosoir

De manière progressive, le sable qui entoure les cailloux va être dégagé. Par contre le sable qui se trouve sous les cailloux reste en place. En peu de temps, commence à apparaître des colonnes de sable recouvertes (coiffées) d’un caillou. à partir d’une description de la modélisation entreprise et du résultat obtenu, explique le mécanisme de mise en place des cheminées de fée. [Exploiter les résultats d’expériences] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

Exercice 2 : [Ra – Tester une hypothèse] Afin de déterminer la nature de la roche constituant la falaise d’étretat, différents tests ont été réalisés, dont celui à l’acide chlorhydrique (HCl), expliqué ci-dessous. à l’aide d’une pipette, on dépose quelques gouttes d’acide chlorhydrique (HCl) sur la roche testée. Si ce dépôt entraîne une effervescence, cela signifie que la roche contient du calcaire. N.B. : l’acide chlorhydrique (HCl) est un acide qui dissout le calcaire et entraîne un dégagement de dioxyde de carbone (CO2) ce qui explique l’effervescence. Suite à ce test, les élèves ont pu conclure que la roche constituant cette falaise est du calcaire.

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séance 1 — Séquence 10

Un des élèves, David, fait le raisonnement suivant : si l’acide chlorhydrique dissout le calcaire lors de ce test, peut-être qu’il y en a dans l’eau de pluie et que cela permet la dissolution à grande échelle du calcaire. Les élèves ont donc comparé l’acidité de l’eau de pluie, l’eau d’un ruisseau avec celle de l’acide chlorhydrique (HCl) ; voici les expériences et les résultats obtenus : Expériences

Résultats de la bandelette bandelette test test bandelette

eau d’un d’un eau ruisseau ruisseau bandelette test test bandelette

eau de de eau pluie pluie bandelette test test bandelette

acide acide chlorhydrique chlorhydrique

acide

non acide

Bandelette de référence pour comparer l’acidité de l’acide chlorhydrique, de l’eau de pluie et l’eau d’un ruisseau à partir de l’étude de ces tests et de leurs résultats, explique si l’hypothèse de David (l’eau de pluie peut dissoudre le calcaire (à grande échelle)) peut être validée. [Sélectionner des informations à partir d’expériences] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 10 — séance 1

Exercice 3 : [I – Extraire les informations utiles] Comme tu l’as vu dans la séance précédente, le calcaire est dissous par l’acidité des eaux de pluie et de ruissellement qui sont chargées en dioxyde de carbone, donc acides. En faisant des recherches sur Internet, voici ce que trouve David :

l

Voici la réaction globale (non équilibrée) qui se passe avec du HC :

l

CaCO3 + HC

l2

CO2 + H2O + CaC

Ca : atome de calcium C : atome de carbone O : atome d’oxygène H : atome d’hydrogène

l

C  : atome de chlore Les chiffres en indice d’un atome indiquent le nombre de cet atome présent dans la molécule. La formule chimique du calcaire est CaCO3. L’eau libérée est sous forme liquide, tandis que le dioxyde de carbone est à l’origine de bulles de gaz (effervescence) et le CaC 2 est sous forme de solide blanc.

l

à partir de la réaction chimique et du texte explicatif, nomme les trois formes physiques des produits de l’érosion. [Sélectionner des informations à partir d’une réaction chimique] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide » en fin de séquence.

j e retiens

L’érosion est l’usure des roches. Les roches constituant le sous-sol, subissent à la surface de la Terre une érosion dont l’eau est le principal agent. Le modelé est l’ensemble des formes du relief d’un paysage. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches. Les roches résistent plus ou moins à l’action de l’eau, par exemple le calcaire est dissous par l’acidité des eaux de pluie et de ruissellement qui sont chargées en dioxyde de carbone, donc acides.

Remarque : tu vas découvrir deux autres agents d’érosion dans l’exercice suivant.

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séance 1 — Séquence 10

P our aller plus loin Exercice 4

Jusqu’à maintenant, tu as vu que le principal agent de l’érosion est l’eau. Mais est-ce le seul ? Pour cela étudie les photographies suivantes, et lis les textes qui accompagnent les photos pour répondre à cette question : comment font les autres agents d’érosion pour transporter les particules ? [Sélectionner des informations à partir de photographies et de tes connaissances personnelles] La photographie ci-contre a été prise en Savoie (en août). Tu peux y observer le retrait d’une mer de glace. Lors de l’avancée de la langue de glace, le glacier1 a arraché la roche en dessous et sur les côtés. Ces blocs ont été déplacés et déposés formant des moraines (entassement de taille variable de roches non classées). Dans le cadre rouge, tu peux voir une moraine. © Banque nationale de SVT de l’académie de Lyon

La photographie des dunes2, ci-contre, a été prise dans le désert de Namib (Namibie). Les pluies dans cette région y sont extrêmement rares. Par contre, le vent y souffle de manière régulière à l’origine du déplacement des dunes.

© Banque nationale de SVT de l’académie de Lyon

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Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence. 1.  Glacier : champ de glace éternelle s’écoulant lentement le long des pentes montagneuses. 2.  Dune : butte de sable édifiée par le vent en bordure de mer et dans les déserts.

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Séquence 10 — séance 2

Séance 2 Le devenir des produits de l’érosion

j e m’interroge Tu viens de voir que :

- le modelé des paysages est en perpétuelle évolution sous l’action de différents agents de l’érosion, - les particules, aussi appelées sédiments, sont issues de l’érosion des roches par différents agents. La question à laquelle tu vas répondre dans cette nouvelle séance est : Que deviennent les particules transportées par les agents de l’érosion ?

Exercice 5 : [Ra – Formuler une hypothèse explicative] Des élèves veulent comprendre le devenir des roches érodées. Pour cela, ils ont étudié le calcaire comme toi. Ils savent que celui-ci a pour formule chimique CaCO3 et que, sous l’action de la pluie, le calcaire peut être en partie dissous. Dans l’arrière pays d’Étretat, on trouve aussi des falaises, de même nature que celle de la plage, dont des morceaux sont tombés dans la rivière voisine.Lors de leur promenade sur cette falaise cauchoise, ils découvrent une petite rivière. Ces élèves, très curieux, se demandent s’ils ne peuvent pas retrouver dans cette rivière, des traces de l’érosion de la falaise. Pour cela, ils prélèvent de l’eau de cette rivière et la font analyser en laboratoire. Le tableau ci-dessous te présente les résultats obtenus, ainsi que ceux d’une eau en bouteille (achetée au supermarché). Tableau représentant la concentration (mg/L) des particules dissoutes dans l’eau de la rivière et de l’eau dans une bouteille. Composition (en mg/L)

Calcium

Magnésium

Sodium

Potassium

Eau de la rivière en amont de la falaise

110

32

9

3,2

Eau de la rivière

486

84

9,1

3,2

Eau en bouteille

82

25

6

1

à partir du texte, énonce l’hypothèse avancée par les élèves pour expliquer ce que sont devenus les produits de l’érosion et, à partir des résultats figurant dans le tableau, montre que celle-ci est probable. [Utiliser des informations] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. 42

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séance 2 — Séquence 10

Exercice 6 : [C – Exploiter des résultats pour répondre à la question posée] Des élèves de Bordeaux ont étudié le fleuve de la Garonne et plus particulièrement la taille des particules trouvées dans ce fleuve. Pour cela, ils ont installé trois stations d’étude (A, B et C). L’emplacement de ces stations t’est présenté dans le profil de la Garonne ci-dessous. altitude (m)

2 000

station A 1 000 station B

0

100

200

300

station C

400 500 600 distance de la source (km)

Graphique représentant le profil de la Garonne N.B. : l’altitude 0 correspond au niveau des océans. Au niveau de chacune des stations, ils ont prélevé un échantillon représentatif des particules au niveau des stations. Après un tamisage, les élèves ont séparé les particules en fonction de leur diamètre en trois groupes : Particules de diamètre de l’ordre de la dizaine de cm. Particules de diamètre de l’ordre du cm. Particules de diamètre de l’ordre du mm. Le graphique ci-dessous te présente le pourcentage des trois groupes de particules au niveau des trois stations d’étude. quantité de particules (en %) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

station A

station B

station C

Graphique représentant la quantité de particules en fonction de la station étudiée

à partir du profil de la Garonne et du graphique représentant la quantité de particules en fonction de la station étudiée, montre que, selon la taille des particules, leur devenir ne sera pas le même. [Sélectionner des informations à partir d’un graphique]

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Séquence 10 — séance 2

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Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

j e retiens

Les particules, aussi appelées sédiments, sont issues de l’érosion des roches par différents agents. Au cours de l’érosion des roches, des particules de différentes tailles peuvent être entraînées par des agents de transport ou rester sur place. Le modelé actuel du paysage résulte de l’action de l’eau sur les roches.

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séance 2 — Séquence 10

P our aller plus loin Exercice 7

Emmanuelle est bien installée sur la plage de Camaret-sur-mer (Bretagne), prête à faire un château de sable. Mais de quelle couleur est le sable ? Pour t’aider, voici la photo du paysage voisin de Camaret-sur-mer.

Paysage en Bretagne près de Camaret-sur-mer © Cned

Les roches que tu vois sont du granite. Cela veut dire « roche faite de grains » collés les uns aux autres : des grains translucides de quartz, des grains noirs de mica noir et des grains de couleur variable selon les régions. Cette 3e catégorie de grains donne sa couleur au granite. Les agents d’érosion ont cassé la montagne de granite en gros blocs, qui subissent à leur tour l’érosion. En t’appuyant sur la photo du paysage, explique ton raisonnement pour donner la couleur du sable. [Utiliser des informations] .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de la séquence.

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Séquence 10

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 Dans ta réponse, tu dois : –  relever les éléments clefs du modèle retenus pour représenter la réalité, –  relever ce que cette réalisation permet d’obtenir, –  comparer ce qui est obtenu avec la réalité, –  utiliser ces informations pour expliquer la mise en place des cheminées de fée.

Exercice 2 Dans ta réponse, tu dois : –  saisir des informations des documents consistant : •  à relever l’information fournie par le test à la bandelette, •  repérer l’action de l’acide sur les roches calcaires, –  mettre en relation ces informations pour conclure sur le rôle de l’eau de pluie, –  préciser si l’hypothèse de David est bonne.

Exercice 3 Dans ta réponse, tu dois repérer les trois formes sous lesquelles se trouve le calcaire après l’action de l’acide.

Exercice 4 Analyse d’abord le texte de la 1ère photo et trouve les deux actions du glacier. Rédige une phrase. Analyse ensuite la seconde photo et fais une phrase expliquant l’action du vent.

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Séquence 10

Séance 2 Exercice 5 Dans ta réponse, tu dois : –  rechercher dans le texte les informations pour identifier l’hypothèse émise par les élèves sur ce que deviennent les produits érodés, –  repérer le constituant présent dans le calcaire qui servira d’indice pour les élèves, –  préciser si les résultats obtenus permettent de valider l’hypothèse émise par les élèves.

Exercice 6 Dans ta réponse, tu dois : –  localiser les trois stations d’études : distance de la source et altitude à partir du graphique du profil de la Garonne, –  identifier les pourcentages des différentes particules, en fonction de leur taille dans les trois stations, –  à partir des informations obtenues, indiquer si la taille des particules intervient dans la distance parcourue.

Exercice 7 En t’appuyant sur la photo et en te rappelant les conditions climatiques au bord de la mer, tu peux déduire la couleur du sable utilisé par Emmanuelle.

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Sommaire de la séquence 11 Les roches sédimentaires sont des témoins de leur époque de formation. Tu as vu que les produits érodés peuvent rester sur place ou être transportés par différents agents, ce qui entraîne une évolution du paysage. Ainsi des falaises reculent, des moraines se créent … Les roches sont transformées en petites particules. Mais que deviennent ces petites particules ? Dans les prochaines séances, tu vas comprendre que ces petites particules issues de roches peuvent, elles-mêmes, être à l’origine de plus grosses : les roches sédimentaires. La géologie est un cycle, dont l’expression « rien ne se perd, tout se transforme » pourrait être le slogan ! Comment se forment les roches sédimentaires et en quoi sont-elles des témoins de leur époque de formation ?

t Séance 1 La formation des roches sédimentaires

t Séance 2 Les roches sédimentaires sont des témoins de leur époque de formation

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

séance 1 — Séquence 11

Séance 1 La formation des roches sédimentaires

j e m’interroge

Tu viens de voir que l’érosion des roches entraîne une évolution des paysages. Sous l’action de l’eau, les roches du sous-sol se transforment en particules plus ou moins grosses transportées (pour la plupart) par les cours d’eau. Mais que deviennent les particules issues de l’érosion après leur transport ?

Exercice 1 : [Ra – Formuler une hypothèse] Ci-dessous, deux photos : –  à gauche : du grès (roche sédimentaire, constituée de particules (tel du sable) agglomérées, –  à droite : du sable (fines particules issues de l’érosion).

Grès - Cordillera de la Sal. Atacama. Nord Chili

Sable – Chenay (Champagne) © Banque nationale de photos en SVT de l’académie de Lyon Guy Sabattier et Robert Six

En t’appuyant sur la comparaison de ces deux photos, montre que l’hypothèse selon laquelle le grès résulte de la compaction des particules issues de l’érosion après leur transport, peut être avancée. [Extraire des informations à partir de photographies] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 11 — séance 1

Exercice 2 : [Re – Mettre en œuvre un protocole] Tu vas maintenant tester l’hypothèse émise dans l’exercice 1 : « les particules issues de l’érosion forment une roche ». Pour cela, tu vas prendre du sable (particules issues de l’érosion) et voir si celui-ci dans certaines conditions peut devenir une roche. Dans un premier temps : –  remplis un verre (à mi-hauteur) de sable sec, –  tasse avec un pilon pendant 5 à 10 minutes, –  retourne le verre et enlève-le. Dans un deuxième temps : –  remplis un verre (à mi-hauteur) de sable mouillé, –  tasse avec un pilon pendant 5 à 10 minutes, –  retourne le verre et enlève-le.

Si tu es dans l’impossibilité de faire ces manipulations, aide-toi des schémas ci-dessous pour répondre à la question.

verre

verre

sable sec

Schéma représentant le résultat résu de la manipulation avec du sab sable sec

sable mouillé

Schéma Sc chéma représentant représeentant le l résultat de la manipulation m la avec a du sable mouillé

à partir de l’étude de l’expérience et de ses résultats, montre que l’hypothèse est vérifiée dans le cas où de l’eau existe dans le milieu. [Exploiter des résultats] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

Exercice 3 : [Re – Mettre en œuvre un protocole] Tu viens de mettre en évidence qu’il existe un phénomène de compaction sous l’effet de la pression en présence d’eau. Pour atteindre le seuil de formation d’une roche, il semble donc qu’il y ait besoin d’un liant. La manipulation que tu vas réaliser va te permettre de vérifier l’hypothèse de départ émise dans l’exercice 1 modifiée : « les particules issues de l’érosion forment une roche en présence d’un liant ».

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séance 1 — Séquence 11

Le liant ici est une solution d’eau salée ; pour cela mélange dans 100 mL d’eau, 3 cuillères à soupe de gros sel. Manipulation : –  remplis le 1/3 (tiers) d’un verre de sable fin, –  verse de l’eau salée, –  mélange, à l’aide d’une spatule, l’eau et le sable, –  retire l’eau en excès, – laisse reposer pendant plusieurs jours à la chaleur (sur un radiateur en marche, sous une lampe allumée,…), –  retourne le verre et enlève-le.

Si tu es dans l’impossibilité de faire cette manipulation, aide-toi du schéma ci-dessous pour répondre à la question. mélange « sable-sel » sel verre

Schéma représentant le résultat de la manipulation En t’appuyant sur cette manipulation, montre que l’hypothèse « les particules issues de l’érosion forment une roche en présence d’un liant » est vérifiée. [Exploiter des résultats] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

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Séquence 11 — séance 1

Exercice 4 : [C – Réaliser un schéma] Tu viens de mettre en évidence que la formation d’une roche sédimentaire se fait en deux temps. Il y a tout d’abord une compaction (exercice 1) puis une cimentation (exercice 2). Représente ci-après ces deux étapes sous forme de schémas. [Restituer des connaissances de façon organisée]

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide  ? » en fin de séquence.

j e retiens La sédimentation correspond essentiellement au dépôt de particules issues de l’érosion. Les sédiments, après compaction et cimentation, donnent des roches sédimentaires.

N.B. : le mécanisme de la sédimentation équivaut à la décantation que tu étudies en Physique - Chimie.

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séance 1 — Séquence 11

P our aller plus loin Exercice 5

L’Homme extrait le sel de la mer à des fins de consommation, grâce au système de marais salants. Ce processus existe sans l’intervention de l’Homme et est à l’origine d’une roche sédimentaire le sel gemme1. Cette roche se forme avec une faible profondeur d’eau et un climat chaud. Ci-dessous le fonctionnement d’un marais salant : Fonctionnement d’un marais salant

vasière

enchaînement de bassins

océan

salines

Sens de circulation de l’eau Tas de sel récolté au fond des salines

Sud

Nord

terre

Schéma de fonctionnement d’un marais salant

L’eau de mer entre par le canal dans la vasière au rythme des marées. Durant le temps de séjour de l’eau dans la vasière, les éléments en suspension « tombent » au fond. Puis l’eau chemine dans les différents bassins (dont la profondeur diminue au fur et à mesure) se déchargeant des substances dissoutes. Lorsque l’eau arrive au niveau des salines, elle ne contient que le sel sous forme dissoute. La faible profondeur ainsi que la chaleur, permettent la cristallisation (solidification) du sel au fond. Ce fond est régulièrement raclé par l’Homme pour récolter le sel.

à partir de tes connaissances et des informations apportées dans l’exercice, explique en quoi cette roche sédimentaire est différente du grès. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème,consulte l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence. 1. Pour trouver une photo, fais une recherche sur Internet avec les mots-clés « sel gemme » option « images ». Cette roche est blanche voire orangée.

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Séquence 11 — séance 2

Séance 2 Les roches sédimentaires sont des témoins de leur époque de formation

j e m’interroge

Tu viens de voir qu’il existe deux types de roches sédimentaires :

– une qui résulte de l’accumulation de produits de l’érosion (le grès),  – une qui résulte de la cristallisation de substance dissoute (le sel gemme). Sache qu’il en existe un troisième type, résultant de l’abondante présence de restes de coquilles d’organismes vivants. Tu viens d’apprendre que la formation de ces roches est appelée sédimentation, mais ce phénomène nécessite-t-il des conditions particulières ? Quelles sont les conditions de formation des roches sédimentaires ?

Exercice 6 : [I – Organiser les informations pour les utiliser]

Ci-contre, une photographie d’un affleurement de calcaires à ammonites. Les ammonites sont des animaux à corps mous entourés d’une coquille, aujourd’hui disparus. On sait qu’ils vivaient dans les mers chaudes et profondes. Lors de leur mort, le corps (mou) a disparu, il reste la coquille qui se dépose au fond de la mer. Digne les Bains. France. Cet affleurement contient plus de 1500 coquilles d’ammonites. à partir des informations fournies donne les conditions de formation qui existaient lors de la formation de ce calcaire à ammonites. [Extraire des informations] .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... Jacques Janin, © Banque nationale de photos en SVT de l’académie de Lyon

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Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence. 54

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séance 2 — Séquence 11

Exercice 7 : [I – Organiser les informations pour les utiliser] Ci-dessous, observe la photo d’une roche (grès) présentant des « vaguelettes », on parle de « ripple mark ».

Grès à « ripple mark » Le marteau donne l’échelle © Cned

Vaguelettes observées dans du sable à marée basse Le crayon donne l’échelle © Cned

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Séquence 11 — séance 2

à partir de la comparaison de ces deux photographies, explique pourquoi les géologues ont pu dire que cette roche s’est formée sous très peu d’eau ou après le retrait de l’eau. [Extraire des informations à partir de photographies] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

Exercice 8 : [Ra – Argumenter] Les géologues différencient deux types d’indices pour identifier les conditions de formation des roches sédimentaires : –  les indices lithologiques : liés à la nature, la disposition et l’aspect des roches, –  les indices biologiques : liés à la présence fossilisée d’animaux et de végétaux. En reprenant tous les exercices de cette séquence, classe dans ces deux catégories, les différentes roches sédimentaires rencontrées : le grès, le sel gemme, le calcaire à ammonites, le grès à « ripple mark ». [Restituer des connaissances de façon organisée] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

j e retiens

Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles : traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé. L’être vivant à l’origine du fossile est contemporain de la sédimentation. Les observations faites dans les milieux actuels, transposés aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens. Les roches sédimentaires sont donc des archives du passé.

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séance 2 — Séquence 11

P our aller plus loin Exercice 9 

Ces fentes de dessiccation datent du Permien, c’est-à-dire d’environ 270 millions d’années. Aujourd’hui, on en rencontre dans des sols argileux asséchés par le retrait de l’eau et une sécheresse prolongée et importante. Indique les informations qu’apportent ces fentes sur la connaissance du climat et du milieu de vie dans cette région de France, il y a 270 millions d’années.

Bord du lac du Salagou, Hérault Aurélia Pourriau, © Banque nationale de photos en SVT de l’académie de Lyon

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Si tu éprouves des difficultés à répondre à la question, consulte l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de séquence.

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Séquence 11

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 Pour répondre à la question, tu dois : –  comparer le grès et le sable (taille des grains, couleur), –  relier les informations pour émettre une « vérité temporaire » qui doit et peut être vérifiée, permettant d’expliquer le devenir des particules issues de l’érosion. Il est établi que les particules cessent d’être transportées lorsque la vitesse du courant de l’eau n’est plus assez élevée pour emporter les particules.

Exercice 2 Pour répondre à la question, tu dois : –  comparer le protocole des deux manipulations, –  comparer les résultats des deux manipulations (sable sec / mouillé), –  dire si ces manipulations te permettent de répondre à l’hypothèse posée en début d’exercice.

Exercice 3 Pour répondre à la question, tu dois : –  observer le résultat de la manipulation (sable et sel), –  relier le résultat à l’hypothèse posée au début de l’exercice et dire si tu peux valider celle-ci.

Exercice 4 Tu dois représenter ce qui se passe entre les grains de sable ; donc il faut dessiner des grains de sable de grosse taille. Il y a trois stades d’évolution de la roche : - le stade grains de sable baignant dans l’eau, - le stade évacuation de l’eau et compaction (rapprochement) des grains de sable, - et enfin le stade cimentation des grains par la solution salée. Il faut donc faire trois schémas (un pour chaque stade) et indiquer par des flèches ce qui se passe entre chacun d’eux.

Exercice 5 Rappelle-toi quels sont les éléments qui forment le grès. Trouve-t-on tous ces éléments dans le sel gemme ?

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Séquence 11

Séance 2 Exercice 6 Pour répondre à la question, tu dois : –  identifier les conditions de vie des ammonites lorsqu’elles existaient (lieu, température), –  comprendre le devenir des coquilles d’ammonites lors de la mort de ces animaux, –  relier les conditions de vie, de mort des ammonites avec la formation du calcaire.

Exercice 7 Pour répondre à la question, tu dois : –  trouver où tu peux observer de telles vaguelettes, –  identifier les conditions de formations de ces vaguelettes aujourd’hui, –  faire le lien entre ce que tu peux observer aujourd’hui et les conditions passées de mise en place de ces vaguelettes.

Exercice 9 Quand elle est en milieu humide, l’argile est une roche malléable, avec laquelle on peut faire des poteries. En période de sécheresse (dessiccation), elle se rétracte et devient cassante. Déduis-en le climat qui existait il y a 270 millions d’années.

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Sommaire de la séquence 12

Comme tu as pu le constater dans la séquence précédente :



– l’Homme peut exploiter certaines ressources géologiques, par exemple un marais salant,



– l’Homme peut étudier les roches pour reconstituer le paysage passé.

Mais existe-t-il d’autres utilisations possibles des roches par l’Homme ? Si oui, ceci a-t-il une influence sur l’évolution des paysages ?

t Séance 1 Les utilisations possibles des roches par l’Homme

t Séance 2 L’Homme a une attitude responsable vis-à-vis de son environnement

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

séance 1 — Séquence 12

Séance 1 Les utilisations possibles des roches par l’Homme

Exercice 1 : [Ra – Exploiter des données] Un couple qui vient de s’installer décide de faire construire sa maison avec les ressources géologiques naturelles locales. Il se renseigne afin de connaître et choisir les plus adaptées pour les différentes parties : murs, toit, … Ci-dessous, les recherches de ce couple : Document 1 La carrière d’ardoise ouverte au public Depuis dimanche dernier, il est maintenant possible de visiter la carrière de schiste. Cette roche, présentant un aspect en feuillet est exploitée à des fins de construction (l’ardoise) depuis plus de 20 ans, dans la région, et fournit du travail à une vingtaine de personnes. Le découpage des blocs permet d’obtenir des ardoises aux dimensions souhaitées. Cette roche imperméable à l’eau, supportant mal la pression, est utilisée dans la couverture des toits. Article : « Le petit journal des SVT », © Cned, août 2009

Document 2 Dernièrement, il a été découvert un fossile de grande taille et bien conservé dans une carrière d’exploitation de calcaire de la région. Rappelons que cette roche sédimentaire, qui s’est formée sous l’eau il y a des millions d’années, entre dans la composition de nombreux produits d’utilité quotidienne. Outre la pâte à dentifrice, la finition du papier, le calcaire constitue 80 % du ciment (les 20 % restants sont majoritairement représentés par une autre roche : l’argile)… Extrait : « Le petit géologue », © Cned, août 2009

Document 3 Fabriquer du ciment… –  faire cuire à 1 450 °C du calcaire et de l’argile, –  laisser refroidir, –  rajouter du gypse, –  broyer le tout. N.B : vous obtenez ainsi du ciment, base nécessaire à la fabrication du béton… Le géologue est un cuisinier comme un autre, © Cned

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Séquence 12 — séance 1

Document 4 à quelques kilomètres de notre belle ville, le sable blanc de la plage ne fait pas que joli sur les photos, il est utilisé pour la fabrication de vitres par l’usine « Joli-fenêtre ». Eh oui, vous ne le savez peut-être pas, mais l’usine utilise ce sable. Associé à certains produits chimiques, il donne, après chauffage à très haute température, une pâte visqueuse. Cette pâte est ensuite aplatie, formant ainsi une feuille de verre qui après découpage donne les vitres que l’on retrouve dans les maisons, vitrines des magasins… Article : « Le petit journal des SVT », © Cned, juillet 2009

à partir des recherches effectuées, aide ce couple à choisir les matériaux qu’ils pourront utiliser pour leur maison. Justifie tes choix. [Extraire des informations] Plus d’informations à l’adresse Internet : http://www.svt.ac-versailles.fr/spip.php?rubrique7 ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si la question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » en fin de séquence.

j e retiens

L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires. Une carrière est un site d’extraction de roches et/ou de matériaux destinés à la construction ou à l’industrie. L’exploitation d’une carrière modifie le paysage.

Voici un exemple de carrière :

© PhotoDisc

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séance 1 — Séquence 12

P our aller plus loin Exercice 2

à l’heure actuelle, on parle beaucoup de trouver des énergies renouvelables, car les énergies fossiles telles que le pétrole, le charbon vont devenir insuffisantes. à partir des documents qui te sont fournis ci-après, explique la notion d’énergie fossile utilisée pour le pétrole.1 Le pétrole est une roche qui épouse la forme de son contenant, on parle de roche fluide. In situ, le pétrole se situe à des profondeurs allant de 1 000 à 4 000 mètres. Son stockage se fait par l’imbibition1 d’une roche poreuse, dite « réservoir ». Le pétrole est piégé dans la roche réservoir qui est toujours recouverte de roches imperméables, ce qui empêche toute remontée à la surface du pétrole. Extrait du magazine : « Le pétrole, une roche ou un fluide » , © Cned

Les produits issus du pétrole sont issus de la distillation du pétrole. Ce processus permet d’isoler les différents composants du pétrole qui selon leurs natures sont à l’origine de différents produits : colles, plastiques (sacs, emballages), carburants… Extrait : « Les produits du pétrole », © Cned

Le pétrole est issu de la transformation du plancton (micro-organismes marins). Cette transformation doit se faire dans des conditions particulières dont seule la nature est capable. Cette transformation nécessite d’être à l’abri de l’air durant au minimum une dizaine de millions d’années. De plus, il y a un enfouissement de cette matière organique, ce qui engendre une augmentation de la température et de la pression. Ces paramètres associés à l’action de bactéries anaérobies (micro-organismes ne nécessitant pas la présence de dioxygène), engendrent la formation de cette roche fluide : le pétrole. Extrait du magazine : « Le pétrole », © Cned

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Si cette question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence. 1.  Imbibition : le café imbibe un morceau de sucre.

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Séquence 12 — séance 2

Séance 2 L’Homme a une attitude responsable vis-à-vis de son environnement

j e m’interroge

Pour répondre à ses besoins, l’Homme exploite depuis plusieurs siècles, les ressources de la Terre. Cette exploitation ne s’est pas faite sans conséquences importantes sur l’environnement. Quelles sont ces conséquences ? L’Homme est-il le seul responsable de ces conséquences ? La nature peut-elle être à l’origine de modifications importantes ?

Exercice 3 : [Faire preuve de responsabilité en matière environnementale] Depuis le xiiie siècle, une mine est exploitée de manière intensive : – 9 étages de galeries en sous-sol, – 300 km de galeries en tout. Cette exploitation en profondeur par le creusement de galeries en sous-sol, a entraîné à la surface des affaissements de terrains, dont témoigne la torsion des rails de chemin de fer en photographie ci-contre. Suite à ce constat, la municipalité a décidé de réhabiliter le site. Pour cela, elle a sollicité l’aide de géologues afin de définir quelle devait être sa première action. à ton avis, au regard de la photographie et des informations du texte, quelle est la première action proposée par les géologues ? [Utiliser des informations] © Banque nationale de photos en SVT de l’académie de Lyon Vincent Guili

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Si la question te semble difficile, consulte l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence.

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séance 2 — Séquence 12

Exercice 4 : [Faire preuve de responsabilité en matière environnementale] En observant la photographie ci-contre, prise depuis un bateau et montrant une zone de la falaise entre Le Havre et étretat, tu peux constater qu’une partie des falaises s’est éboulée. Heureusement, il n’y avait aucune maison construite sur cette zone, et aucun promeneur sur la plage au moment de l’éboulement.

© Cned

Suite à cet accident naturel, les élus de la localité ont décidé de s’adresser aux géologues afin d’identifier s’il existe d’autres zones susceptibles de s’ébouler. Les géologues ont pu mettre en évidence d’autres zones sensibles. Il a donc été décidé de mettre en place un dispositif préventif. Propose des actions possibles pour sécuriser les zones sensibles. [Utiliser des connaissances] ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

Si cette question te pose un problème, va voir l’annexe « Besoin d’aide ? » à la fin de cette séquence.

j e retiens

L’Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires ( - pour son habitation par exemple l’ardoise, - pour la création d’énergie par exemple le pétrole - pour son alimentation par exemple le sel de mer) et prend en compte les conséquences de son action sur le paysage. L’Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l’érosion.

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Séquence 12

ANNEXE « Besoin d’aide ? »

Séance 1 Exercice 1 Pour répondre à la question, tu dois : - réfléchir aux différentes parties d’une maison : les murs, le toit, les fenêtres …, - lire attentivement chaque document, - extraire les informations importantes, - identifier les informations utiles, - trier ces informations en fonction de leur importance pour répondre à la question.

Exercice 2 Lis d’abord méticuleusement tous les textes et conserve celui (ou ceux) qui parlent de l’origine du pétrole. Réfléchis ensuite au temps qu’il a fallu pour former le pétrole. Fais un rapprochement avec les fossiles cités dans la séquence 11. Tu peux expliquer le terme « fossile ».

Séance 2 Exercice 3 Lis d’abord les textes et sélectionne l’extrait qui parle du problème géologique généré par la mine. Conclus ensuite sur la façon d’y remédier.

Exercice 4 Il y a deux types de dispositifs à installer : en haut de la falaise et à sa base. Extrais du texte tout ce qu’il faudrait interdire.

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Sciences de la vie et de la Terre 5e Livret de corrigés

Rédaction Marie-Astrid Mor tier Bruno Duhamel

Relecture Françoise Peltier

Ce cours est la propriété du Cned. Les images et textes intégrés à ce cours sont la propriété de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces éléments font l’objet d’une protection par les dispositions du code français de la propriété intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent être utilisés qu’à des fins strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective à quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise à disposition de tiers d’un cours ou d’une œuvre intégrée à ceux-ci sont strictement interdits. ©Cned-2009

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Séquence 1

Séquence 1 Séance 1

Exercice 1 Le protocole qu’il faut retenir doit permettre de déterminer si les poissons rejettent du dioxyde de carbone et absorbent du dioxygène. Pour cela, il faut qu’il contienne deux expériences dont une est le « témoin de l’expérience » (aquarium sans poissons). Il faut donc retenir le protocole de Pierre.

Exercice 2 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Dans l’aquarium avec les poissons, le pourcentage de dioxygène a baissé au cours de l’expérience tandis que le pourcentage de dioxyde de carbone a augmenté. Dans l’aquarium sans poissons, les pourcentages de dioxygène et de dioxyde de carbone sont restés constants au cours de l’expérience. Ces mesures prouvent que les poissons respirent dans l’eau : ils consomment du dioxygène (qu’ils prélèvent dans l’eau) et rejettent du dioxyde de carbone.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Dans l’aquarium avec les poissons, le pourcentage de dioxygène a baissé au cours de l’expérience (il est passé de 20,9 % à 19,9 %) tandis que le pourcentage de dioxyde de carbone a augmenté (il est passé de 0,03 % à 0,1 %). 2- Dans l’aquarium sans poissons, les pourcentages de dioxygène et de dioxyde de carbone sont restés constants au cours de l’expérience. 3- Ces mesures prouvent que les poissons respirent dans l’eau : ils consomment du dioxygène (qu’ils prélèvent dans l’eau) et rejettent du dioxyde de carbone.

Exercice 3

sonde oxymétrique cloche bécher contenant de l'eau de chaux

oxymètre

Schéma de l’expérience témoin

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c

Séquence 1

sonde oxymétrique

cloche champignons bécher contenant de l'eau de chaux

oxymètre

Schéma de l’expérience avec des champignons

Exercice 4 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : En observant le tableau, on remarque qu’il n’y a aucune modification à la fin de l’expérience 2 (cloche sans champignons) : le pourcentage de dioxygène est resté constant et l’eau de chaux est restée limpide. Par contre, dans le cas de l’expérience 1 (cloche avec les champignons), le pourcentage de dioxygène a diminué et l’eau de chaux s’est troublée. Les champignons ont consommé du dioxygène et ont rejeté du dioxyde de carbone. L’hypothèse est donc validée.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Dans l’expérience 1 (cloche avec les champignons), le pourcentage de dioxygène a diminué (il est passé de 20,9 % à 20 %) et l’eau de chaux s’est troublée. 2- Dans l’expérience 2 (cloche sans champignons), le pourcentage de dioxygène est resté constant et l’eau de chaux est restée limpide. 3- Dans l’expérience 1, les champignons de Paris ont agit sur la composition de l’air de la cloche : ils ont absorbé du dioxygène et ont rejeté du dioxyde de carbone. Ces mesures valident l’hypothèse.

Exercice 5 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : L’eau de chaux est sans doute « plus pratique » à utiliser (pas de réglages à faire, pas de nettoyage) mais elle ne permet pas de réaliser des mesures précises. L’élève n’a donc pas entièrement raison.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Il n’y a pas de réglages à faire pour l’eau de chaux. 2- Il n’y a pas d’appareil à nettoyer avec l’eau de chaux. 3- L’eau de chaux indique seulement la présence de dioxyde de carbone. Avec le CO2mètre, on connait le pourcentage exact de dioxyde de carbone. 4- L’élève n’a donc que partiellement raison. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

3

c

c c

Séquence 1

Exercice 6 Voici le schéma du protocole que tu devais concevoir : cloche hermétique

bécher contenant du rouge de crésol

Schéma du témoin de l’expérience

cloche hermétique

bécher contenant du rouge de crésol

souris

Schéma de l’expérience avec les souris

Voici le tableau des résultats attendus : Couleur du rouge de crésol Début d’expérience Fin d’expérience Expérience 1 Cloche sans les souris Expérience 2 Cloche avec les souris

Rouge

Rouge

Rouge

Jaune

En fin d’expérience, le rouge de crésol est resté rouge dans la cloche sans souris tandis qu’il est devenu jaune dans la cloche renfermant les souris. Donc, les souris rejettent bien du dioxyde de carbone.

Séance 2 Exercice 7

Animaux Escargot • Grenouille • Gardon • Nèpe • Homme • Épinoche •

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Milieu de vie

• Aquatique • Aérien • Aquatique/Aérien

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Séquence 1

Exercice 8

Le colorant bleu mis dans la bouche du poisson ressort au niveau de la tête (il ressort au niveau d’une fente que l’on appelle l’ouïe). Le courant d’eau va donc de la bouche vers l’arrière de la tête du poisson. Il faut donc disséquer une tête de poisson.

Exercice 9 Il n’y a pas de corrigé.

Exercice 10 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Les organes baignés par le courant d’eau sont des branchies. Elles sont au nombre de quatre. Elles présentent une structure filamenteuse. Les filaments sont rouges et la structure qui les relie est dure et blanche.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Les organes présents sous l’opercule de l’ouïe du poisson sont des branchies. Il y en a quatre. 2- Chaque branchie est constituée de nombreux replis de couleur rouge. Ces replis sont fixés à une structure rigide blanche.

Exercice 11 Il n’y a pas de corrigé.

Exercice 12 Voici le dessin que tu devais réaliser : vers la bouche

os branchial

filaments

vers l’ouïe

Dessin d’observation à l’œil nu d’une branchie de poisson (x 1)

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Séquence 1

Exercice 13 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu directement à la question globale : Au niveau d’un filament branchial, le dioxyde de carbone présent dans le sang du poisson passe dans l’eau tandis que le dioxygène passe de l’eau vers le sang. Ainsi, lors de son passage dans un filament branchial, le sang du poisson s’enrichit en dioxygène et s’appauvrit en dioxyde de carbone.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as répondu aux questions détaillées : 1- Le sang sortant des branchies est plus riche en dioxygène que le sang qui y entre. 2- Le sang sortant est moins riche en dioxyde de carbone que le sang entrant. 3- Au niveau d’un filament branchial, le dioxyde de carbone présent dans le sang passe dans l’eau et le dioxygène passe de l’eau vers le sang.

Ainsi, le sang qui repart des branchies pour irriguer les autres organes du poisson est enrichi en dioxygène et appauvri en dioxyde de carbone.

Exercice 14 AIR

siphon surface de l’eau

EAU

˜

˜

˜

˜

stigmate trachée

˜

corps de la nèpe

(extrémité postérieure)

trachéole

trajet de l’air riche en dioxygène trajet de l’air enrichi en dioxyde de carbone

Schéma fonctionnel de la respiration chez la nèpe

Remarque : ton schéma est réussi si : - tu as représenté par des flèches rouges le trajet de l’air riche en dioxygène et par des flèches bleues le trajet de l’air enrichi en dioxyde de carbone ; - tu as mis une légende complète et donné un titre précis au schéma.

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c

Séquence 1

Exercice 15 1- Branchies

a- Organes respiratoires de l’Homme.

2- Dioxygène

b- Gaz rejeté dans le milieu lors de la respiration.

3- Respiration

c- Organes respiratoires des poissons.

4- Poumons

d- Gaz prélevé lors de la respiration.

5- Dioxyde de carbone

e- Organes respiratoires des insectes

6- Trachées

f- Fonction d’un être vivant consistant en un échange de dioxygène et de dioxyde de carbone.

Exercice 16 1- Pour tester correctement une hypothèse, il faut toujours concevoir deux expériences dont l’une doit servir de « témoin de l’expérience ». Julie a donc imaginé deux expériences :

- l’expérience A avec des criquets



- et l’expérience B sans les criquets, servant de « témoin de l’expérience A ».

2- En fin d’expérience, on constate que le pourcentage de dioxygène dans le bocal avec les criquets a diminué et que l’eau de chaux s’est troublée. Par contre, dans le bocal sans criquets, le pourcentage de dioxygène est resté le même (égal à 20,8 %) et que l’eau de chaux est restée limpide.

Ces résultats prouvent que les criquets ont consommé du dioxygène (d’où la baisse du pourcentage de dioxygène) et ont rejeté du dioxyde de carbone (ce qui a troublé l’eau de chaux). L’hypothèse émise par Julie est donc validée.

Exercice 17 Voici le schéma fonctionnel que tu devais réaliser :

: trajet de l'air riche en dioxygène : trajet de l'air enrichi en dioxyde de carbone

Schéma fonctionnel de la respiration chez la grenouille Remarque : ton schéma est réussi si : - tu as représenté par des flèches rouges le trajet de l’air riche en dioxygène et par des flèches bleues le trajet de l’air enrichi en dioxyde de carbone ; - tu as mis une légende complète et donné un titre précis au schéma. La grenouille respire grâce à ses poumons mais aussi grâce à sa peau (les gaz respiratoires peuvent facilement la traverser). Cela explique pourquoi la grenouille peut rester des heures sous l’eau mais aussi enfouie dans la vase, sans que ses poumons ne fonctionnent.

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Séquence 2

Séquence 2 Séance 1

Exercice 1 Dans l’article, deux causes probables sont évoquées. La première est que la mort massive des poissons est due à la présence accrue de végétaux dans la rivière. La deuxième cause est que durant la semaine passée, il y a eu une période de chaleur importante.

Exercice 2 Les protocoles de Julie et Pierre ne comportent pas de témoin de l’expérience ; il faut donc les éliminer. Le protocole de Paul teste deux paramètres : l’effet de la chaleur et l’effet de la présence des poissons ; il ne doit donc pas être retenu. Il faut donc retenir le protocole d’Amélie qui ne teste qu’un paramètre (la chaleur) et possède un témoin (bac contenant l’eau froide).

Exercice 3 Voici la réponse à la question globale : L’eau froide contient 8,2 % de dioxygène tandis que l’eau chaude n’en renferme que 6,9 %. Par ailleurs, les mesures réalisées par le technicien montrent une diminution progressive de la teneur en dioxygène dissous dans l’eau à mesure que la température de l’eau augmente. On peut donc en conclure que plus l’eau est chaude, moins elle contient de dioxygène. Ce phénomène laisse penser que la canicule peut être à l’origine du problème respiratoire des poissons.

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Une eau froide est plus riche en dioxygène qu’une eau chaude. 2- La teneur en dioxygène de l’eau diminue progressivement, passant de 8,2 % quand l’eau est à 22 °C à 6,9 % quand elle est à 34 °C. 3- Plus la température de l’eau augmente, plus la teneur en dioxygène de l’eau diminue. Ce phénomène laisse penser que la canicule peut être à l’origine du problème respiratoire des poissons.

Exercice 4 Voici la réponse à la question globale : Si les poissons respirent mal, c’est qu’ils manquent de dioxygène. Or, on sait que les végétaux chlorophylliens respirent eux aussi et consomment donc du dioxygène. On sait aussi que, pendant la journée, les végétaux verts réalisent la photosynthèse, au cours de laquelle ils consomment du dioxyde de carbone et produisent du dioxygène. Ainsi les végétaux chlorophylliens enrichissent leur milieu de vie en dioxygène (vu en classe de sixième). Les végétaux chlorophylliens ne sont donc pas gênants pour la respiration des poissons. Au contraire, ils apportent du dioxygène dans l’eau pour favoriser la respiration des poissons. On ne peut donc pas valider l’hypothèse émise par Arthur.

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Séquence 2

Remarque : en fait, dans les conditions naturelles de peuplement des milieux, la quantité de dioxygène produite par les végétaux chlorophylliens pendant la journée est bien supérieure à la quantité qu’ils consomment pour leur respiration au cours des 24 heures. Nous leur devons l’essentiel du dioxygène que nous respirons. Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Si les poissons respirent mal, c’est qu’il manque du dioxygène. 2- Les végétaux chlorophylliens respirent comme les poissons : ils consomment du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. 3- Placés à la lumière, les végétaux chlorophylliens produisent du dioxygène.

Remarque : en présence de lumière, les végétaux verts réalisent la photosynthèse : ils prélèvent du dioxyde de carbone et rejettent du dioxygène. Du reste, la quantité de dioxygène produite par les végétaux chlorophylliens pendant la journée est bien supérieure à la quantité qu’ils consomment pour leur respiration au cours des 24 heures. Nous leur devons l’essentiel du dioxygène que nous respirons. 4- Les végétaux chlorophylliens ne sont donc pas gênants pour la respiration des poissons. Au contraire, ils apportent du dioxygène dans l’eau pour favoriser la respiration des poissons. On ne peut donc pas valider l’hypothèse émise par Arthur.

Exercice 5 Voici la réponse à la question globale : Entre 2005 et 2007, on observe une lente augmentation de la couverture végétale de la rivière (passant de 30 à 40 %), accompagnée d’une lente augmentation de la teneur en dioxygène de l’eau, qui passe de 9 à 14 %. Entre 2007 et 2009, il y a une forte augmentation de la couverture végétale qui atteint 80 % en 2009, tandis que la teneur en dioxygène de l’eau chute rapidement à 6 %. Ainsi, s’il n’y a pas de poissons dans la rivière, c’est parce que la couverture végétale doit être trop importante (d’où la couleur verte de l’eau de la rivière), ce qui s’accompagne d’une faible teneur en dioxygène de l’eau (incompatible avec la survie de poissons).

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Entre 2005 et 2007, on observe une lente augmentation de la couverture végétale de la rivière (passant de 30 à 40 %), accompagnée d’une lente augmentation de la teneur en dioxygène de l’eau, qui passe de 9 à 14 %. 2- Entre 2007 et 2009, il y a une forte augmentation de la couverture végétale qui atteint 80 % en 2009, tandis que la teneur en dioxygène de l’eau chute rapidement à 6 %. 3- On peut donc en conclure qu’une couverture végétale moyenne (30 à 40 %) augmente la teneur en dioxygène de l’eau. Par contre, si la couverture végétale est trop importante (si elle dépasse 40 %), la teneur en dioxygène de ce milieu chute très vite. 4- Ainsi, s’il n’y a pas de poissons dans la rivière, c’est parce que la couverture végétale doit être trop importante (d’où la couleur verte de la rivière), ce qui s’accompagne d’une faible teneur en dioxygène de l’eau (incompatible avec la survie de poissons).

Remarque : dans les conditions normales, les végétaux chlorophylliens sont en équilibre avec les autres espèces ; ils jouent donc parfaitement leur rôle et fabriquent plus de dioxygène qu’ils n’en consomment, permettant ainsi la respiration des animaux. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 2

Séance 2

Exercice 6 Température (en °C)

30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Janvier

-

Mars

Avril

-

Juin

Juillet

-

Septembre

Octobre

Période de l'année

-

Décembre

Légende :                 Courbe de la variation des températures de l’eau au niveau de la station B après l’implantation de la centrale.                Courbe de la variation des températures de l’eau au niveau de la station B avant l’implantation de la centrale.                Courbe de la variation des températures de l’eau au niveau de la station A avant l’implantation de la centrale.                Courbe de la variation des températures de l’eau au niveau de la station A après l’implantation de la centrale. Titre : Graphique représentant les variations de températures (en °C) (en amont et en aval de la centrale) avant et après l’installation de la centrale nucléaire de Chinon en fonction de la période l’année

Exercice 7 Voici la réponse à la question globale : Avant l’installation de la centrale, on observe que les températures de l’eau au niveau des stations A et B varient de manière identique tout au long de l’année, avec un minimum de 10 °C en hiver et un maximum de 16 °C en été.

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Séquence 2

Après l’implantation de la centrale, on note une augmentation de la température de l’eau tout au long de l’année, surtout au niveau de la station B, où on relève 14 °C en hiver et 30 °C en été. On peut donc en conclure que l’implantation d’une centrale nucléaire a un net impact sur le réchauffement de l’eau de la rivière, surtout en aval de la centrale.

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Avant l’installation de la centrale, les courbes des températures relevées aux stations A et B sont identiques, avec un minimum de 10 °C en hiver et un maximum de 16 °C en été. 2- Après l’implantation de la centrale, les températures relevées en A et en B sont supérieures aux températures relevées avant l’implantation (surtout au niveau de la station B, où on relève 14 °C en hiver et 30 °C en été). 3- On peut donc en conclure que l’implantation d’une centrale nucléaire engendre un net réchauffement de l’eau de la rivière, surtout en aval de la centrale.

Exercice 8 Voici la réponse à la question globale : L’étude du tableau permet de constater que l’eau de la rivière ne contient pas toujours la même teneur en dioxygène : elle passe de 10-12 mg/L près de la source à 4-6 mg/L près de l’embouchure. La truite, qui a besoin de beaucoup de dioxygène pour sa respiration, se trouve en amont ; elle ne pourrait pas vivre avec la brème près de l’embouchure car la teneur en dioxygène y est trop faible. Ainsi, la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d’eau.

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- La truite fario vit en amont des cours d’eau, près de la source, dans des eaux très agitées et très riches en dioxygène alors que la brème commune vit en aval, à proximité de l’embouchure, dans des eaux calmes et pauvres en dioxygène. 2- La truite a besoin de beaucoup plus de dioxygène que la brème. Elle vit donc en amont des cours d’eau, près de la source, dans des eaux très riches en dioxygène. Donc, la teneur en dioxygène dissous conditionne la répartition des espèces de poissons dans un cours d’eau.

Exercice 9 Voici la réponse à la question globale : On sait que la centrale nucléaire rejette de l’eau chaude dans la rivière, ce qui entraîne l’élévation de la température de cette rivière. On sait que la chaleur provoque la diminution de la teneur en dioxygène de l’eau. On sait que, pour chaque espèce de poisson, il existe une teneur en dioxygène optimale pour sa respiration. Ainsi, l’implantation d’une centrale nucléaire peut modifier l’occupation du milieu par les poissons (disparition de certaines espèces, apparition d’autres espèces), en influant indirectement sur la teneur en dioxygène de l’eau. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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c

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Séquence 2

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Les rejets d’eau chaude entraînent une augmentation de la température de l’eau de la rivière. 2- Une élévation de la température de l’eau engendre une baisse de la teneur en dioxygène dissous dans cette eau. Cela peut perturber la respiration des poissons. 3- L’installation d’une centrale nucléaire engendre une élévation de la température de l’eau de la rivière, qui entraîne une diminution de la teneur en dioxygène dissous et modifie l’occupation du milieu par les poissons (disparition de certaines espèces, apparition d’autres

espèces).

Exercice 10 1- Voici la grille de mots complétée : d

mot caché

c

T

P

E

O

M

I

P

S

E

e

a

b

S

R

B

H

A

O

A

I

O

X

Y

G

M

I

M E

E

N S

A

T

I

O

U

D

T

R

I

A

E

V

T

E

I

R

O

S

N

I T E

2- L’oxygénation d’un milieu correspond à la quantité de dioxygène dissous dans l’eau.

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N

c

Séquence 2

Exercice 11 Voici la réponse à la question globale :

On observe que l’allure de la rivière a changé : elle est moins large et sûrement moins profonde puisque l’eau est retenue dans le lac de barrage. Ce n’est plus du tout le même milieu de vie qu’avant et cela a dû faire fuir beaucoup d’espèces.

De plus, la teneur en dioxygène de l’eau est devenue dérisoire en aval du barrage : seulement 2 mg/L en surface et 0 mg/L en profondeur. Cela est dû à l’absence d’agitation de l’eau au pied du barrage. Les poissons ne peuvent donc pas vivre dans ce milieu où ils ne peuvent plus respirer. Pour que des poissons recolonisent le pied du barrage, il faudrait installer une structure artificielle créant un courant ; l’eau serait ainsi correctement oxygénée et les poissons pourraient y revenir ainsi que d’autres espèces de rivière. (Mais on ne retrouvera jamais le peuplement initial de cette rivière.)

Voici les réponses aux questions détaillées : 1- Après la construction du barrage, l’allure de la rivière a changé : elle est moins large ; il y a donc moins d’épaisseur d’eau et moins de courant. Cela a dû faire fuir beaucoup d’espèces dans un premier temps. 2- Après la construction, en aval du barrage, la teneur de l’eau en dioxygène a considérablement baissé : seulement 2 mg/L en surface et 0 mg/L en profondeur. La vie d’animaux est impossible dans un milieu sans oxygène. 3- L’agitation de l’eau est indispensable à son oxygénation ; le fait que l’agitation de l’eau soit devenue nulle en aval du barrage explique le manque de dioxygène de cette eau. 4- Pour que des poissons recolonisent le pied du barrage, il faudrait installer une structure artificielle créant un courant.

Remarque : en amont du barrage, on observe également des modifications du milieu de vie. Le taux de dioxygène est resté le même, mais la profondeur de l’eau a augmenté et il y a moins de courant. Il est donc logique que la répartition des animaux ait changé et que les espèces typiques des lacs aient colonisé ce nouveau milieu de vie qui leur est optimal.

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Séquence 3

Séquence 3 Séance 1

Exercice 1 Si tu as répondu sans utiliser l’aide, voici ce que tu devais répondre : Les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent au cours d’un effort physique.

Si tu as utilisé l’annexe « Besoin d’aide ? », voici ce que tu devais répondre : 1- Le rythme cardiaque des trois élèves est plus élevé après un effort qu’au repos. 2- Leur rythme respiratoire est plus élevé après un effort qu’au repos. 3- Pendant l’effort, les rythmes cardiaque et respiratoire augmentent.

Exercice 2 Si tu as répondu sans utiliser l’aide, voici ce que tu devais répondre : L’Homme, comme les autres êtres vivants, respire, c’est-à-dire qu’il absorbe du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone (vu dans la séquence 1). Au cours d’un effort physique, le rythme respiratoire augmente (vu dans l’exercice 1 de cette séquence). Sachant cela, il est logique de penser que l’on consomme plus de dioxygène et que l’on rejette plus de dioxyde de carbone quand on réalise un effort physique.

Si tu as utilisé l’annexe « Besoin d’aide ? », voici ce que tu devais répondre : 1- a) Chez l’Homme (comme chez les autres êtres vivants) la respiration consiste à absorber du dioxygène et à rejeter du dioxyde de carbone (vu dans la séquence 1).

b) Au cours d’un effort physique, le rythme respiratoire augmente (vu dans l’exercice 1 de cette séquence).

2- Sachant cela, il est logique de penser que l’on consomme plus de dioxygène et que l’on rejette plus de dioxyde de carbone quand on réalise un effort physique.

Exercice 3 Si tu as répondu sans utiliser l’aide, voici ce que tu devais répondre : Pendant un effort physique, la température du corps augmente de manière importante : elle passe de 37,2 °C à 38,1 °C.

Si tu as utilisé l’annexe « Besoin d’aide ? », voici ce que tu devais répondre : 1- À 4 minutes, la température corporelle est de 37,2 °C. À 9 minutes, elle est de 37,6 °C et à 15 minutes de 38,1 °C. 2- On mesure une température de 37,1 °C à 23 minutes. 3- Pendant les cinq premières minutes, la température reste constante (elle ne varie pas). 4- Pendant l’effort, la température du corps augmente (elle passe de 37,2 °C à 38,1 °C).

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Séquence 3

Exercice 4

1- Le rythme cardiaque correspond au nombre de battements du cœur par minute. Il se mesure facilement en prenant le pouls.

2- Un effort physique, comme une course rapide, entraîne une augmentation du rythme cardiaque.

3- Une activité physique engendre également une augmentation du rythme respiratoire (nombre de mouvements respiratoires par minute) ainsi qu’une augmentation de la température du corps.

Séance 2 Exercice 5 Au repos, le débit sanguin est de 1 200 mL/min. Pendant l’effort, il est de 12 500 mL/min. Le débit sanguin dans les muscles augmente donc beaucoup au cours d’un effort.

Exercice 6 Si tu as répondu sans utiliser l’aide, voici ce que tu devais répondre : Un muscle en activité prélève dans le sang plus de glucose et de dioxygène qu’un muscle au repos. De plus, il y rejette plus de dioxyde de carbone. Or, dioxygène, glucose et dioxyde de carbone sont transportés par le sang. Ainsi, un muscle actif a besoin de recevoir plus de glucose et de dioxygène qu’un muscle au repos, donc plus de sang. Ceci confirme l’hypothèse émise précédemment. Si le sang irrigue davantage un muscle en activité, c’est pour qu’il reçoive l’énergie nécessaire à son fonctionnement.

Si tu as utilisé l’annexe « Besoin d’aide ? », voici ce que tu devais répondre : 1- a) et b) Voici le tableau complété : Quantité d’éléments mesurée dans 100 mL de sang

Au repos

Pendant un effort

Sang entrant

Sang sortant

Dioxygène

20 mL

Dioxyde de carbone

Comparaison Différence

Évolution

15 mL

-5

î

48 mL

52 mL

+4

ì

Glucose

90 mg

87 mg

-3

î

Dioxygène

20 mL

6 mL

- 14

îî

Dioxyde de carbone

48 mL

62 mL

+ 14

ìì

Glucose

90 mg

50 mg

- 40

îî

2- Au repos et pendant l’effort, le muscle prélève dans le sang du dioxygène et du glucose. 3- Au repos et pendant l’effort, le muscle rejette dans le sang du dioxyde de carbone. 4- Les prélèvements et les rejets (et donc les échanges) sont plus importants pendant l’effort qu’au repos. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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c c

Séquence 3

5- Un muscle actif a besoin de plus de dioxygène et de glucose qu’un muscle au repos. Or, dioxygène et glucose sont transportés par le sang. Pour recevoir plus d’énergie nécessaire à son fonctionnement, un muscle actif doit donc recevoir plus de sang. L’hypothèse est donc validée.

Exercice 7 Voici le schéma que tu devais réaliser :

: échange de dioxygène : échange de dioxyde de carbone : échange de glucose

Exercice 8 1- Je suis le dioxygène. 2- Nous sommes les capillaires sanguins. 3- Je suis le dioxyde de carbone. 4- Nous sommes les nutriments (dont le glucose).

Exercice 9 Un muscle, qu’il soit en activité ou au repos, utilise du dioxygène et du glucose et rejette du dioxyde de carbone. Un muscle ne consomme ni protides ni lipides. Un muscle en activité consomme plus de dioxygène et de glucose qu’un muscle au repos. De plus, il rejette plus de dioxyde de carbone qu’un muscle au repos.

Exercice 10 Le débit sanguin total augmente pendant une activité physique. Mais, la variation du débit sanguin n’est pas la même dans tous les organes : ainsi, le débit sanguin augmente fortement dans les muscles et de manière importante dans la peau et le cœur. Par contre ; il reste constant dans le cerveau et diminue dans les autres organes (reins…).

Remarque : l’irrigation sanguine des organes est donc très inégale pendant un effort physique. Les besoins plus importants de certains organes (dont les muscles) sont compensés par l’irrigation moins importante dans d’autres organes (dont les reins…qui n’ont pas un rôle essentiel dans l’effort).

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Séquence 4

Séquence 4 Séance 1 Exercice 1

Au cours de la respiration, les êtres vivants prélèvent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Chez l’Homme, qui est un être vivant aérien, les échanges gazeux se font entre l’organisme et le milieu aérien.

Exercice 2 Le poumon flotte donc il doit contenir de l’air. De plus, quand on le presse, on voit apparaître des gouttes de sang : il contient du sang.

Exercice 3 Voici ce que tu devais faire :

Légende : : trajet du dioxygène contenu dans l’air inspiré. Titre : Schéma fonctionnel montrant le trajet du dioxygène dans l’appareil respiratoire humain

Rappel : pour noter les légendes et le titre, il faut utiliser un crayon à papier. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 4

Séance 2

Exercice 4 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n’as pas utilisé l’aide :

Dans les fosses nasales, la trachée, les bronches et les bronchioles, la quantité de dioxygène est de 21 litres (pour 100 litres d’air). Par contre, elle n’est que de 14 litres dans les alvéoles pulmonaires. On peut donc penser que les alvéoles pulmonaires sont le lieu d’échange du dioxygène.

Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- La quantité de dioxygène contenu dans l’air est plus faible dans les alvéoles pulmonaires que dans les autres organes de l’appareil respiratoire. 2- La quantité de dioxygène est plus faible dans les alvéoles pulmonaires car du dioxygène est « passé » dans le sang. 3- Les alvéoles pulmonaires sont le lieu d’échange du dioxygène.

Exercice 5

Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n’as pas utilisé l’aide : La paroi des alvéoles pulmonaires est très fine (elle mesure 0,001 mm d’épaisseur). La paroi des bronchioles est plus épaisse. De plus, elle est très riche en capillaires sanguins. Le dioxygène peut donc plus facilement traverser la paroi des alvéoles (que la paroi des bronchioles) pour passer de l’air vers le sang. Cette information confirme l’hypothèse émise dans l’exercice 4.

Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Les capillaires sanguins sont très nombreux au niveau de la paroi des alvéoles. 2- La paroi alvéolaire est beaucoup plus fine que la paroi d’une bronchiole. 3- La paroi alvéolaire étant richement irriguée et très fine, il est logique de penser que le dioxygène peut facilement passer de l’air vers le sang au niveau des alvéoles pulmonaires. Ces informations confirment donc l’hypothèse émise dans l’exercice 4.

Exercice 6 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n’as pas utilisé l’aide : La quantité de dioxygène dans le sang augmente lors de son passage au niveau des alvéoles. Donc, le dioxygène présent dans l’air alvéolaire passe dans le sang des capillaires sanguins. De plus, la quantité de dioxyde de carbone dans le sang diminue lors de son passage au niveau des alvéoles. On en déduit que ce gaz présent dans les capillaires sanguins passe dans l’air alvéolaire. Ces informations permettent donc d’affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau alvéolaire.

Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- La quantité de dioxygène est plus élevée dans le sang sortant des alvéoles pulmonaires que dans le sang entrant. 2- La quantité de dioxyde de carbone est plus faible dans le sang sortant des alvéoles pulmonaires que dans le sang entrant. 3- Au niveau des alvéoles pulmonaires, le sang s’enrichit en dioxygène et s’appauvrit en dioxyde de carbone. Donc, au niveau alvéolaire, du dioxygène passe de l’air vers le sang et du dioxyde de carbone passe du sang vers l’air. Ceci permet d’affirmer que les échanges de gaz ont lieu au niveau des alvéoles pulmonaires.

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Exercice 7 Voici la réponse que tu devais rédiger si tu n’as pas utilisé l’aide : On peut éliminer les schémas :

- n° 1 car l’alvéole pulmonaire ne communique pas avec la bronchiole : l’air ne peut donc pas rentrer dans l’alvéole, - et n° 2 car la distance entre l’alvéole et le vaisseau sanguin est trop grande (si nécessaire, revois la photographie des alvéoles pulmonaires observées au microscope) : les échanges gazeux ne peuvent donc pas avoir lieu, Par contre, on peut garder le schéma n° 3 car il représente bien la réalité : l’alvéole pulmonaire communique avec la bronchiole et le capillaire sanguin est suffisamment proche de l’alvéole pour permettre des échanges gazeux.

Voici le schéma n° 3 complété et avec un titre : Schéma n° 3

bronchiole

ma 1

ma 3

c

Séquence 4

Schéma 2 Légende : : sens de circulation du sang : entrée et sortie d'air : dioxygène : dioxyde de carbone

alvéole pulmonaire vaisseau sanguin Schéma fonctionnel des échanges gazeux au niveau d’une alvéole pulmonaire

Voici les réponses aux questions détaillées posées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- J’élimine le schéma n° 1 car l’alvéole pulmonaire ne communique pas avec la bronchiole : l’air ne peut donc pas rentrer dans l’alvéole.

J’élimine le schéma n° 2 car la distance entre l’alvéole et le vaisseau sanguin est trop grande (si nécessaire, revois la photographie des alvéoles pulmonaires observées au microscope) : les échanges gazeux ne peuvent donc pas avoir lieu.



Je garde le schéma n° 3 car c’est le plus proche de la réalité ; en effet, sur ce schéma, l’alvéole pulmonaire communique avec la bronchiole et le capillaire sanguin est suffisamment proche de l’alvéole pour permettre des échanges gazeux.

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c

c c

Séquence 4

2- 3- Voici le schéma n° 3 complété et avec un titre : Schéma n° 3 bronchiole

alvéole pulmonaire

Schéma 2 Légende :

vaisseau sanguin

: sens de circulation du sang : entrée et sortie d'air : dioxygène : dioxyde de carbone

Schéma fonctionnel des échanges gazeux au niveau d’une alvéole pulmonaire

Exercice 8 1- Voici la grille de mots complétée : Mot caché

b

A

a L

E V

X E

c

D d

I I

P O U M O N S

I L

R E

A

T

I

O

N

X S

Y P

G I

E R

N A

E T

I

O

N

2- Le mot caché est « poumons ». Les poumons sont des organes pairs (qui existent au

nombre de deux) de l’appareil respiratoire qui assurent les échanges de gaz entre l’air et l’organisme.

Exercice 9 Rappel : ton schéma est correctement légendé si tu as utilisé un crayon à papier pour noter les légendes, si les légendes sont notées en face des flèches, en minuscules et sans faute d’orthographe.

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c

Séquence 4

fosses nasales bouche pharynx

trachée poumon bronche

bronchiole

bronchiole

air sang

alvéole pulmonaire capillaire sanguin

Légende : : trajet du dioxygène Titre : Schéma de l'appareil respiratoire humain montrant le trajet du dioxygène du milieu extérieur vers le sang

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Séquence 4

Exercice 10 Lors d’une crise d’asthme, le diamètre des bronchioles diminue. Or, on sait que les médicaments agissent sur les muscles des bronchioles. Donc, les médicaments doivent engendrer le relâchement des muscles des bronchioles dont le diamètre doit augmenter, rétablissant le passage de l’air dans les bronchioles.

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Séquence 5

Séquence 5 Séance 1 Exercice 1

Une personne qui fume est plus vite essoufflée qu’une personne non-fumeuse car la nicotine (présente dans la fumée de cigarette) réduit le renouvellement de l’air alvéolaire en entraînant la diminution du diamètre des bronches et bronchioles. Aussi, un fumeur souffre plus souvent d’infections pulmonaires qu’un non-fumeur en raison des goudrons qui empêchent l’élimination des éléments étrangers par les cellules ciliées des bronches. De plus, les goudrons sont cancérigènes (peuvent engendrer l’apparition de cancers du poumon).

Exercice 2

Remarque : en bleu : maladies affectant le trajet de l’air en rouge : maladies affectant la passage du dioxygène

Séance 2 Exercice 3 Voici le tableau que tu devais construire puis remplir : Nom de l’organe

Bouche

Aspect du contenu

Morceaux solides

Estomac

Intestin grêle

Gros intestin

Rectum

Bouillie

Liquide avec de petites particules noires

Particules noires avec moins de liquide

Crottes solides

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Séquence 5

Exercice 4

bouche

œsophage

estomac foie pancréas

intestin grêle

gros intestin

anus

Titre : Schéma de l'appareil digestif de l'Homme

Rappel : le schéma est correctement légendé si tu as : - utilisé un crayon à papier pour noter les légendes et le titre et pour tracer les flèches ; - écrit les légendes en minuscules, sans faute d’orthographe, au bon endroit et les unes en dessous des autres. 24

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Séquence 5

Exercice 5 Voici ce que tu dois avoir répondu si tu n’as pas utilisé l’aide :

Les aliments d’un repas riche en fibres sont totalement digérés au bout de 15 heures. Dans le cas d’un repas pauvre en fibres, il faut attendre 25 heures pour que 90 % des aliments soient digérés. On en déduit que manger des fibres assure une digestion complète et plus rapide des aliments.

Voici ce que tu dois avoir répondu si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » : 1- La digestion d’un repas riche en fibres est complète au bout de 15 heures. Dans le cas d’un repas pauvre en fibres, il faut attendre 25 heures pour que 90 % des aliments soient digérés. 2- Les fibres accélèrent la digestion ; elles assurent également une digestion complète des aliments.

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Séquence 6

Séquence 6 Séance 1

Exercice 1 Voici ce que tu devais répondre si tu n’as pas utilisé l’aide :

Le tube régurgité par la buse ne portait aucune trace de frottements ni de déformations. Par contre, le morceau de viande qu’il renfermait a été réduit. Un phénomène non mécanique s’est donc produit et a transformé en bouillie une partie du morceau de viande. On en conclut que les aliments ne sont donc pas broyés dans le tube digestif. Ceci permet d’affirmer que l’hypothèse émise par Borelli n’est pas validée.

Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » : 1- Reporte-toi au schéma ci-dessus : 2- L’hypothèse de Borelli était la suivante : « La digestion serait un phénomène purement mécanique : les aliments seraient simplement broyés dans le tube digestif ». 3- À la fin de son expérience, Réaumur a constaté que le tube régurgité par la buse ne portait aucune trace de frottements ni de déformations et que le morceau de viande qu’il contenait avait été réduit. Ce dernier a donc été digéré sans intervention d’un phénomène mécanique. L’hypothèse émise par Borelli n’est donc pas validée.

Exercice 2 Voici ce que tu devais répondre si tu n’as pas utilisé l’aide :

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Séquence 6

En fin d’expérience, la chair avec le suc gastrique (issu de l’estomac) a perdu sa consistance tandis que celle qui a été placée dans l’eau est restée entière. Le suc gastrique a transformé la chair. L’hypothèse émise par Spallanzani est donc vérifiée : la digestion est un phénomène chimique.

Remarque : De nombreux organes, comme les glandes salivaires, l’estomac et l’intestin grêle, produisent des liquides riches en enzymes qui assurent la digestion, c’est-à-dire la transformation des aliments consommés en nutriments (substances solubles assimilables par l’organisme telles que le glucose). Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » :

1- En début d’expérience, Spallanzani a placé des brins de chair et du suc gastrique dans un tube et des brins de chair et de l’eau dans l’autre. Voir le schéma ci-dessus. 2- À la fin de l’expérience, il a remarqué que la chair placée dans le suc gastrique avait perdu toute consistance alors que celle qu’il avait mise avec de l’eau était restée entière. Voir le schéma ci-dessus. 3- Le suc gastrique a digéré les brins de chair. L’hypothèse de Spallanzani est donc vérifiée : la digestion est un phénomène chimique.

Remarque : De nombreux organes, comme les glandes salivaires, l’estomac et l’intestin grêle, produisent des liquides riches en enzymes qui assurent la digestion, c’est-à-dire la transformation des aliments consommés en nutriments (substances solubles assimilables par l’organisme telles que le glucose).

Séance 2 Exercice 3 Voici ce que tu devais répondre si tu n’as pas utilisé l’aide : Le sang qui sort de la paroi de l’intestin grêle est plus riche en glucose que le sang qui y entre ; donc, le sang s’enrichit en glucose lors de son passage dans la paroi de l’intestin grêle. On peut donc émettre (proposer) l’hypothèse suivante : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l’intestin grêle.

Remarque : la quantité de glucose dans le sang diminue après le passage du sang dans l’œsophage, l’estomac et le gros intestin car les cellules de ces organes (comme toutes les cellules de l’organisme) utilisent du glucose pour fonctionner. Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » : 1- La quantité de glucose contenu dans le sang sortant de l’œsophage, de l’estomac et du gros intestin est plus faible que la quantité de glucose du sang entrant (en effet, les cellules de ces organes, comme toutes les cellules de l’organisme, utilisent du glucose pour fonctionner). Par contre, la quantité de glucose présent dans le sang sortant de l’intestin grêle est plus élevée que celle du sang entrant. 2- Le sang s’enrichit en glucose lors de son passage dans la paroi de l’intestin grêle. On peut donc émettre (proposer) l’hypothèse suivante : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l’intestin grêle.

Exercice 4 La paroi de l’intestin grêle est très fine : le passage des nutriments est donc facile. De plus, elle présente de nombreux replis qui augmentent la surface de passage des nutriments. Enfin, on constate la présence de nombreux vaisseaux sanguins. Ces informations permettent de confirmer l’hypothèse émise précédemment (rappel de

l’hypothèse : le passage du glucose dans le sang se fait au niveau de l’intestin grêle).

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Séquence 6

Exercice 5 Voici ce que tu devais répondre si tu n’as pas utilisé l’aide : On observe que la quantité de glucides reste constante et maximale (100 %) dans l’œsophage et dans l’estomac. Ces deux organes ne sont donc pas des lieux de passage des glucides dans le sang. Par contre, on constate que la quantité de glucides diminue rapidement jusqu’à un minimum (5 %) dans l’intestin grêle. Les glucides n’étant plus l’intestin grêle, ils sont très probablement passés dans le sang. L’hypothèse est donc confirmée. Le passage des glucides et donc des nutriments dans le sang a lieu dans l’intestin grêle.

Remarque : la quantité de glucides diminue très fortement dans la première moitié de l’intestin grêle (voir la courbe du graphique). Le passage des glucides s’effectue donc dans la première partie de l’intestin grêle. Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » : 1- Le pourcentage de glucides reste à 100 % dans l’œsophage et l’estomac. 2- Le pourcentage de glucides diminue dans l’intestin grêle. 3- Les glucides ne passent donc pas dans le sang au niveau de l’œsophage et de l’estomac puisque le pourcentage de glucides y reste constant et maximal. Par contre, le pourcentage de glucides diminuant fortement dans l’intestin grêle, il est logique de penser que ces nutriments passent dans le sang au niveau de cet organe.

Remarque : la quantité de glucides diminue très fortement dans la première moitié de l’intestin grêle (voir la courbe du graphique). Le passage des glucides s’effectue donc dans la première partie de l’intestin grêle.

Exercice 6 Voici le schéma légendé et complété :

Schéma simplifié du passage des nutriements au niveau d’une villosité intestinale

Rappel : pour noter les légendes d’un schéma, il faut utiliser un crayon à papier.

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Séquence 6

Exercice 7 Voici le schéma légendé, complété et avec un titre :

ALIMENTS



bouche

œsophage

estomac

 foie pancréas

 intestin grêle



NUTRIMENTS

gros intestin

EXCRÉMENTS

anus

LÉGENDE : : trajet des aliments dans le tube digestif Points d’arrivée des enzymes digestives :

 des glandes salivaires  du pancréas

 de la paroi de l’estomac  de la paroi de l’intestin grêle

Titre : Schéma fonctionnel de la digestion des aliments en nutriments dans le tube digestif © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 6

Rappel : pour noter les légendes et le titre, il faut utiliser un crayon à papier. De plus, il faut donner un titre précis au schéma (même si cela ne t’est pas demandé).

Exercice 8 Voici ce que tu devais répondre si tu n’as pas utilisé l’aide :

Le grignotage, une alimentation trop salée, trop sucrée ou trop grasse ainsi que le manque d’exercice physique peuvent engendrer un déséquilibre entre les apports énergétiques et les besoins. Les nutriments absorbés et non consommés sont alors stockés sous forme de graisse par l’organisme, ce qui se traduit par une prise de poids pouvant mener à l’obésité. Or, un excès de graisses peut entraîner l’apparition de maladies et troubles divers (maladies cardiovasculaires, diabète, apnées du sommeil, arthrose, cancers…).

Remarque : pour limiter les risques de maladies (cardio-vasculaires, de diabète…), il faut donc faire attention à ce que l’on mange ; il faut également pratiquer régulièrement une activité physique (faire 30 minutes de marche rapide chaque jour, par exemple). Voici ce que tu devais répondre si tu as utilisé le « Besoin d’aide ? » : 1- Les comportements à risque pour la santé sont une alimentation trop riche (en graisses, en sucres, en sel), le grignotage et la sédentarité (manque d’activité physique). 2- Ces comportements favorisent un déséquilibre entre les apports énergétiques et les besoins, pouvant déboucher sur une obésité et engendrer l’apparition de maladies et troubles variés (maladies cardio-vasculaires, diabète, cancers…).

Remarque : pour limiter les risques de maladies (cardio-vasculaires, de diabète…), il faut donc faire attention à ce que l’on mange ; il faut également pratiquer régulièrement une activité physique (faire 30 minutes de marche rapide chaque jour, par exemple).

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Séquence 7

Séquence 7 Séance 1 Exercice 1 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : On observe que la quantité de dioxyde de carbone dans le sang augmente lorsque l’on bloque sa respiration. On sait que les organes impliqués dans la respiration sont les poumons. On peut donc supposer que l’élimination du dioxyde de carbone se fait au niveau des alvéoles pulmonaires. On observe que d’autres déchets se retrouvent dans l’urine. On peut donc supposer que l’élimination de ces déchets se fait au niveau de la vessie ou des reins. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Au cours de la respiration, le dioxyde de carbone est évacué par les poumons. 2- L’urine est formée dans les reins. Elle est stockée dans la vessie avant son élimination. 3- Le dioxyde de carbone est le déchet de la respiration. On sait que les poumons sont impliqués dans la respiration ; on peut donc supposer que les poumons permettent de rejeter le dioxyde de carbone accumulé dans le sang.

On observe que les déchets de l’alimentation se retrouvent dans les urines, on peut donc supposer que les reins, qui fabriquent l’urine, et/ou la vessie, qui la stocke, sont impliqués dans l’élimination des déchets accumulés dans le sang.

Exercice 2 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : On observe que le rein est très richement vascularisé par des capillaires sanguins ; il est donc très probable que cet organe soit le lieu d’un passage des éléments présents dans le sang. L’hypothèse est donc confirmée. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Le sang arrive massivement dans les deux reins. 2- Le déchet qui ressort des reins est l’urine. 3- Il est donc très probable que les reins soient le lieu de passage d’éléments du sang dans l’urine.

Exercice 3 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : Au niveau du rein, la quantité de glucides, de lipides et de protides ne varie pas dans le sang. Ces éléments ne passent donc pas du sang dans le rein. Au contraire, la quantité d’eau diminue après son passage par le rein : il y a 10 g d’eau en moins. Ces 10 g sont donc passés du sang vers le rein. C’est la même chose pour les déchets ; il n’y en a plus du tout après le passage dans le rein ; tous les déchets du sang sont donc passés dans le rein. Nous sommes donc maintenant certains que les déchets comme l’urée sont éliminés au niveau des reins.

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Séquence 7

Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » :

1- Les protéines, les lipides et le glucose sont en quantité égale dans les sangs entrant et sortant. 2- Il y a moins d’eau et de déchets dans le sang sortant. 3- L’eau manquante et les déchets ont donc pu passer dans l’urine. 4- Les reins ont donc nettoyé le sang de ses déchets.

Exercice 4 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : On observe que le vaisseau sanguin est entouré de nombreuses alvéoles pulmonaires ; nous savons que les poumons contiennent de très nombreux capillaires sanguins et que la paroi des alvéoles est très fine (elle permet le passage d’un gaz, le dioxygène). On peut donc penser que les alvéoles sont aussi un lieu d’élimination de déchets (le dioxyde de carbone car c’est un gaz). On observe que la quantité de diazote dans le sang ne varie pas au cours du passage dans les poumons. Par contre, la quantité de dioxyde de carbone dans le sang diminue après son passage dans les poumons (53 mL à l’entrée et 49 mL à la sortie des poumons). Les 4 mL qui ne sont plus dans le sang sont passés dans les poumons. Nous sommes donc maintenant sûrs que le dioxyde de carbone est éliminé au niveau des poumons. C’est donc le protocole de Pauline qui permet de confirmer cela. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Un organe très vascularisé a de meilleurs échanges. On observe que la membrane des alvéoles est pleine de capillaires sanguins. On sait que la membrane des alvéoles est extrêmement fine. Il est donc logique de penser que des échanges se produisent entre l’alvéole et le sang. 2- Dans le tableau, le déchet est le dioxyde de carbone. Il est moins présent dans le sang sortant des poumons. Cela prouve donc qu’il est sorti du sang au niveau des poumons. 3- Le protocole de Pauline permet donc de confirmer le rôle des poumons.

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Séquence 7

Exercice 5

Séance 2 Exercice 6 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : Le fleuve d’Hippocrate correspond aux vaisseaux sanguins ; lorsque ce fleuve est à sec (s’il n’y a plus de sang), l’homme est mort. L’esprit vital de Galien correspond au sang qui est transporté par les artères. Ces deux scientifiques ne répondent pas vraiment à la question car, pour eux, le sang circule dans des vaisseaux sanguins mais ils n’expliquent pas quel est le moteur de cette circulation. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Les fleuves d’Hippocrate sont les vaisseaux sanguins. Quand ils arrêtent de couler, on meurt. 2- L’esprit vital transporté par les artères dont parle Galien est le sang. 3- Les deux scientifiques n’expliquent pas ce qui permet au sang de circuler.

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Séquence 7

Un petit mot sur Hippocrate et Galien ! Hippocrate est considéré comme le « père de la médecine » ; les médecins prononcent le « serment d’Hippocrate » quand ils ont fini leurs études et commencent à exercer. Galien est le « père de la pharmacie ». Leurs idées anatomiques étaient peut-être bizarres, mais ce sont tout de même de grands hommes !

Exercice 7 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale :

Lorsqu’on réalise la section au niveau des ventricules, on observe qu’il y a deux cavités séparées par une partie du muscle cardiaque. Le passage du sang d’une cavité à l’autre semble donc impossible. C’est Ibn Al-Nafis qui a raison en réfutant l’idée de Galien. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Non, il n’y a pas de passage entre les deux ventricules. 2- Le sang ne peut pas passer d’un ventricule à l’autre. 3- C’est Ibn Al-Nafis qui a raison lorsqu’il dit que « le sang doit passer dans la veine antérieure, aller jusqu’au poumon, s’y mélanger avec l’air puis passer dans l’artère veineuse pour arriver dans la cavité gauche du cœur... ».

Exercice 8 Harvey observe que le sang est propulsé du ventricule vers les artères et que le mouvement du sang est cyclique. Il parle même de pompe musculaire. C’est donc le cœur qui met en mouvement le sang dans l’organisme.

Exercice 9

Légendes : Sens de circulation du sang des organes vers les poumons Sens de circulation du sang depuis les poumons vers les organes Circulation du sang dans le cœur © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 7

Exercice 10 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale : Le sang qui vient des poumons entre par les veines (veines pulmonaires) dans l’oreillette gauche. Ce sang passe ensuite dans le ventricule gauche d’où il sort vers les organes en passant par une artère (l’aorte). Ces passages se font à sens unique à cause des valvules. Le sang qui provient des poumons et va vers les organes, est riche en dioxygène et pauvre en dioxyde de carbone. La partie gauche du cœur transporte donc du sang très oxygéné. De la même façon, le sang provenant des organes arrive au cœur par des veines (veines caves) et entre dans l’oreillette droite avant d’aller dans le ventricule droit. Il en sortira en direction des poumons grâce à deux artères (les artères pulmonaires). Encore une fois, la circulation est à sens unique. Mais cette fois, le sang qui passe dans la partie droite du cœur est pauvre en dioxygène (il provient des organes qui ont utilisé cet élément). On peut donc dire que le cœur droit « s’occupe » du sang désoxygéné alors que le cœur gauche « gère » le sang oxygéné. Il y a donc deux cœurs accolés.

Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Dans le cœur droit comme dans le cœur gauche, le sang circule des oreillettes vers les ventricules. 2- Le sang qui arrive à l’oreillette gauche vient des poumons par les veines pulmonaires. Le sang des veines pulmonaires a été oxygéné dans les poumons. 3- Le sang qui arrive à l’oreillette droite par les veines caves vient des différents organes du corps (à part les poumons). 4- Non, le sang des veines pulmonaires est plus riche en dioxygène que celui des veines caves. Le rouge veut dire que le sang est riche en dioxygène ; le bleu signifie que le sang est pauvre en dioxygène. 5- La réponse à cette question est la réponse à la question globale, ci-dessus.

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Séquence 8

Séquence 8 Séance 1 Exercice 1 A est faux car : il n’y a pas de vaisseau sanguin conduisant le sang du cœur au poumon, le sang ne passe qu’une fois par le cœur, le muscle reçoit du sang désoxygéné et rejette du sang oxygéné. B est faux car : le sang ne passe qu’une fois par le cœur, le cœur ne reçoit que du sang désoxygéné, le muscle rejette du sang oxygéné, il n’y a pas de vaisseau sanguin conduisant le sang du cœur au muscle. D est faux car : le poumon reçoit du sang oxygéné et rejette du sang désoxygéné, le muscle reçoit du sang désoxygéné et rejette du sang oxygéné. E est faux car : il n’y a pas de vaisseau sanguin conduisant le sang du cœur au poumon, le sang ne passe qu’une fois par le cœur.

F est faux car : le sang ne passe qu’une fois par le cœur, le muscle reçoit du sang désoxygéné, le poumon ne reçoit pas du sang désoxygéné, il n’y a pas de vaisseau sanguin conduisant le sang du cœur au muscle. Donc C est juste car le poumon reçoit du sang désoxygéné et rejette du sang oxygéné, les vaisseaux relient le cœur au poumon et au muscle, le sang passe deux fois dans le cœur, le muscle reçoit du sang oxygéné et rejette du sang désoxygéné.

Exercice 2 Type de vaisseau

Artères

Veines

Capillaires

Taille

Importante (mm à cm)

Importante (mm à cm)

Très petite (μm)

Paroi

Épaisse

Épaisse

Très fine

Rôle

Transporte le sang du cœur vers les organes

Transporte le sang des organes vers le cœur

Exercice 3 Voici le corrigé si tu as répondu directement à la question globale. La faible vitesse du sang au niveau des capillaires permet aux échanges de se faire au mieux. Plus la vitesse est faible, plus les éléments contenus dans le sang (nutriments, dioxygène) peuvent passer dans les organes et, réciproquement, plus les déchets produits par les organes peuvent passer dans le sang. L’efficacité de ces échanges est augmentée grâce à la grande surface totale que représentent les capillaires. Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : 1- Quand le sang passe lentement près des cellules, cela permet de meilleurs échanges entre le sang et les cellules. 2- Les grandes surfaces de membranes fines facilitent les échanges entre deux organes. Le tableau complété est page suivante.

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Séquence 8

Vérifie ensuite que tu as bien complété ton tableau. Type de vaisseau

Artères

Veines

Capillaires

Taille

Importante (mm à cm)

Importante (mm à cm)

Très petite (μm)

Paroi

Épaisse

Épaisse

Très fine

Rôle

Transporte le sang du cœur vers les organes

Transporte le sang des organes vers le cœur

Permet les échanges au niveau des organes

Séance 2 Exercice 4 Voici le corrigé si tu as répondu à la question globale Le graphique du document 5 montre que la mauvaise alimentation, le tabac et l’inactivité peuvent augmenter les risques de maladies cardio-vasculaires. Le risque de maladies cardiovasculaires augmente aussi avec l’âge. Le document 4 indique qu’un fort taux de cholestérol est mauvais pour le cœur et les vaisseaux (remarque : un fort taux de cholestérol n’est pas toujours lié à la mauvaise alimentation, certaines personnes ne mangeant pas de graisses animales fabriquent tout de même du mauvais cholestérol.) Les maladies cardio-vasculaires ne sont pas toutes mortelles. Lorsqu’un vaisseau se bouche, le sang passe de moins en moins et peut ne plus passer s’il y a un caillot. Les organes situés après ce vaisseau ne sont alors plus approvisionnés en dioxygène et en nutriments. Cela va abîmer les cellules de la zone touchée, voire les tuer. Si l’organe touché est le cerveau, on observera des troubles de la parole, de la vision, des paralysies d’un côté du corps, des troubles de la mémoire… Si c’est le cœur, on risque la crise cardiaque et donc la mort. L’étude montre que les personnes sportives ou actives ou qui ne fument pas ou qui ne sont pas obèses ont moins de risques de développer ces maladies. Le risque est augmenté quand on cumule les facteurs de risque (inactivité, tabac et obésité). Voici la correction si tu as répondu aux questions proposées dans l’annexe « Besoin d’aide ? » : Les documents parlant des causes des maladies cardio-vasculaires sont les documents 4 et 5. Ceux parlant des conséquences sont les documents 1, 2 et 3. Le document qui dit comment les éviter est le document 5. Les trois paragraphes que tu devais alors écrire sont ceux du corrigé de la question globale ci-dessus.

Exercice 5 Le THC entre dans l’organisme au niveau des poumons ; il passe de l’air des alvéoles dans les capillaires pulmonaires. Il ressort de l’organisme au niveau des reins où il passe des capillaires dans l’urine. Le THC est éliminé naturellement par les reins. Puisqu’on peut le détecter longtemps après sa consommation dans l’urine et le sang, c’est qu’il reste longtemps dans le sang. Il doit donc passer en faible quantité au niveau des reins et doit faire plusieurs passages dans toute la circulation avant d’être totalement éliminé.

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Séquence 9

Séquence 9 Exercice 1

Séance 1

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Séquence 9

Séance 2

Exercice 2 barrière

végétation

falaise

arche

mer grotte

vagues sable Titre : croquis d’une partie de la falaise d’Étretat

Exercice 3

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Séquence 9

Exercice 4 banc de roche blanche banc de silex mer

Exercice 5

Exercice 6 Ci-dessous, tu trouveras la liste non exhaustive1 des arguments donnant raison à Sophie (l’eau est agent d’érosion) :

– sous l’impact des gouttes de pluie, le sable forme un creux entouré d’un bourrelet,



– le ruissellement de l’eau lors de marées descendantes,



– le ruissellement de l’eau sur des sols nus en pente après de fortes pluies,



– comme les marques de ruissellements, tu peux observer des marques d’affouillement2 autour des coquillages ou de galets sur des plages à marées basses, entraînant des « empreintes ».

1. Exhautif : veut dire complet, donc non exhaustive signifie qui n’est pas complète. 2. Affouillement : ce qui a été enlevé autour du coquillage par l’eau qui ruisselle.

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Séquence 10

Séquence 10 Séance 1

Exercice 1 En classe, la « pluie » provenant de l’arrosoir et le courant d’eau créé par la pente emportent le sable non protégé par les cailloux. Le sable sous les cailloux est comme protégé par un parapluie. Si le courant d’eau n’est pas trop fort, c’est-à-dire si la pente n’est pas trop importante, des colonnes de sable se forment en quelques minutes, protégées par les cailloux. Dans la nature, c’est le même processus. La pluie (les précipitations) épargne les endroits protégés par des chapeaux de roche dure, ceci explique l’autre nom donné aux cheminées de fée : les demoiselles coiffées. Ces « demoiselles » peuvent atteindre 20 à 30 mètres de hauteur. à terme, ces cheminées fragiles disparaissent sous l’action du courant d’eau créé à la base.

Exercice 2 Les expériences présentées permettent de tester l’hypothèse de David : « l’eau de pluie a une acidité qui permet de dissoudre le calcaire à grande échelle ». à partir de la comparaison des résultats des trois expériences à la bandelette de référence, tu peux faire l’analyse suivante : L’acide chlorhydrique est très acide

acide

L’eau de pluie est acide

L’eau d’un ruisseau n’est pas acide

non acide

On peut donc dire : l’eau de pluie a bien une acidité. Or tu as vu dans l’exercice que l’acide chlorhydrique (très acide) a la capacité de dissoudre le calcaire. On peut donc penser que l’eau de pluie dissout le calcaire, ce qui expliquerait la dissolution à grande échelle du calcaire et donc le relief de la région d’étretat.

Ainsi, on peut valider l’hypothèse de David : l’eau de pluie (acide) peut dissoudre le calcaire à grande échelle.

Exercice 3 Les trois états physiques sont : –  l’état gazeux (dioxyde de carbone), –  l’état liquide (l’eau), –  l’état solide (le chlorure de calcium de formule chimique CaCl2).

Exercice 4 L’eau à l’état solide sous forme de glace repousse les particules de plus ou moins gros diamètre en « râpant » le sol sous son passage. Lors du retrait de la glace, les blocs déplacés, accumulés formant une moraine, restent les témoins de l’avancée de la langue de glace. Lorsqu’il y a du vent, les fines particules de sable sont déplacées dans le sens de celui-ci. Lorsque le vent diminue ou disparaît, ces particules se déposent à un endroit, leur accumulation formant les dunes. Les dunes ne sont donc pas des structures statiques, bien au contraire, leur localisation varie avec le sens du vent.

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Séquence 10

Séance 2 Exercice 5 L’hypothèse que font les élèves est que les produits qui résultent de l’érosion du paysage d’étretat se trouvent maintenant dans l’eau de la rivière qu’ils vont analyser.

Si l’on compare les résultats des trois eaux, on observe que : –  les concentrations en sodium et en potassium ont le même ordre de grandeur dans les trois eaux (< 10 mg/L), –  la concentration en magnésium est supérieure dans les deux eaux de la rivière par rapport à l’eau en bouteille, –  la concentration en calcium est nettement supérieure dans l’eau de rivière en aval de l’éboulis calcaire, à celle des deux autres eaux. Or, la formule chimique du calcaire est CaCO3, et donc il est en partie composé de calcium (Ca). Les résultats de l’analyse montrent que dans cette eau, il y a plus de calcium, élément majeur du calcaire, que dans l’eau en bouteille : 486 mg/L au lieu de 82 mg/L. Ces résultats permettent de valider l’hypothèse des élèves : on retrouve les traces de l’érosion du calcaire dans l’eau de rivière, en étudiant la concentration en calcium.

Exercice 6 Si l’on observe le devenir des particules de diamètre de l’ordre de la dizaine de cm, on observe sur le graphique que : –  90 % arrivent à la station A, –  8 % arrivent à la station B, –  2 % arrivent à la station C. Grâce au graphique du profil de la Garonne, on sait que : –  la station A est à une altitude de 1 500 m et à moins de 50 km de la source, –  la station B est à une altitude de 250 m et à 150 km de la source, –  la station C est à une altitude de 50 m et à 500 km de la source. On peut donc dire que les particules de diamètre de l’ordre de la dizaine de cm sont en majorité peu transportées par l’eau (à moins de 50 km). Si l’on observe le devenir des particules de diamètre de l’ordre du cm, on observe sur le graphique que : –  5 % arrivent à la station A, –  87 % arrivent à la station B, –  8 % arrivent à la station C. De plus, on connaît l’éloignement des stations par rapport à la source. On peut donc dire que les particules de diamètre de l’ordre du cm sont emportées majoritairement à des distances de l’ordre de 150 km par rapport à la source. De même, si l’on fait ces observations concernant les particules de diamètre de l’ordre du mm, on constate que : –  5 % arrivent à la station A, –  5 % arrivent à la station B, –  90 % arrivent à la station C. © Cned, Sciences de la vie et de la Terre 5e —

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Séquence 10

On peut donc dire que les particules de diamètre de l’ordre du mm vont être transportées sur des distances de l’ordre de 500 km. En conclusion, plus le diamètre des particules est important moins les particules vont être transportées.

Exercice 7 Le sable qu’utilise Emmanuelle pour faire un château de sable sur la plage de Camaret-sur-mer est jaune-rosé. Le sable est constitué de particules provenant des roches alentours. Or les roches alentours sont « rosées » (voir photographie). Les roches ont subi l’assaut des vagues et du vent qui ont « décollé » les grains la constituant, formant ainsi du sable.

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Séquence 11

Séquence 11 Séance 1 Exercice 1 On observe que le sable et le grès ont des points communs : –  tous les deux sont constitués de petits grains identifiables, –  ils ont la même couleur (beige).

Par contre, concernant le sable, chaque grain peut être séparé individuellement, alors que dans le grès, bien que les grains soient identifiables, il n’est pas possible de les séparer les uns des autres. On peut émettre l’hypothèse que le grès se forme à partir du sable, c’est-à-dire que les particules issues de l’érosion (les sédiments) une fois déposées, peuvent former une roche.

Exercice 2 Les deux manipulations diffèrent uniquement par la présence ou non d’eau dans le sable. On constate que le sable sec à la fin de la manipulation ne s’est pas transformé en roche, il n’y a aucun changement. On constate que le sable mouillé à la fin de la manipulation est plus compact que le sable sec, mais il ne forme toujours pas une roche. On peut donc en conclure que ces manipulations permettent de tester l’hypothèse « les particules issues de l’érosion (les sédiments) une fois déposées, peuvent former une roche » mais elles ne la vérifient pas.

Exercice 3 On observe qu’après plusieurs jours, il est impossible de « démouler » le sable. On peut donc en conclure que les grains de sable sont liés entre eux par le sel (liant ou ciment). Il y a eu cimentation.

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Séquence 11

Exercice 4

Exercice 5  L’exercice permet de comprendre que la formation du sel gemme résulte de l’évaporation de l’eau sur une faible épaisseur. Cette évaporation entraîne l’accumulation au fond du sel qui à terme sédimente pour former une roche, le sel gemme. Cette roche résulte donc d’une sédimentation d’éléments chimiques dissous dans l’eau. A contrario, le grès correspond à l’accumulation au fond de particules détritiques (issues de l’érosion).

Séance 2 Exercice 6 On observe que l’affleurement est constitué de très nombreux restes (coquilles) d’organismes morts. Or, on sait que ces coquilles appartiennent aux ammonites, qui vivaient dans des mers chaudes et profondes. Lorsque ces animaux sont morts, les coquilles sont « tombées » au fond de la mer, se sont accumulées et ont participé à la sédimentation du calcaire. Ce calcaire s’est donc formé dans une mer chaude et profonde.

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Séquence 11

Exercice 7

Tu peux observer de telles vaguelettes sur le sable d’une plage à marée basse ou avec un faible niveau d’eau. Elles indiquent le sens du courant.

Cette roche que tu observes sur le document de l’exercice s’est donc formée avec un faible niveau d’eau ou après le retrait de l’eau, et qui y a laissé l’empreinte du sens du courant par le biais des vaguelettes.

Exercice 8 Le classement des différents indices rencontrés dans les différents exercices de cette séquence : – indices lithologiques : grès, sel gemme, « ripple mark », – indices biologiques : calcaire à ammonites.

Exercice 9  La formation de fentes de dessiccation, il y a 270 millions d’années dans cette région, indique que l’eau qui était présente s’est retirée. De plus, elles nous permettent de savoir qu’à cette même époque, il y avait une période de sécheresse importante dans cette région.

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Séquence 12

Séquence 12 Séance 1

Exercice 1 Les informations que tu peux extraire de chaque document : – document 1 : « La carrière d’ardoise ouverte au public », article de journal 2009 : « […] des ardoises […] imperméable à l’eau, supportant mal la pression, est utilisée dans la couverture des toits. » – document 2 : extrait Le petit géologue, 2009 : « […] calcaire constitue 80 % du ciment » – document 3 : Le géologue est un cuisinier comme un autre : « […] ciment, base nécessaire à la fabrication du béton […] » – document 4 : article de journal, juillet 2009 : « […] le sable […] donne une pâte […] formant une feuille de verre qui après découpage donne des vitres que l’on retrouve dans les maisons » à partir de ces informations, tu peux conseiller le couple en lui proposant d’utiliser : – des ardoises pour le toit, – du ciment ou du béton pour les murs, – du verre pour les fenêtres.

Exercice 2 Les informations que tu peux extraire de chaque document : – les deux premiers documents (extrait du magazine Le pétrole, une roche ou un fluide, et extrait de Les produits du pétrole) nous informent sur le pétrole (sa localisation et ses utilisations) ; par contre, ils ne fournissent aucune information permettant d’expliquer la notion d’énergie fossile. – extrait du magazine Le pétrole : – le pétrole est issu de la transformation de micro-organismes, – cette transformation nécessite plusieurs dizaines de millions d’années. On peut donc dire que les énergies fossiles sont issues de micro-organismes morts et qui ont subi des transformations qui nécessitent une durée, qui à l’échelle de l’Homme, rend cette transformation impossible. Les énergies fossiles sont des énergies qui à l’échelle des temps géologiques sont renouvelables mais pas à l’échelle du temps de l’Homme.

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Séquence 12

Séance 2 Exercice 3 : [Faire preuve de responsabilité en matière environnementale]

En observant la photographie, tu peux constater que l’exploitation de la carrière a engendré une déformation des rails de chemin de fer. Ceci peut s’expliquer par le fait que le sol a bougé. Avant toute chose, il faut donc renforcer le sous-sol soit par l’installation d’une structure permettant de soutenir le sol, soit en remplissant les galeries vidées lors de l’exploitation.

Exercice 4 : [Faire preuve de responsabilité en matière environnementale] Liste non exhaustive1 des actions possibles pour sécuriser les zones à risque : –  délimiter un périmètre sur les bords inconstructibles de la falaise, –  délimiter un périmètre sur les bords de la falaise inaccessible aux promeneurs, – délimiter un périmètre sur la plage en dessous des zones à risque inaccessible aux promeneurs, –  installer des filets pour retenir les éboulements, –  consolider la terre en plantant des végétaux adaptés, –  …

1. Exhaustif : complet ; une liste non exhaustive n’est pas complète.

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Fiche méthode Réaliser un schéma ()

Un schéma est une représentation simplifiée d'un phénomène (schéma fonctionnel) ou d'une structure (schéma figuratif) qui permet de communiquer en évitant un texte long. Exemple de schéma fonctionnel : La commande du mouvement. Exemple de schéma figuratif : L'organisation de l'appareil circulatoire. Il permet de comprendre les liens entre différents éléments. Un schéma n'est pas un dessin, il n'est pas une représentation fidèle de la réalité.

Je dois…

Pour cela…

Préparer mon schéma

 J'écris (au brouillon) la liste de tout ce qui intervient dans le problème posé.  Je relie les éléments retenus (cause-conséquence, ordre chronologique…).  Je prévois un espace suffisant (minimum ½ page).

Réaliser mon schéma

 Je commence au crayon, sans appuyer, j'utiliserai les couleurs pour la finition.  J'utilise une règle pour tirer les traits ou tracer les cadres autour des mots.  Je représente les différentes structures (j'utilise un code comme des symboles)  Je mets en relation les structures grâce à des flèches (encore une fois, je peux utiliser un code couleur pour les différentes flèches selon leur signification : déplacement, transformation, ordre chronologique…).  Si nécessaire, je peux numéroter les étapes.

J'indique ma légende des symboles et des couleurs utilisées. Je donne un titre. Vérifier mon schéma



 Je relis mon schéma pour vérifier si une personne non informée peut comprendre le fonctionnement ou l'organisation.

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Lire une courbe( ) et l'exploiter( ).

Une courbe est un graphique et permet donc de mettre en relation plusieurs données appelées ici grandeurs.

Je dois… Chercher le titre

 Il indique la relation entre les données.

Lire les axes

 L'axe vertical représente la grandeur connue et son unité.  L'axe vertical représente la grandeur mesurée et son unité.

Chercher les variations

 Si nécessaire, je divise la courbe en plusieurs parties. Je ne relève pas de petites variations non significatives.  Je décris ces variations. Je n'utilise jamais les mots "monte", "descend", stagne".

Je cherche éventuellement des points particuliers

 (maximum, minimum).

Je trouve une explication à ces variations

 En utilisant mes connaissances ou un raisonnement logique. Si le sujet est inconnu, je peux émettre des hypothèses.

JE VÉRIFIE QUE JE N'AI PAS SEULEMENT TRADUIT LA

COURBE EN PHRASE MAIS QUE JE L'AI VRAIMENT EXPLOITÉE

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Tracer une courbe( )

Il existe plusieurs type de graphiques : la courbe, l'histogramme, le camembert, … Une courbe est un graphique et permet de mettre en relation deux données appelées ici grandeurs.

Je dois… Tracer les axes

 à la règle et au crayon.  mon graphique doit prendre au moins une demi-page pour être clair et lisible.  les axes doivent se croiser et être terminés par des flèches.

Légender l'extrémité des axes

 Je note la grandeur et son unité entre parenthèses.  la grandeur mesurée est sur l'axe des ordonnées (verticale) et la grandeur connue est sur l'axe des abscisses (horizontale)

Graduer les axes

 Il me faut une échelle appropriée, ni trop grande, ni trop petite ; pour cela, je dois faire attention aux valeurs maximales.

Mettre les valeurs

 Je lis le tableau puis je note chaque point sous la forme d'une petite croix (+) bien visible au crayon.

Relier les points

 par un trait continu sans utiliser la règle.

Donner un titre au graphique

 Je reprends les grandeurs ; généralement, mon graphique représente la variation de la grandeur mesurée (axe des ordonnées ou vertical) en fonction de la grandeur connue (axe des abscisses ou horizontal).  surtout s'il y a plusieurs courbes.

(Éventuellement, je rajoute une légende)



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Construireun tableau( )

Un tableau rassemble différentes données. Il facilite les comparaisons par une lecture facile et rapide des informations.

Je dois… Recenser ce qui sera dans le tableau

 A partir des données, je retrouve ce qui a été mesuré, ce qui sera comparé.

Repérer les lignes et les colonnes du tableau

 Je sais que les lignes sont placées horizontalement et que les colonnes sont placées verticalement.

Définir un titre pour chaque ligne et chaque colonne Reporter les données dans chaque ligne ou chaque colonne

 Je fais attention dans mon choix et je ne confonds pas ligne et colonne.  Pour remplir le tableau je peux utiliser : - des signes (il faudra que je pense à la légende) - ou des nombres (je ne dois pas oublier l'unité dans le titre de la ligne ou de la colonne) - ou des mots (je dois faire court et simple, surtout pas de phrases.

Mettre un titre au tableau (Éventuellement ajouter une légende)

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