Sciences et compétences au quotidien 1re
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Description
u sein d’une mise en pages entièrement repensée et en couleur, cette nouvelle édition met en place, au départ de situations-problèmes proches du quotidien des élèves, l'acquisition de compétences et de savoir-faire.
A L'ouvrage se divise en 6 chapitres : • Chapitre I Vivants et non-vivants • Chapitre II La matière dans tous ses états • Chapitre III La nutrition • Chapitre IV Les différents types de respiration • Chapitre V La circulation • Chapitre VI La reproduction
La combinaison des matières biologiques et physiques permet de porter un regard pluridisciplinaire tout en suscitant la curiosité et la recherche. La démarche est basée sur des expériences et des documents originaux (photos, textes, graphiques, tableaux de données…). Elle permet également aux élèves de confronter leurs pré-conceptions à la réalité. Tous les chapitres débutent par une introduction qui explique à l'élève ce qu'il va étudier. Chaque Flash spécial est l'occasion de prolonger ou d'accentuer la formation scientifique de l'élève qui le souhaite. Les rubriques Extension et Utilise tes apprentissages ont été intégrées afin de vérifier et d'améliorer la maîtrise des compétences et savoir-faire. Les contenus fondamentaux font l'objet d'une synthèse dans les Savoirs à intégrer.
ISBN : 978-2-8041-7700-3
SCI1
www.deboeck.com
SCIENCES ET COMPÉTENCES AU QUOTIDIEN 1re année
DENIS SCULIER DOMINIQUE WATERLOO
SCI1_Mise en page 1 24/04/13 12:00 Page1
Couverture : Primo&Primo Mise en pages : Communications Illustrations : Softwin
Pour toute information sur notre fonds, consultez notre site web : www.deboeck.com
© De Boeck éducation s.a., 2013 Rue des Minimes 39, B-1000 Bruxelles
5e édition
Même si la loi autorise, moyennant le paiement de redevances (via la société Reprobel, créée à cet effet), la photocopie de courts extraits dans certains contextes bien déterminés, il reste totalement interdit de reproduire, sous quelque forme que ce soit, en tout ou en partie, le présent ouvrage. (Loi du 30 juin 1994 relative au droit d’auteur et aux droits voisins, modifiée par la loi du 3 avril 1995, parue au Moniteur du 27 juillet 1994 et mise à jour au 30 août 2000.) La reprographie sauvage cause un préjudice grave aux auteurs et aux éditeurs. Le «photocopillage» tue le livre ! Imprimé en Belgique Dépôt légal : 2013/0074/138
ISBN 978-2-8041-7700-3
Préliminaires
Les programmes et livret d’accompagnement indiquent les démarches à suivre et notamment :
1. Les tâches comme stratégie pour l’apprentissage et pour l’évaluation 1.1. Rôle des tâches proposées aux élèves « Parmi les nombreuses fonctions qu’un enseignant mène de front (gestion de la classe, enseignement, préparation et réalisation d’expériences, évaluation …), il y a la conception d’activités pour l’apprentissage et l’évaluation des élèves. Ces activités peuvent prendre la forme de tâches proposées aux élèves … ». Etc.
1.2. Place des savoirs dans la résolution de tâches « Dans l’enseignement des sciences, il s’agit de privilégier la réflexion plutôt que le savoir qui s’accumule. Chaque professeur opère des choix au niveau des tâches qu’il propose à ses élèves. Ces choix dépendent par exemple du contexte particulier de l’école ou de la classe, du matériel disponible ou de la motivation des élèves ». Etc. Mais pour réaliser ces tâches, on procèdera en trois étapes (point 2, 3, 4) :
2. Acquérir et structurer des connaissances Les moyens d’acquérir des savoirs sont variés : mises en situation, travail en équipes, expériences réalisées par les élèves ou par le professeur, utilisations des nouvelles technologies et/ou de manuels, …
3. Exercer et maîtriser des savoir-faire Un savoir-faire est une procédure qui s’applique de manière automatisée. C’est alors une ressource qui peut être mobilisée sans encombrer le raisonnement.
4. Développer des compétences et réaliser des tâches L’élève développe ses compétences et réalise une tâche qui est une activité globale dans laquelle il est « contraint à utiliser des ressources qui nécessitent la réalisation d’une production clairement identifiée ». Pour la résoudre, l’élève passera par trois étapes-clés : la problématisation, le recueil et traitement des informations, la communication.
1 2 3 4 5 6 Préliminaires
3
L’identification de famille de tâches est également utile dans le cadre de l’étape-clé « Recueil et traitement des informations ». Ces familles de tâches sont les suivantes :
Familles de tâches (FT)
FT2 : Mener à bien une démarche expérimentale
FT0 : Déterminer des critères pour classer
FT1 : Décrire, expliquer un phénomène ou le fonctionnement d’un objet, prévoir l’évolution d’un phénomène
FT3 : Résoudre une application concrète
FT4 : Présenter sous une autre forme une information, un concept, un processus ou un phénomène naturel
Au premier degré, toutes ne sont pas certificatives.
1 2 3 4 5 6
4
La matière dans tous ses états
Chapitre 1 2
Vivants, non-vivants
3 4 5 6 À l’aide d’activités ludiques – mises en situation et exemples de la vie courante – tu es amené à définir des critères pour aider à la distinction entre vivants et non-vivants. Une fois ces critères identifiés, tu devras réinvestir tes acquis pour analyser des exemples particuliers. Outre cette première distinction entre vivant et non-vivants, tu apprendras à réaliser et interpréter un graphique circulaire.
I
CRITÈRES
Il n’est pas toujours aisé de trouver des critères qui permettent de distinguer les vivants des non-vivants. Afin de t’aider à voir plus clair, tu trouveras ci-après quelques situations ludiques qui vont te permettre de dégager des critères de distinction entre vivants et non-vivants.
A. Quelques situations Décris les situations proposées et essaie d’exprimer le critère de distinction « vivants / non-vivants ».
Situation 1 �������������������������������������������
! ! RERE ERER ! PI ! PI EHEH
������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
Situation 2 ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
Chapitre
1
������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
2 3 4 5 6
6
Vivants, non-vivants
OU OIU!I !
Situation 3 ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
MM EE RR DD OO
MM RR EO ED DO
������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
Situation 4
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
................................................................................. .................................................................................
1
Chapitre
.................................................................................
2 3 4 5 6 I. Critères
7
Situation 5 ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� ������������������������������������������� �������������������������������������������
Situation 6
................................................................................ ................................................................................ ................................................................................ ................................................................................ ................................................................................
Chapitre
1
................................................................................ ................................................................................ ................................................................................
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8
Vivants, non-vivants
B. Conclusion .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
C. Applications 1. Le robot « Curiosity » sur Mars Panneaux solaires
Mars
Outils d’analyse scientifique
Auto-portrait du rover Curiosity sur Mars, composé à l’aide du MAHLI (Mars Hand Lens Imager)
La navigation sur le sol martien Pour que le robot puisse se déplacer, il est nécessaire d’étudier au préalable le terrain sur lequel il doit avancer. Curiosity dispose de plusieurs caméras dédiées au repérage de son environnement. Quatre paires de caméras sont montées deux par deux à l’avant et à l’arrière du véhicule et sont utilisées pour détecter les obstacles qui se présentent sur la trajectoire du rover. Ces appareils fournissent des images en noir et blanc permettant de reconstituer une image tridimensionnelle de ce qui se situe devant et derrière Curiosity jusqu’à 3 mètres de distance et sur une largeur de 4 mètres. Les caméras déterminent la configuration du terrain et permettent de planifier son propre déplacement. La détection d’obstacle lui permet de se déplacer à la vitesse de 75 m/h en moyenne compte tenu des irrégularités du terrain. Pour y parvenir, il produit lui-même son énergie grâce à plusieurs panneaux solaires. Il est capable de repérer des roches dignes d’intérêt (présence d’eau, par exemple), de s’en approcher, de prélever un échantillon et de l’analyser. Il envoie ensuite ses résultats vers la Terre où on les reçoit environ 40 minutes plus tard.
1
Chapitre
Caméras de navigation
2 3 4 5 6
I. Critères
9
Relève les indices qui pourraient prouver que Curiosity est un vivant (Précise le critère utilisé). Quel critère Curiosity ne rencontre-t-il pas pour que tu puisses le classer parmi les vivants ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. La science-fiction inspire les scientifiques
Un réplicateur
Chapitre
1
2 3 4 5 6
10
Vivants, non-vivants
Fin des années 90 et au début des années 2000, une série de science-fiction nommée Stargate SG1 a monopolisé l’attention des amateurs du genre. Dans cette série, un jouet est fabriqué par une petite fille extraterrestre pour se distraire. Ce jouet mécanique développe rapidement des fonctions de plus en plus sophistiquées (il produit son énergie, il se dirige selon son environnement, réagit aux agressions extérieures). On lui donnera rapidement le nom de réplicateur. Les réplicateurs sont des robots ressemblant à des crabes mécaniques à quatre pattes. Ces crabes sont construits uniquement à partir de blocs élémentaires métalliques dont les dimensions sont de l’ordre du centimètre. Ils tirent leur nom du fait qu’ils se nourrissent de tout ce qu’ils trouvent (métaux par exemple) pour se répliquer. Cela fait qu’ils sont capables de se reproduire très rapidement. Cont rairement aux êtres vivants organiques, ils assimilent les propriétés du matériau qu’ils mangent sans le transformer : un réplicateur « répliqué » à partir d’un alliage ferreux peut donc être corrodé par l’eau de mer. Certains évoluent en un stade supérieur. Ils ressemblent à de grands insectes ailés tels les reines dans une ruche. Ils remplissent alors les fonctions de commandement et de réplication mais de façon plus intense. Les réplicateurs leur obéissent et acheminent vers eux des matériaux pour la réplication, de même qu’ils les protègent coûte que coûte.
■■ Quelles analogies (ressemblances) peux-tu relever entre cette invention imaginaire de scénaristes du siècle dernier et le robot Curiosity ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
■■ Le réplicateur peut-il être considéré comme un vivant ? Prouve-le. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
II
UTILISE TES APPRENTISSAGES
Imagine des situations nouvelles (en utilisant les critères de distinction vivant/non-vivant) qui illustrent que le pigeon, le renard, la mouche et le pissenlit sont des vivants à l’inverse d’un caillou, d’une équerre, d’une poutre métallique ou d’un ballon de football. Réalise ce travail dans la farde.
Chapitre
1
2 3 4 5 6 II. Utilise tes apprentissages
11
III
GRAPHIQUES CIRCULAIRES
A. Répartition d’arbres 1. Tableau de données Le tableau présente la répartition des arbres répertoriés, sur un hectare, dans une forêt. Arbres répertoriés
Nombre d’arbres par ha
Sapins
135
Pins
75
Frênes
30
Hêtres
45
Châtaigniers
15
Total
300
2. Réalisation du graphique circulaire a. Rôle Un graphique circulaire (ou en camembert, ou sectoriel) permet de comparer et de visualiser les proportions des différents composants d’une situation.
b. Calcul des secteurs L’ensemble des arbres du tableau représente 360° du disque, donc 300 arbres/ha sont représentés par 360° (le disque complet). Si 300 arbres/ha sont représentés par 360° Alors 1 arbre/ha est représenté par
360° = 1,2° 300
360° × 135 = 162° 300 Par analogie, détermine les secteurs en degrés représentant les pins, les frênes, les hêtres et les châtaigniers. Et 135 sapins/ha sont représentés par
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Chapitre
1
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2
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3
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4 5
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6
12
Vivants, non-vivants
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c. Représentation du graphique circulaire Légende • Sapin
Trace un rayon qui servira de départ pour mesurer des angles
Trace l’angle de 162° représentant le nombre de sapins par ha
Colorie ce secteur et indique la légende
Poursuis la même démarche pour les autres secteurs et indique le titre.
Répartition des arbres Légende Sapins Pins Frênes Hêtres Châtaigniers
B. Réinvestissements des acquis Dans ta farde, tu pourras réaliser d’autres graphiques circulaires. En utilisant la composition d’aliments que tu consommes (voir emballages), tu représenteras la teneur en protéines, lipides, glucides et en eau de ces aliments. Quatre graphiques circulaires te seront demandés dans le chapitre 3 dans le cadre de l’alimentation du renard selon les saisons. Tu auras aussi l’occasion de vérifier ta maîtrise dans ce domaine au chapitre 5 en représentant la composition sanguine.
Chapitre
1
2 3 4 5 6
III. Graphiques circulaires
13
Toutefois, afin de t’exercer immédiatement, réalise le graphique circulaire représentant les différents types de déchets ménagers. Types de déchets
Pour une tonne
Déchets alimentaires
450
Papiers
300
Plastique
80
Verre
80
Métaux
40
Divers
50
IV
SAVOIRS À INTÉGRER
Pour distinguer les êtres vivants des non-vivants, nous avons besoin de critères. Ces critères sont l’irritabilité et la reproduction. L’irritabilité est la réaction d’un être vivant à un stimulus (cause qui engendre une réaction) : par exemple, le chien qui se cache sous le fauteuil (= irritabilité) quand il entend le tonnerre (= stimulus). La reproduction est la fonction par laquelle un être vivant produit des êtres qui lui ressemblent. Les graphiques circulaires (en camembert ou sectoriels) permettent de comparer et de visualiser les proportions des différents composants d’une situation.
Le titre dit généralement quel est l’ensemble décomposé
Répartition des arbres
Légende Sapins
Pins
Frênes
Chapitre
1 Hêtres
Châtaigniers
2 3
Un secteur
4 5 6
14
Vivants, non-vivants
Découvre en lisant la légende les différents composants
1
Chapitre 2 3
La matière dans tous ses états
4 5 6 En partant d’une première expérience, tu définiras les différents états de la matière et leurs propriétés en te basant sur trois critères : la forme, le volume et la compressibilité. Tu aborderas aussi des notions fondamentales en sciences telles la notion de « surface libre », de « molécule », de « modèle », de « mélange », de « corps pur » ou encore de « masse volumique ». Ces notions seront étudiées en profondeur et feront l’objet d’un réinvestissement des acquis pour expliquer par exemple, le traitement des eaux usées, la fabrication du beurre ou encore la capacité du glaçon de flotter entre deux eaux. Comme pour le chapitre précédent, l’étude des états de la matière te permettra d’apprendre à réaliser et interpréter un graphique (cartésien).
I
MISE EN SITUATION : UNE EXPÉRIENCE INTÉRESSANTE
A. Mode opératoire Tu peux réaliser l’expérience suivante en classe ou même chez toi. Respecte de manière précise le mode opératoire suivant. Verse environ 200 g de fécule de pomme de terre (ou de maïs) dans un récipient assez large. Ajoute très lentement de l’eau en agitant avec une cuillère jusqu’au moment où le mélange devient légèrement coulant. Avec la main, prends un peu de ce mélange et comprime-le dans la paume. Ouvre la main et décris ce que tu observes. Compare avec les photographies ci-après.
B. Photographies de l’expérience
C. Observations ................................................................................. 1
Chapitre
2
3 4
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
5 6
16
La matière dans tous ses états
D. Conclusion .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. Tu viens de découvrir qu’une même matière peut se décliner sous différents états. Nous te proposons de développer ce thème : les états de la matière.
II
LES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE
A. Situation problème Observe l’illustration et écris sur les pointillés le troisième état physique de l’eau. Noircis le (ou les) élément(s) du dessin qui correspond(ent) à chaque état physique de l’eau. État liquide
État solide
État . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
L’eau du torrent
¨ L’eau du torrent
¨ L’eau du torrent
¨
Le glacier
¨ Le glacier
¨ Le glacier
¨
L’eau dans la bouteille
¨ L’eau dans la bouteille
¨ L’eau dans la bouteille
¨
La vapeur qui s’échappe d’une casserole
¨
Le glaçon dans le verre
¨ Le glaçon dans le verre
¨
La vapeur qui s’échappe d’une casserole
¨ Le glaçon dans le verre
¨ ¨
1 2
Chapitre
La vapeur qui s’échappe d’une casserole
3 4 5 6 II. Les états physiques de la matière
17
Ce premier travail n’a pas engendré de difficulté particulière. Par contre, le tableau qui suit pourrait te poser quelques problèmes : coche les propositions correctes dans chaque colonne (fais bien attention au titre). État liquide
État solide
État
.............................
Le nuage
¨
Le nuage
¨
Le nuage
¨
Les bulles de savon
¨
Les bulles de savon
¨
Les bulles de savon
¨
Le beurre fondu
¨
Le beurre fondu
¨
Le beurre fondu
¨
As-tu rencontré des difficultés ? Si oui, lesquelles ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. Quelle suggestion peux-tu émettre afin de résoudre ce problème ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
B. Conclusion Nous devons rechercher des critères scientifiques afin de distinguer les états solides des états liquides et gazeux.
III
PROPRIÉTÉS DES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE
Dans la farde de cours, tu rechercheras (seul ou par groupe) des critères permettant de distinguer les états de la matière.
1
Chapitre
2
3 4
A. Premier critère : la forme 1. Pour les liquides a. Matériel Un pied gradué, un tube à essai (éprouvette), un erlenmeyer, un berlin (bécher) et de l’eau (que tu peux colorer pour mieux la voir : bichromate de potassium (jaune), sulfate de cuivre (bleu), méthylorange (orange),… font très bien l’affaire).
5 6
18
La matière dans tous ses états
b. Mode opératoire Remplis l’éprouvette aux trois-quarts avec l’eau ; transvase-la successivement dans chaque récipient en prenant soin de regarder la forme prise par le liquide à chaque fois.
c. Schémas expérimentaux Dans le cadre qui suit, schématise l’eau dans chacun des récipients utilisés. Veille aux proportions, à la précision et n’oublie pas une légende.
d. Observations Décris la forme prise par l’eau dans chaque récipient utilisé. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e. Extension Effectue le même mode opératoire en utilisant d’autres liquides et/ou d’autres récipients. Note tes observations et schémas dans la farde de cours.
f. Synthèse
1
..............................................................................
2
..............................................................................
Chapitre
..............................................................................
.............................................................................. ..............................................................................
3
..............................................................................
4 5 6
III. Propriétés des états physiques de la matière
19
2. Pour les solides a. Matériel Un pied gradué, un berlin, un erlenmeyer, un cube en métal (ou un parallélépipède ou un cylindre).
b. Mode opératoire Placer l’objet dans chacun des récipients et regarder si sa forme change selon le récipient.
c. Schémas expérimentaux
d. Observations. Décris la forme prise par l’objet dans chaque récipient utilisé ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e. Extension ................................................................................. ................................................................................. 1
f. Synthèse
Chapitre
2
3 4 5
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
6
20
La matière dans tous ses états
3. Pour les gaz a. Photographie expérimentale Décode la photographie suivante. Un gaz coloré (orange-brun) a été enfermé dans un erlenmeyer, on retire le bouchon
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Extension Imagine une autre expérience avec un gaz incolore, donc invisible : quel(s) organe(s) de sens pourrais-tu, dans ce cas, utiliser pour détecter sa présence ? Décris et schématise cette expérience dans la farde de cours.
c. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
B. Second critère : le volume 1. Pour les liquides 1
Un pied, un berlin, un erlenmeyer (tous les trois gradués et d’une même contenance) et de l’eau colorée ou non.
2
Chapitre
a. Matériel
3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière
21
b. Mode opératoire Verse de l’eau dans le pied gradué. Mesure son volume : V = ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Complète cette phrase : Pour mesurer correctement le volume d’un liquide, ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������� Transvase l’eau dans le berlin en veillant à ne pas perdre de goutte. Mesure à nouveau son volume : V1 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recommence la même manipulation successivement avec l’erlenmeyer (V2 = . . . . . . . . . . . . . . .) et puis à nouveau avec le pied gradué (V3 = . . . . . . . . . . . . . . .).
c. Comparaison et synthèse Compare les différents volumes mesurés (V, V1, V2, V3 ) et conclus. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
d. Volumes et capacités 1
Chapitre
2
Tu viens d’effectuer des mesures de volumes. Officiellement, on dit que la grandeur mesurée s’appelle le volume (symbole : V) ; l’unité du système international dans laquelle tu dois exprimer ce volume est le mètre au cube (symbole : m3). Comme tu as pu le constater en classe, tes mesures n’étaient pas exprimées en m3, mais en millilitre (symbole : ml).
3
Effectivement, quand il s’agit de liquides, on parle souvent de capacité (contenance maximale d’un récipient) et on utilise une autre unité : le litre (symbole : l).
4 5 6
22
La matière dans tous ses états
Afin de « jongler » avec ces unités et leurs multiples ou sous-multiples, complète l’abaque qui suit. m3 ml
........ .....
.....
l
mm3
........
dl
.....
.....
200
= . . . . . . . . . . cm3
200
= . . . . . . . . . . m3
200
=..........l
200
= . . . . . . . . . . cl
200
= . . . . . . . . . . dal
200
= . . . . . . . . . . dm3
200
= . . . . . . . . . . dl
200
= 200 000 . . . . .
2. Pour les solides a. Matériel Un cube et un solide de forme quelconque (non géométrique). ................................................................................. .................................................................................
b. Mode opératoire Détermine un mode opératoire que tu décriras ci-dessous et qui permet de : – préciser le volume de chaque objet, – montrer que ce volume ne varie pas selon le récipient où tu le places. (Si tu as besoin de matériel, note-le au point a. ci-dessus). ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1
.................................................................................
2
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
Chapitre
.................................................................................
3 4 5 6
III. Propriétés des états physiques de la matière
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c. Schémas expérimentaux
d. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
3. Pour les gaz a. Nouvelle analyse Reprends l’analyse des photographies du point III A 3. a. et réponds à la question suivante : Ce gaz coloré possède-t-il un volume bien déterminé ou ce volume varie-t-il ? ................................................................................. ................................................................................. 1
Chapitre
2
.................................................................................
b. Extension Imagine une autre expérience qui te permette de répondre à cette même question. Réalise-la (ou ton professeur), décris-la et note tes observations ci-après (tu peux faire intervenir un autre sens que la vue).
3
.................................................................................
4
.................................................................................
5 6
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La matière dans tous ses états
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
c. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
C. Troisième critère : la compressibilité 1. Définition La compressibilité est l’aptitude d’un corps à diminuer de volume sous l’effet d’une pression.
2. Pour les liquides a. Matériel Une seringue et de l’eau.
b. Mode opératoire Remplir la seringue d’eau en gardant bien le piston en contact avec le liquide. Boucher avec le doigt l’ouverture de la seringue et pousser sur le piston. (Attention : retirer l’aiguille !).
c. Observations 1
.................................................................................
2
................................................................................. .................................................................................
Chapitre
.................................................................................
3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière
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d. Autres liquides Recommence la même manipulation avec d’autres liquides et note tes observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e. Synthèse
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3. Pour les solides a. Matériel Un cube métallique (ou autre objet de forme géométrique) et une latte.
b. Mode opératoire Poser le cube sur le banc et appuyer sur une de ses faces avec la latte.
c. Observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1
.................................................................................
Chapitre
2
3 4 5 6
26
La matière dans tous ses états
d. Autres expériences Imagine et réalise la même manipulation avec un autre solide et note tes observations dans la farde.
e. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
4. Pour les gaz a. Matériel Une seringue.
b. Mode opératoire Relever le piston d’une seringue : l’air y entre. Boucher l’ouverture et enfoncer le piston.
c. Observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
d. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière
27
D. Surface libre 1. Définition La surface libre d’un corps est la surface du corps en contact avec l’air.
2. Pour les liquides a. Matériel Un cristallisoir, de l’eau colorée, un fil à plomb, une équerre, des statifs, des pinces, un objet pour incliner le cristalloir.
b. Mode opératoire Verser l’eau colorée dans le cristallisoir. Suspendre le fil à plomb (comme sur la photo). Placer l’équerre avec un côté de l’angle droit au ras de la surface libre de l’eau. Amener l’autre côté de l’angle droit contre le fil à plomb. Recommencer ce mode opératoire après avoir incliné le cristalloir à l’aide d’un objet.
c. Observations ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1
d. Synthèse
Chapitre
2
3 4
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
5 6
28
La matière dans tous ses états
3. Pour les solides et les gaz Imagine une situation (ou une expérience) qui te permette de mettre en évidence ce critère pour un solide et un gaz. Réalise un travail de groupe et rédige un rapport.
E. Autres critères Nous te suggérons de réaliser la même démarche expérimentale avec d’autres critères que tu as imaginés en début de chapitre. Rédige le rapport dans la farde (travail individuel ou par groupes).
F. Conditions expérimentales 1. Modification des conditions expérimentales Lors des différentes expériences réalisées précédemment, tu as peut-être imaginé de modifier certaines conditions qui auraient influencé le résultat obtenu. Note-les ci-après. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. Résultats obtenus Dans le même ordre d’idée, quels résultats aurais-tu obtenus si on avait modifié l’une ou l’autre condition expérimentale comme proposé dans les cas suivants : Imagine la forme du cube métallique si la température à laquelle on travaille était de 2000° C : décris ce qui se passerait. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1 2
Chapitre
Si tu marches par accident sur une boule de Noël, quelle forme prendrait-elle ?
3 4 5 6
III. Propriétés des états physiques de la matière
29
Imagine une bouteille d’1,5 l remplie d’eau et placée au congélateur. Tu peux réaliser l’expérience chez toi (pour cela, utilise une bouteille en plastique) : ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
3. Résumé Classer un corps dans l’état solide, l’état liquide ou l’état gazeux n’est possible que si les conditions dans lesquelles il se trouve placé sont bien déterminées (température, pression, …).
IV
SAVOIRS À INTÉGRER
A. Les états de la matière La matière se présente sous 3 états physiques : .............................................................................. ..............................................................................
B. Propriétés Critères
État solide
État liquide
État gazeux
Forme
Volume
1
Chapitre
2
3 4
Compressibilité
Surface libre Remarques : – Forme propre : se dit d’un corps dont la forme reste la même quel que soit le récipient. – Surface libre : surface du corps en contact avec l’air.
5 6
30
La matière dans tous ses états
C. Définitions et unités Capacité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. Volume : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. Compressibilité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. Unité de capacité : le litre (symbole : l ou L (les deux symboles sont reconnus)). Unité de volume dans le système international : le mètre au cube (symbole : m3).
V
Utilise tes apprentissages
A. Tableau Complète le tableau Objet de la vie courante
Capacité ou volume indiqué sur l’emballage
Transforme dans l’unité indiquée
Canette de soda
33 cl
. . . . cm3
Bouteille d’eau
50 cl
. . . . dl
Berlingot de jus
200 ml
. . . . dm3
Fiole de médicament
30 ml
30 . . . .
12 l
. . . . hl
2500 l
. . . . m3
Cuve à Mazout
1 2
Chapitre
Jerricane d’essence
3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages
31
B. Applications 1. Coche la ou les réponse(s) correcte(s). ■■ L’eau est la seule boisson indispensable à la vie. On peut l’ingurgiter parce qu’elle : - n’a pas de forme propre ¨ - n’est pas compressible ¨ ¨ - a une surface libre toujours horizontale ■■ L’infirmière peut injecter des médicaments, parce que la solution aqueuse contenue dans la seringue : - n’a pas de forme propre - n’est pas compressible - a une surface libre toujours horizontale
¨ ¨ ¨
■■ Les circuits hydrauliques des freins d’une automobile contiennent des liquides car ils : sont indéformables ¨ - - sont incompressibles ¨ - ont une surface libre toujours horizontale ¨ 2. Compare les deux documents. Ensuite, imagine une explication scientifique en relation avec les états de la matière.
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2
.................................................................................
Chapitre
1
................................................................................. .................................................................................
3
.................................................................................
4
.................................................................................
5 6
32
La matière dans tous ses états
3. Un ballon de baudruche est rempli d’air,
À la surface de l’eau, il a un volume de 12 L. À dix mètres de profondeur, il occupe un volume de 6 L. L e volume du ballon de baudruche n’est plus que de 4 L lorsqu’il se situe à vingt mètres de profondeur.
Cette expérience met en évidence La compressibilité des gaz La forme propre des liquides La surface libre des gaz qui est horizontale
¨ ¨ ¨
4. Un élève plonge un caillou dans une éprouvette graduée contenant de l’eau.
Le niveau atteint par l’eau lorsque le caillou est dans l’éprouvette est de 18,5 mL alors que sans l’objet à l’intérieur du récipient, il lit 14 mL. L’élève est capable de dire que le volume du caillou est de 4,5 mL car : Le caillou a un volume propre L’eau est compressible L’eau a une forme propre L’air qui surmonte l’eau est compressible
¨ ¨ ¨ ¨
1
Chapitre
2
3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages
33
5. Un professeur enferme de l’air dans un tube à essais. Son orifice est fermé par un bouchon traversé par un tube en verre coudé plongeant dans un verre à pieds. Celui-ci contient de l’eau colorée. Il chauffe l’air contenu dans le tube. Des bulles d’air se forment alors dans le verre à pieds. Ce phénomène peut être observé car : L’air n’a pas de volume propre ¨ L’air n’a pas de forme propre ¨ La surface de l’eau est horizontale ¨ Le verre à pieds peut se briser ¨
C. Historique • UNITÉS DE VOLUME À Babylone Pour les briques, les unités de volume étaient les suivantes : – 1 gin = 12 briques – 1 sar = 720 briques = 60 gin – 1 ubu = 36.000 briques – 1 iku = 72.000 briques En France L’unité principale était le stère qui valait 29 pieds cubes. Cette unité était utilisée pour calculer le volume de bois. Le stère est défini comme un mètre cube de bois empilé, vides inclus. Concrètement, cela faisait environ 0,7 m3 de bois et 0,3 m3 de vide. Pour avoir exactement 1m3 de bois, il faudrait empiler 1/0,7 = 1,43 stère. Bien qu’un stère soit égal à un mètre cube, il existe une différence entre ces deux unités. Le stère sert à calculer un emplacement où sera logé le bois sur le véhicule ou dans l’entrepôt. Quant au mètre cube, il indique combien, par exemple, on pourra faire de planches. • UNITÉS DE CAPACITÉ Les mesures de capacité utilisées pour les liquides et les grains étaient les suivantes :
1
Chapitre
2
À Babylone – 1 sila = 1/144 coudée au cube = 0,842 litre – 1 gin = 1/60 sila – 1 ban = 10 sila – 1 ban-es = 30 sila – 1 gur = 144 sila = 1 coudée au cube = 121,25 litres – 1 gur-lugal = 300 sila.
3 4 5 6
34
La matière dans tous ses états
En Grèce – 1 kyathos = 4,56 cl – 1 cotyle = 27,36 cl – 1 conge ou Khous = 3,28 l – 1 chons = 3,24 l (12 cotyles) – 1 amphore = 19,44 l – 1 métrète = 38,38 l (144 cotyles) À Rome – 1 urne = 13,132 l – 1 amphore = 26,2635 l – 1 cyathus = 4,5 cl – 1 acetabulum = 6,8 cl – 1 quartarius = 13,68 cl – 1 hémine ou cotyle = 54,7 cl – 1 congius = 3,28 l – 1 culleus = 525,27 l En France L’unité la plus utilisée et la plus grande à l’époque du Moyen-Âge était le boisseau. C’était l’unité pour peser les tonneaux de vin et d’huile. L’unité la plus petite était la livre. 285 livres équivalaient à la somme qui est l’unité de transport des animaux portant les charges sur leur dos (d’où le nom de « bête de somme »). Pour le liquide, la somme était répartie en deux tonneaux placés sur le flanc de l’animal. Une somme pèse l’équivalent de 131 kg. – 1 roquille = 2,9 cl – 1 poisson = 4 roquilles (11,6 cl) – 1 demi-setier = 2 poissons (23,28 cl) – 1 chopine = 2 demi-setiers (46,56 cl) – 1 pinte = 2 chopines (93,13 cl) – 1 setier ou velte = 8 pints (7,45 l) – 1 quartaut = 9 setiers (67 l) – 1 feuillette = 2 quartauts (134 l) – 1 muid = 2 feuillettes (268 l)
FLASH SPÉCIAL Les unités de volume et de capacité ont été utilisées de tout temps par l’homme. Tu trouveras sur cette page quelques exemples utilisés dans le passé. Tu pourras alors expliquer l’utilité d’avoir instauré un système international d’unités.
1
Chapitre
2
3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages
35
Molécule et modèle
VI
Puisqu‘une même matière peut se décliner sous trois états, imagine ce qui se passe à l’intérieur de cette matière et donne une explication scientifique à ce phénomène.
A. Situation-problème Le mélange de 25 ml d’eau et de 25 ml de méthanol devrait donner un volume total de 50 ml : est-ce le cas ?
Expérience a. Matériel Deux cylindres (ou pieds) gradués, de l’eau colorée et du méthanol de laboratoire (pur à 99,9%).
b. Mode opératoire – – – –
Verser l’eau dans le premier cylindre pour atteindre 25 ml. Faire de même avec le méthanol dans le second cylindre gradué. Transvaser le méthanol dans l’eau colorée avec soin. Mesurer le volume total.
c. Photographies
1
.................................................................................
2
.................................................................................
Chapitre
d. Observations
.................................................................................
3
.................................................................................
.................................................................................
4 5 6
36
La matière dans tous ses états
e. Hypothèses Rédige dans la farde plusieurs hypothèses expliquant ce phénomène. Imagine les expériences qui les vérifient et propose-les à ton professeur.
B. Interprétation Afin de mieux comprendre le phénomène observé précédemment, tu peux réaliser l’expérience suivante.
Expérience a. Matériel Deux pieds (ou cylindres) gradués, du riz, du sucre cristallisé (ou du sel).
b. Mode opératoire – – – –
Verser 50 ml de riz dans le premier cylindre gradué. Faire de même avec le sucre dans le second pied gradué. Transvaser le contenu d’un cylindre dans l’autre. Agitez l’ensemble.
c. Schémas
d. Observations
1 2
.................................................................................
Chapitre
.................................................................................
.................................................................................
3
.................................................................................
.................................................................................
4 5 6
VI. Molécule et modèle
37
e. Comparaison avec la situation-problème et explication ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
f. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
C. Confirmation de l’existence des molécules dans la matière Expérience a.
Mode opératoire
Verser 10 ml dans une éprouvette. Ajouter quelques grains de bichromate de potassium ou d’un autre colorant, agiter. Transvaser un ml de ce liquide coloré dans 9 ml d’eau contenue dans une seconde éprouvette. Poursuivre cette dilution une seconde fois et ainsi de suite.
b.
Matériel
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1
Chapitre
2
3 4 5 6
38
La matière dans tous ses états
c.
Schémas expérimentaux
d.
Observations
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e.
Explications
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
f.
Synthèse
1
..............................................................................
2
..............................................................................
Chapitre
..............................................................................
..............................................................................
3 4 5 6 VI. Molécule et modèle
39
D. Notion de modèle Les molécules sont invisibles. Aussi pour les représenter, on doit imaginer un modèle. Que signifie cette notion ? Pour répondre à cette question, décode les documents ci-contre.
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Précise la notion de modèle.
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. 1
Chapitre
2
3 4 5 6
40
La matière dans tous ses états
E. Modèle Imagine un modèle (à l’aide de formes simples) capable de représenter la situation-problème initiale (le mélange d’eau et de méthanol) ainsi que la dissolution du bichromate de potassium dans l’eau.
1
Chapitre
2
3 4 5 6 VI. Molécule et modèle
41
F. Modèle moléculaire des états physiques de la matière Liquide Solide Décode les documents ci-contre et coche les propositions correctes dans le tableau ci-après.
Les Bacteria et les Archaea
Liquide
Solide
Gaz
Les Bacteria et les Archaea Les molécules d’un solide sont :
Les molécules d’un liquide sont :
Les molécules d’un gaz sont :
¨
ordonnées
¨
ordonnées
¨
ordonnées
¨
désordonnées
¨
désordonnées
¨
désordonnées
¨
rapprochées
¨
très rapprochées
¨ rapprochées Liquide ¨ très rapprochées
¨ rapprochées Gaz ¨ très rapprochées
¨
espacées
¨
espacées
¨
espacées
¨
liées
¨
liées
¨
liées
¨
non liées
¨
non liées
¨
non liées
¨
peu liées
¨
peu liées
¨
peu liées
¨
agitées
¨
agitées
¨
agitées
¨ très agitées Gaz ¨ pas agitées
¨
très agitées
¨
très agitées
¨
pas agitées
¨
pas agitées
G. Utilise tes acquis À l’aide du modèle moléculaire des états physiques de la matière, explique : ■■ La compressibilité des gaz
2
.................................................................................
Chapitre
1
................................................................................. .................................................................................
3 4 5 6
42
La matière dans tous ses états
■■ L’expansibilité des gaz ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ L’incompressibilité des liquides ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ La forme propre des solides ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Pourquoi les liquides prennent la forme du récipient ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 VI. Molécule et modèle
43
VII
SAVOIRS À INTÉGRER
A. Définitions 1. Molécule .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
2. Modèle .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
B. Caractéristiques des molécules 1. Pour l’état solide Les molécules sont .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
2. Pour l’état liquide Les molécules sont .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. 1
Chapitre
2
3 4
3. Pour l’état gazeux Les molécules sont .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
5 6
44
La matière dans tous ses états
VIII
MÉLANGES ET CORPS PURS
A. Mélanges 1. Première méthode expérimentale : la filtration Dans la nature, on trouve des eaux boueuses. Prélève cette eau dans une mare, une flaque, … afin d’effectuer des manipulations dans le but d’obtenir une eau « propre ».
a. Matériel ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Mode opératoire ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
c. Schémas expérimentaux
1
Chapitre
2
3 4 5 6 VIII. Mélanges et corps purs
45
d. Observations ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e. Conclusion
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
2. Deuxième mode opératoire : une évaporation suivie d’une condensation a. Matériel ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Mode opératoire ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6
46
La matière dans tous ses états
c. Schémas expérimentaux
d. Observations ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
e. Conclusion
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 VIII. Mélanges et corps purs
47
3. Synthèse Rédige tes conclusions en utilisant les termes ou expressions suivantes : mélange, hétérogène, homogène, séparer les constituants, à l’œil nu.
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
B. Corps purs L’eau de robinet est-elle constituée uniquement de molécules d’eau ? L’eau du robinet est potable et c’est pour cela que la plupart des gens la qualifie de « pure ». Par contre, en chimie, elle n’est pas considérée comme un corps pur car elle n’est pas constituée d’un seul type de molécule.
Filtre d’un robinet dans une cuisine
Calcaire
La photographie ci-jointe prouve que le chimiste a raison : explique pourquoi.
2
.................................................................................
Chapitre
1
................................................................................. .................................................................................
3 4 5 6
48
La matière dans tous ses états
Imagine une expérience qui permet d’obtenir de l’eau chimiquement pure à partir de l’eau du robinet.
1. Matériel ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. Mode opératoire ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
3. Schémas expérimentaux
1
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
Chapitre
2
4. Observations
3 4 5 6
VIII. Mélanges et corps purs
49
5. Synthèse
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
C. Modèle d’un mélange et d’un corps pur Imagine un modèle (à l’aide de formes géométriques) capable de représenter l’eau boueuse. Tu modéliseras aussi le filtrat et le distillat.
1
Chapitre
2
3 4 5 6
50
La matière dans tous ses états
IX
SAVOIRS À INTÉGRER
A. Mélange homogène ............................................................................... .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
B. Mélange hétérogène ............................................................................... .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
C. Corps pur ............................................................................... .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 IX. Savoirs à intégrer
51
X
UTILISE TES APPRENTISSAGES
A. Applications Coche la (les) réponse(s) correcte(s) ■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène
¨ ¨ ¨ ¨
molécule d’huile molécule d’huile molécule d’huile molécule d’huile molécule d’huile
■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène ■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène
molécule d’huile
¨ ¨ ¨ ¨
molécule d’eau molécule de sucre molécule d’eau molécule de sucre molécule d’eau molécule de sucre
¨ ¨ ¨ ¨
molécule d’eau molécule de sucre
molécule d’eau molécule de sucre molécule d’eau molécule de sucre
molécule de méthanol molécule d’aluminium molécule de méthanol molécule d’aluminium
B. Réalisation de modèles moléculairesmolécule de méthanol molécule d’aluminium
– d’eau et d’huile. molécule de méthanol – d’eau et de sirop de grenadine avant et après agitation. molécule d’aluminium
1
Chapitre
2
3 4 5 6
52
La matière dans tous ses états
molécule de méthanol molécule d’aluminium molécule de méthanol molécule d’aluminium
C. Traitement des eaux usées Dans le traitement des eaux usées d’une station d’épuration, relève les techniques analogues à celles étudiées. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
FLASH SPÉCIAL
1
– les prétraitements et traitements primaires des eaux usées,
2
Chapitre
Des procédés analogues à ceux étudiés mais aussi d’autres méthodes sont utilisées pour épurer les eaux usées. Aussi, nous t’invitons à te rendre au centre cybermédias et à effectuer des recherches sur : – les procédés d’épuration biologique des eaux usées, – l’élimination biologique de l’azote et du phosphore, – l’épuration extensive des eaux usées appelée aussi lagunage, – l’assainissement individuel de ces eaux lorsque l’épuration individuelle est imposée par la Commune.
3 4 5 6
X. Utilise tes apprentissages
53
D. Fabrication du beurre Le beurre est fait à partir de la crème du lait, matière grasse qui remonte à la surface lorsque le lait repose. Une traite de 500 à 600 litres de lait donnera 45 à 50 kg de crème, selon les saisons. Le reste, le petit lait est récupéré et donné aux petits veaux ou bien repris par la laiterie. L’« écrémage » consistait à récolter la crème, en une opération lente et discontinue : cette crème devait reposer 3 ou 4 jours pour s’épaissir. Depuis 1878, l’écrémeuse a remplacé ce temps de repos. La crème doit ensuite être « barattée » c’est-à-dire battue régulièrement dans une baratte (sorte de tonneau d’où sort une manivelle qui actionne des batteurs en bois à l’intérieur). La fermière ou le fermier a soin de mettre sa baratte à la même température que la crème (autour de 14 degrés) : en hiver, on verse de l’eau chaude dans la baratte, et en été, c’est de l’eau froide tout simplement. La crème est battue une dizaine de minutes (aujourd’hui, c’est un moteur qui entraîne la manivelle.) Cette agitation énergique de la crème fait éclater les globules de matière grasse et les soude entre eux, en libérant un liquide riche en protéines et en lactose : le lait de beurre ou babeurre qui est retiré du fond de la baratte 1
Chapitre
2
3 4 5 6
54
La matière dans tous ses états
Tu liras le texte ci-contre dans le but : – d’énoncer les étapes de la fabrication du beurre, – de rechercher les procédés utilisés pour séparer les constituants du lait et obtenir du beurre, – d’écrire une légende aux documents ci-après.
Légende : ................................................. .................................................
Légende : ................................................ ................................................ ................................................ ................................................ ................................................
Il servira à nourrir des animaux (porcs, volailles…). Autrefois, les anciens prenaient un peu de lait de beurre le matin au petit-déjeuner, car ce sous-produit du lait contient des sels minéraux, excellents pour la santé. Mais cette habitude a pratiquement disparu. Bientôt, le bruit indique à la fermière que le beurre a pris : la transformation a eu lieu… Ensuite, le beurre est rincé à l’eau, plusieurs fois, pour éliminer les traces de lait de beurre. Il est malaxé quelques minutes pour évacuer les dernières gouttes d’eau. Avant d’être pesé par boules de 500 g ou 250 g. Chaque boule de beurre est mise dans un moule en bois de forme rectangulaire. Enveloppé d’une feuille de papier sulfurisé, du « papier à beurre », rouge ou bleu, ce beurre pourra se conserver entre 3 et 4 semaines au réfrigérateur, en répondant à toutes les exigences d’hygiène.
................................................ ................................................ ................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 X. Utilise tes apprentissages
55
Masse volumique
XI
A. Situation-problème Quand on cuit des pâtes, on verse un peu d’huile dans l’eau de cuisson. Généralement, les gens disent que « l’huile flotte sur l’eau car elle est plus légère ». Vérifie si cette affirmation est exacte
B. Vérification de cette hypothèse Expérience a. Matériel Deux gobelets en plastique transparent, de l’eau, de l’huile et une balance.
b. Mode opératoire • • • •
Peser la masse d’un gobelet vide. Peser la masse d’un gobelet contenant un peu d’eau. Peser la masse d’un gobelet contenant beaucoup d’huile. Verser l’huile dans l’eau et observer.
1
Chapitre
2
3 4 5 6
56
La matière dans tous ses états
c. Photographies
Masse du gobelet vide = 14 g
Masse du gobelet contenant de l’eau = 88 g
L’huile est transvasée dans le gobelet d’eau
Masse du gobelet contenant de l’huile = 150 g
Résultat final
d. Observations – Déterminer la masse d’eau contenue dans le gobelet meau : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Déterminer la masse d’huile contenue dans l’autre gobelet mhuile : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Comparer les deux masses : ................................................................................. ................................................................................. – Décris le positionnement des deux liquides. ................................................................................. 1
e. Conclusion
2
..............................................................................
Chapitre
.................................................................................
..............................................................................
3
..............................................................................
4 5 6
XI. Masse volumique
57
C. Extension a.
Matériel
Trois cylindres gradués, eau colorée, mercure (
b.
), une balance.
Mode opératoire – Déterminer la masse d’eau contenue dans le premier pied gradué. – Faire de même avec le mercure. – Verser les deux liquides dans le troisième cylindre gradué.
c.
1
Masse du pied gradué vide = 84 g
Pied gradué contenant de l’eau colorée
Masse du pied gradué contenant de l’eau colorée = 134 g
Masse du pied gradué vide = 84 g
Masse du pied gradué contenant 50 ml de mercure = 765 g
Résultat final
Chapitre
2
Photographies
3 4 5 6
58
La matière dans tous ses états
d.
Observations – Masse de l’eau colorée : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Masse du mercure : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Volume d’eau colorée : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Volume de mercure : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Décris le positionnement des deux liquides : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.................................................................................
e.
Conclusion
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
D. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 XI. Masse volumique
59
XII
SAVOIRS À INTÉGRER
A. Une nouvelle grandeur : la masse volumique (rhô – ρ) Définition Tu viens d’élaborer le concept de masse volumique. Aussi, propose une définition de cette grandeur. La masse volumique (ρ) d’un corps est . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................................................................
B. Formule de la masse volumique et unités Montre que tu as compris ce concept en complétant le tableau. Utilise aussi des symboles. Formule de la masse volumique Masse volumique = _____________
Unités des grandeurs masse et volume. La masse a comme unité le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . . . . .), le volume s’exprime en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Écris la formule à l’aide de symboles
(symbole : . . . . . . . . . . . .). Donc l’unité de masse volumique se notera
= _____________
......................................... ......................................... . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . . . . .).
Remarque : Autre unité usuelle de la masse volumique. Il s’agit du gramme par centimètre cube (symbole : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .).
1
Chapitre
2
3 4 5 6
60
La matière dans tous ses états
XIII
Utilise tes apprentissages
A. Un premier tour de magie : un glaçon entre deux eaux Lorsqu’un glaçon flotte puis coule ou reste entre deux eaux dans un mélange d’alcool et d’eau, ce phénomène peut ressembler à un tour de magie. À toi de le réaliser. Réalise expérimentalement ces trois alternatives. Établis ensuite un rapport reprenant un tableau, des résultats expérimentaux et des schémas représentant ces différentes alternatives.
On dispose d’eau et d’alcool. On mélange ces deux liquides dans des proportions telles qu’un glaçon : 1° flotte et reste à la surface du liquide, 2° coule et reste au fond du récipient, 3° coule puis remonte entre deux eaux c’est-à-dire qu’il ne reste ni à la surface ni au fond. Le mélange de ces deux liquides atteint un volume total de 300 ml.
Tableaux des résultats expérimentaux Quantité
....................
Quantité
....................
Résultats observés
1. 2. 3. Schémas de ces différentes alternatives 2.
3.
1 2
Chapitre
1.
3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
61
B. Un deuxième tour de magie : un glaçon surprenant Tu vas examiner l’évolution des propriétés de flottaison du glaçon à mesure que celle-ci passe de l’état solide à l’état liquide dans l’huile. Réalise l’expérience ci-contre. Observe ce qui arrive au moment où le glaçon commence à fondre et note tes observations. Interprète ensuite ces résultats.
Matériel et produits : un grand verre, un bac à glaçons, de l’eau, de l’huile (par exemple, l’huile de colza), un congélateur, du colorant alimentaire.
.....................................................
Expérience : – Dans le bac à glaçons, ajouter du colorant alimentaire à l’eau. – Une fois que les glaçons sont formés, remplir le verre d’huile aux trois quarts. – Placer doucement le glaçon dans l’huile.
..................................................... ..................................................... ..................................................... ..................................................... ..................................................... .....................................................
C. Applications 1. Utilise le tableau afin de répondre aux questions Substances
r (kg/m3)
Substances
r (kg/m3)
Substances
r (kg/m3)
Glace
920
Liège
300
Caoutchouc
900
Sodium
970
Verre
2500
Pétrole
800
Eau pure
1000
Vin
920
Bois de balsa
110 à 150
Bois de Chêne 600 à 1200 Essence 740 Mercure N.B. : la masse volumique du bois humide est supérieure à celle du bois sec.
13 600
■■ Une maquette de maison réalisée en bois de balsa flotte sur l’eau. Justifie cette situation. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1
Chapitre
2
3 4 5
................................................................................. ■■ Lors du naufrage d’un pétrolier, la nappe de pétrole se retrouve en surface. Pourquoi ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
6
62
La matière dans tous ses états
■■ Un tronc de chêne gorgé d’eau ne peut être transporté par flottaison sur la rivière. Pourquoi ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. Exercices – Déterminer la masse volumique (ρ) du mercure utilisé dans l’expérience du point « XI. C. Extension » et compare-la avec la valeur fournie dans le tableau précédent. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. – Mets au point une expérience (matériel, mode opératoire, calcul) afin de déterminer la masse volumique de l’eau ou de diverses boissons que tu consommes habituellement. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1
Chapitre
2
3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
63
D. Photographies Décode les photographies suivantes afin de vérifier si tu maîtrises la notion de masse volumique. Rédige le rapport dans la farde.
E. Oxygénation d’une mare ou d’un étang Dans la nature, les mares, les lacs, … subissent les conditions climatiques liées aux saisons. Aussi, l’eau de surface de ces milieux d’eau douce change de température au fil des saisons. Quelles sont les conséquences de ces variations de température de l’eau de surface sur les organismes vivants de ces milieux ? Pour répondre à cette situation-problème, interprète le graphique et les schémas ci-dessous.
................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ................................... ...................................
Variation de la masse volumique de l’eau
999,98
................................... ...................................
999,96
...................................
999,92
....................................
999,9
...................................
999,88
...................................
999,86
...................................
1
999,84
...................................
2
999,82
Chapitre
Masse volumique (kg/m3)
999,94
0
1
2
3 4 5 Température (°C)
3 4 5 6
64
La matière dans tous ses états
6
7
8
9
................................... ...................................
réchauffe et flotte sur refroidit, atte l’eau profonde plus fro coule.
l’eau profonde plus froide.
ÉTÉ
PRINTEMPS La glace fond. AUTOMNE L’eau de surface atteintL’eau 4°C et de surface se coule. refroidit, atteint 4°C et AUTOMNE HIVER coule.
se te sur lus froide.
PRINTEMPS La glace fond. L’eau de surface atteint 4°C et coule. PRINTEMPS
AUTOMNE L’eau de surface se refroidit, atteint 4°C et coule. HIVER L’eau de surface se refroidit, atteint 0°C et se transforme en glace. L’eau de la surface se L’eau de surface se HIVER et flotte sur réchauffe refroidit, atteint 4°C et L’eau de surface se refroil’eau profonde plus coule. dit, atteint 0°C et se transfroide. forme en glace.
L’eau de surface se refroidit, atteint 0°C et se transforme en glace.
La glace fond. L’eau de surface atteint 4°C et coule.
HIVER
F. Notion importante : le graphique L’eau de surface se refroi-
dit, atteint 0°C et se transPour résoudre l’application précédente, tu as dû décoder un graphique. L’analyse et/ou la réalisation d’un forme en glace. graphique sont des compétences qu’il faut maîtriser non seulement en Sciences, mais aussi dans beaucoup d’autres domaines. Pour y parvenir, tu as la possibilité de vérifier ton niveau de maîtrise en confrontant tes acquis avec les règles qui suivent. Tu pourras aussi t’entraîner grâce aux applications proposées.
1. Rôles du graphique Un graphique permet de simplifier, de présenter un grand nombre d’informations et de rendre plus aisée la lecture des données. Il permet aussi d’établir plus rapidement des comparaisons entre plusieurs données.
2. Types de graphiques Les graphiques peuvent revêtir des aspects différents : – les graphiques en courbes, – les graphiques circulaires, – les graphiques en bandes verticales (histogrammes).
1
Chapitre
2
3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
65
3. Construction d’un graphique – –
La maman de Laura a noté sur un carnet les renseignements repris ci-contre. Pour construire le graphique, il faut tracer deux axes (droites orientées et graduées) perpendiculaires : • l’axe horizontal (appelé aussi abscisse) porte les mesures de la première variable (l’âge) ; on choisit une échelle adaptée aux mesures et à l’espace disponible sur la feuille (ici : par exemple, 1 cm représente 1 mois). Elle est notée dans une légende. • l’axe vertical (appelé aussi ordonnée) porte les mesures de la deuxième variable (la masse du bébé) ; ici aussi, l’échelle est adaptée et notée. On indique sur chaque axe la grandeur mesurée (par exemple, l’âge) et son unité (ici, en mois). Le titre indiquera le sujet traité. MASSE (kg)
6,4
ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA
7,1 6,6 6,3 5,9 ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg
5,1 4,1 3,2
Âge (mois)
Masse (kg)
Naissance
3,2
1
4,1
2
5,1
3
5,9
4
6,3
5
6,4
6
6,6
7
7,1
ÂGE (Mois) 0
1
2
3
4
5
6
7
Il faut ensuite placer correctement chaque point. Les points dont les coordonnées valent (0 ; 3,2) et (1 ; 4,1) sont placés ci-après. Les coordonnées (0 ; 3,2) signifient 0 sur l’axe horizontal et 3,2 sur l’axe vertical, donc à l’âge de 0 mois (c’est-à-dire à la naissance), Laura pèse 3,2 kg ! Quelle est la signification des coordonnées (1 ; 4,1) ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1
Chapitre
2
3 4 5 6
66
La matière dans tous ses états
MASSE (kg)
6,4
ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA
7,1 6,6 6,3 5,9 ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg
5,1 4,1 3,2
ÂGE (Mois) 0
1
2
3
4
5
6
7
Place ensuite chaque point de la même manière et relie-les par un trait continu MASSE (kg)
7,1 6,6 6,3 5,9 ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg
5,1 4,1 3,2
ÂGE (Mois) 0
1
2
3
4
5
6
7
1 2
Chapitre
6,4
ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA
3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
67
4. Interprétation d’un graphique Complète le tableau : utilise les propositions indiquées ci-après. Je décris le profil de la courbe
Le graphique
1
Chapitre
2
3 4
Propositions : ■■ Je décris le profil de la courbe. – La courbe est parallèle à l’axe horizontal. – La courbe change de sens. – La courbe descend. – La courbe descend, puis descend plus fort.
5 6
68
La matière dans tous ses états
J’interprète le profil
– –
La courbe monte La courbe monte, puis monte moins fort
■■ J’interprète le profil – Il y a une croissance, une augmentation, une hausse – L’augmentation devient plus faible – Il n’y a pas de changement, c’est constant – L’évolution est irrégulière, il y a des ruptures – Il y a une décroissance, une diminution, une baisse – La diminution devient plus forte
5. Construction de graphique Construis la courbe de croissance de Thomas (en bleu) et de Marie (en rouge) sur le même graphique ; décris le profil de chaque courbe et interprète-le. Dans le tableau de référence fourni, tu peux indiquer ta propre taille depuis ta naissance et tracer ta courbe (en vert). Âge (années)
Taille de Marie (m)
Taille de Thomas (m)
Ta taille (m)
0
0,54
0,50
...........
1
0,75
0,72
...........
2
0,85
0,79
...........
3
0,95
0,86
4
0,99
0,94
5
1,04
1,00
6
1,10
1,08
7
1,18
1,15
8
1,25
1,20
...........
9
1,34
1,24
...........
10
1,40
1,30
...........
11
1,47
1,37
...........
12
1,51
1,48
...........
13
1,56
1,60
14
1,58
1,65
15
1,60
1,70
16
1,62
1,73
17
1,63
1,76
18
1,64
1,77
...........
19
1,65
1,79
...........
3
20
1,65
1,79
...........
4
........... ........... ........... ...........
...........
1
...........
2
...........
Chapitre
...........
5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
69
1
Chapitre
2
3 4 5 6
70
La matière dans tous ses états
6. Analyse de graphiques a. Évolution du nombre de naissance NOMBRE DE NAISSANCES PAR AN 40
ÉVOLUTION DU NOMBRE DE NAISSANCES DE 1800 À NOS JOURS (VILLAGE ARDENNAIS)
35 30 25 20 15 10 5
TEMPS (Années)
0 1803 1823 1843 1863 1883 1903 1923 1943 1963 1983 2003
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Évolution de températures journalières Ce graphique représente les températures relevées dans la cour de l’école pendant une journée de cours TEMPÉRATURE (°C)
ÉVOLUTION DE LA TEMPÉRATURE DE L’AIR ENTRE 10H ET 17H (LE 15 JANVIER)
+1
0
1 2
Chapitre
-1
TEMPS (H) -2
10
11
12
13
14
15
16
17
3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages
71
■■ Quelles informations trouves-tu sur l’axe horizontal et l’axe vertical ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Quelle est la température minimale et à quelle heure a-t-elle été mesurée ? ................................................................................. ■■ Quelle est la température relevée à 17h ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ À quelle heure la température était-elle de 0°C ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Entre 12h et 14h, quel est l’écart de température enregistré ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Pose une question nouvelle sur ce graphique et réponds-y. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
c. Extension Imagines cinq questions dont deux ayant trait à la comparaison des deux courbes. Note-les dans la farde et réponds-y. MASSE (g)
60
ÉVOLUTION DE LA MASSE DU BLANC ET DU JAUNE D’UN ŒUF DE POULE ET DE L’EMBRYON
JA
UN
50
E
+
BL
AN
40
C
DE
L’Œ
UF
1
Chapitre
2
EM BR YO
N
30 20 10
TEMPS (Jours) 0 1
5
10
3 4 5 6
72
La matière dans tous ses états
15
20
XIV
SAVOIRS À INTÉGRER
Remarque : il n’est pas nécessaire de prendre comme origine des axes la valeur « zéro ». Tu peux utiliser la plus petite des valeurs et ainsi translater cet axe. Applique cette remarque au graphique « évolution de la masse de Laura » et réalise le nouveau graphique dans la farde. MASSE (KG)
Axe vertical : représente la 2e variable
7
Valeurs repères
5
ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA
6
4
Ligne brisée: courbe reliant les points obtenus
3 Graduations des axes: tenir compte de la place disponible et des valeurs extrêmes
Titre : sujet traité
Grandeur mesurée et son unité
2
ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg
Grandeur mesurée et son unité
1 ÂGE (MOIS) 0 0
1
2
3
Valeurs repères
4
5
6
7
Axe horizontal: représente la 1re variable
FLASH SPÉCIAL Le principe de la sorbetière
Pour faire glacer la crème, les liqueurs et les fruits, on se sert pendant l’été, dans les offices, et chez les limonadiers, de la glace qu’on a gardée dans des souterrains. Si on l’employait seule, elle ne pourrait point faire geler l’eau pure, ni à plus forte raison des matières grasses, chargées de sucre. On est donc dans l’usage de la refroidir artificiellement, en y mêlant quelque sel ; celui qu’on emploie le plus communément est le sel qu’on tire de la mer, ou des mines, pour assaisonner les aliments ; on en met environ une partie contre deux de glace pilée, on mêle promptement l’un avec l’autre, et l’on y plonge un récipient de fer blanc ou d’argent qui contient la liqueur qu’on veut faire glacer.
Dans cette expérience moderne, un récipient refroidi par l’extérieur montre bien que l’eau gèle le long des parois. Quand on veut hâter cette congélation, il faut agiter continuellement le vaisseau (récipient), et ratisser la glace à mesure qu’elle s’attache aux parois intérieures, afin que les parties qui sont vers le centre, changent de place à leur tour et viennent à l’endroit où il règne le plus grand froid. Ces mouvements procurent un autre avantage ; ils empêchent que la liqueur qui se gèle ne se convertisse en glaçons, et ils ne lui laissent prendre que la consistance de la neige.
1 2
Chapitre
Fabrication des sorbets autrefois
3 4
Extraits du texte de l’abbé Nollet (les leçons de physique expérimentales éditées en 1743)
5 6 XIV. Savoirs à intégrer
73
1 2
Chapitre 3 4
La nutrition
5 6 Ce chapitre propose une double vision de la nutrition : d’une part, la nutrition animale, et d’autre part, la nutrition humaine. L’étude de la nutrition animale propose une première distinction entre proies et prédateurs pour ensuite se concentrer sur la nutrition chez quelques animaux en particuliers. Ces différentes notions, une fois acquises, te permettront de réaliser et d’apprendre ce que sont une clé dichotomique et une chaîne alimentaire. La nutrition humaine sera, quant à elle, étudiée sous tous ses aspects : de l’appareil digestif en général aux différents rôles du mécanisme de déglutition, de l’œsophage, de l’estomac, de l’intestin grêle et du gros intestin.
I
Situation-problème
Les pratiques agricoles modernes ont non seulement un impact écologique (raréfaction d’espèces, pollution de la nappe phréatique par les engrais, destruction des espèces pouvant entrer en compétition avec l’agriculture, …) mais aussi des coûts élevés. Comment modifier cet impact écologique en créant les conditions d’un équilibre qui favorise l’installation et le maintien d’organismes vivants (diversités végétale et animale, ressources alimentaires, etc.) ?
II
Proies et prédateurs
Il existe de nombreux animaux (pucerons, acariens, doryphores, limaces, rongeurs, …) qui sont responsables de dégâts portant préjudices aux agriculteurs. C’est ainsi que : • Les pucerons comptent parmi les plus importants ravageurs des plantes en milieu tempéré. Les grandes cultures leur offrent d’immenses espaces où ils peuvent se nourrir, se reproduire et provoquer des dégâts sérieux. • Quant aux doryphores, tant à l’état adulte qu’à l’état larvaire, ils peuvent anéantir des champs entiers de pommes de terre. • La punaise adulte se nourrit de nombreux types de légumes, y compris le haricot, le céleri, l’aubergine, la laitue, le brocoli, le chou-fleur, le poivron, la pomme de terre et la tomate. Elle cause des ravages pendant presque toute la saison de croissance, injectant dans les plants de la salive toxique qui provoque des taches et la décomposition des fleurs et des fruits. Ces blessures ouvrent la porte à diverses maladies. • Quant aux rongeurs, dont notamment le grand campagnol, ils ont un réseau de galeries très complexe. Très nuisibles, ils mangent toute la végétation souterraine, surtout les oignons de tulipe, les carottes, sans négliger les poireaux, les fraisiers, le persil, etc. Alors pour lutter contre ces ravageurs, l’homme peut utiliser une lutte biologique et notamment garantir la présence : • de carabidés adultes Ceux-ci incluent dans leur régime des insectes ravageurs tels que les pucerons, les limaces, les mouches, … Ce sont des espèces opportunistes et voraces. 1 2
• de staphylins Polyphages, ils se nourrissent de détritus de végétaux et d’animaux, de larves, de pupes de mouches. Ils sont utiles soit pour le sol, en fouissant et en aérant, soit comme prédateurs de larves indésirables, d’acariens, voire même de pucerons près du sol.
Chapitre
3
4 5 6
76
La nutrition
• de mésanges charbonnières Un couple de mésanges apporte de 6 à 9 000 chenilles (pucerons, piéride, noctuelle, etc.) à ses poussins et en capture autant pour sa consommation. Cela représenterait 30 kg de chenilles par an. Elle se nourrit aussi d’insectes, d’araignées et de graines.
• de chouettes hulottes Elle dévore en moyenne 2 190 proies par an dont 45 % de mulots, 20 % de campagnols, 10 % de taupes, …
• de micro-organismes Les micro-organismes (les bactéries et les champignons microscopiques) assurent la décomposition des feuilles mortes et les racines des arbres en éléments nutritifs facilement assimilables par les plantes comme l’azote et le phosphore. Sur base du document que tu viens de lire, complète le tableau suivant. Vivants
Vivants ingérés
Les micro-organismes (bactéries, …) Le staphylin
Le puceron La mésange charbonnière Le grand campagnol
La chouette hulotte
1 2 3
Chapitre
La punaise
Le carabidé adulte
4 5 6 II. Proies et prédateurs
77
Lis attentivement les définitions suivantes. Prédateur : animal qui chasse ce qu’il mange (les proies). Proie : animal qui a été chassé pour servir d’aliment à d’autre(s). Concurrent alimentaire : vivant qui rivalise pour l’accès à une même ressource alimentaire. Décomposeur : il transforme les matières mortes (plantes ou animaux) et les restituent à la nature sous la forme d’éléments minéraux. Détritivore : désigne ce qui se nourrit de détritus organiques animaux et/ou végétaux. Ils fragmentent la matière organique afin que les autres organismes puissent l’utiliser à leur tour. Maintenant complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat (proie, prédateur, concurrent alimentaire, …) : Les micro-organismes
sont des . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les feuilles mortes
La chouette hulotte
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les rongeurs
Les acariens
sont des . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les staphylins
La mésange charbonnière est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour le carabidé adulte Le staphylin
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les détritus de végétaux
Le staphylin
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les acariens
La limace
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour le carabidé adulte
III
Solution à la mise en situation
Pour y parvenir, l’homme doit faire appel à l’agroforesterie. Chaque vivant doit, pour se maintenir, pouvoir s’alimenter, …, se reproduire pendant tout son cycle de vie. Cela suppose la présence de ressources alimentaires (minéraux, végétaux, pollens, fruits, proies animales) tout au long des saisons, la présence de zones refuge et de corridors de circulation pour garantir la reproduction et le brassage génétique. En bref, l’agroforesterie associe sur un même espace des arbres et des cultures. Des arbres qui produisent (bois, fruits, fourrage, etc.) en complément de la culture agricole et qui protègent (brise-vent, ombrage, qualité de l’eau, zone refuge, etc.).
1 2
Chapitre
3
4
IV
D’autres proies et prédateurs
Le phytoplancton et le zooplancton qui s’en nourrit sont consommés par des gammares, des éphémères, des phryganes lesquels engraissent divers poissons dont des gardons et surtout des truites que l’on pêche à la mouche. Néanmoins, on peut la remettre à l’eau car cela permet au couple de loutres qui fréquentent ces lieux de tenter aussi leur chance sans oublier le héron cendré qui est également très friand de cette proie.
5 6
78
La nutrition
Sur base de ce document, complète le tableau suivant. Animaux
Vivants ingérés
Zooplancton
Gammares
Éphémères
Phryganes
Gardons
Truites
Loutres
Héron cendré
Complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat. La loutre
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour
le héron cendré
La phrygane
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour
le zooplancton
Le héron cendré
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour
le gardon
Le zooplancton
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour
l’éphémère
Le gammare
est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour
la phrygane 1 2
Chapitre
3
4 5 6 IV. D’autres proies et prédateurs
79
V .
Une clé dichotomique
Définition et exemple de clé dichotomique
Pour la réaliser, il faut déterminer des caractères (ou attributs) qui permettront de répartir tous les vivants étudiés selon la présence ou l’absence de cet attribut. Le choix du critère doit dépendre du projet de classement. À la fin, on obtient l’identification de chaque vivant. Voici un exemple de clé dichotomique. Il s’agit de classer un perroquet, une grenouille, une tortue, une truite et un cheval. Pour ces vertébrés, les attributs ou caractères retenus sont : • La peau recouverte de poils ou non, • La présence de plume ou non, • La peau nue ou recouverte d’écailles, • Les écailles soudées ou non soudées. Présence de plumes
LE PERROQUET
Peau non recouverte de poils Peau nue LA GRENOUILLE
Sans plume
Écailles soudées LA TORTUE Peau recouverte d’écailles
VERTÉBRÉS
Écailles non soudées
Peau recouverte de poils
1 2
Chapitre
3
4 5 6
80
La nutrition
LA TRUITE
LE CHEVAL
À toi de jouer
.
Lis les cartes d’identité de ces animaux pour choisir les attributs adéquats afin d’élaborer une clé dichotomique basée sur le régime alimentaire. « Cartes d’identité » de ces vivants
La pipistrelle (chauve-souris)
Taille : tête et corps de 3,6 à 5,1 cm. Envergure : 18 à 24 cm. Poids : 3,5 à 8 g. Pelage dorsal brun roussâtre. Face ventrale brun jaunâtre. Corps recouvert de poils. Pattes et queue dépourvues de poils. Mise-bas à partir de la 2e année de la mi-juin au début de juillet après une gestation de 6 à 7 semaines (mammifère). Nourriture : capture de petits insectes.
L’hirondelle des fenêtres
Taille : corps de 13,5 à 15 cm. Envergure : 26 à 29 cm. Poids : 18,3 g en moyenne. Le plumage au-dessus : noir, avec des reflets bleutés luisants. Le croupion : blanc. Les parties inférieures du corps : blanches, y compris le dessous des ailes. Les yeux : bruns. Le bec : entièrement noir. Corps et membres supérieurs : recouverts de plumes. Ponte de 3 à 6 œufs qu’elle couve durant 14 à 15 jours. Nourriture : capture d’insectes de petite taille.
La chouette effraie
Taille : corps de 34 à 39 cm. Envergure : 90 à 95 cm. Poids : 415 g en moyenne. Masque facial : blanc en forme de cœur. Corps et membres supérieurs : recouverts de plumes. Pattes : longues et couvertes de plumes blanches. Doigts puissants aux serres bien développées. L’iris de l’œil : noir. Ponte de 4 à 13 œufs qu’elle couve durant 30 à 32 jours. Nourriture : petits mammifères et parfois des petits oiseaux, belettes ou lapins.
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Chapitre
Vivants
4 5 6 V. Une clé dichotomique
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Vivants
« Cartes d’identité » de ces vivants
Le loup gris
Très grande variabilité du loup gris. Poids : 16 à 50 kg pour la femelle et 20 à 70 kg pour le mâle Hauteur au garrot : de 66 à 81 cm. Longueur du museau jusqu’à l’extrémité de la queue : en moyenne de 1,65 m pour le mâle et 1,59 m pour la femelle. Robe composée le plus souvent d’un mélange de poils gris assombris de poils noirs. Cependant, des individus peuvent être entièrement noirs ou blancs. Denture : celle de l’adulte est de 42 dents dont les crocs peuvent atteindre 6 à 9 cm de longueur. Mise bas entre mars et juin, au terme d’une gestation de 61 à 63 jours (mammifère). Nourriture : chevreuils, cerfs, daims, chamois, sangliers, bisons, élans, rennes, volailles, renardeaux, ânes, …
Le cheval
Très grande variabilité du cheval. Poids : le cheval de selle adulte pèse en moyenne 500 kg, les plus lourds des animaux de trait peuvent atteindre 1 200 kg. Hauteur au garrot : de 0,90 m à 1, 70 m. Robe : de couleur très variée. Ces couleurs vont du noir au blanc en passant par toutes les gammes du « marron ». Denture : à l’âge adulte, le cheval mâle a 40 dents. La jument en a 36. Entre les dents de l’avant et celles situées à l’arrière, se trouve un espace sans dent : la barre. Durée de gestation est en moyenne de onze mois (entre 320 et 340 jours) (mammifère). Nourriture : il digère les fibres végétales qui proviennent de l’herbe et du foin.
L’escargot (terrestre du jardin)
Corps : mou, sans squelette portant une coquille hélicoïdale. Tête : elle porte quatre tentacules. Deux petits tentacules servent à palper le sol. Les deux grands tentacules portent les yeux. Reproduction : tous les escargots terrestres sont hermaphrodites, produisant spermatozoïdes et ovules. Nourriture : il est phytophage (qui mange des végétaux). Il possède une langue couverte d’aspérités très dures, disposées en rangées régulières (la radula).
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Chapitre
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La nutrition
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Chapitre
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V. Une clé dichotomique
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VI
LA NUTRITION CHEZ QUELQUES ANIMAUX
A. Mise en situation 1. Article de presse Le fabuleux scandale révélé à la une du journal « Les animaux parlent aux animaux » a fait sensation dans toute la campagne. Voici un extrait de ce reportage signé par le célèbre Jack Belette.
Roger Lapin en public « … En public, M Roger Lapin nous offre sa bonne tête, grignotant avec distinction ces quelques fleurs tout en charmant les passantes de ses beaux yeux sombres. … ».
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Chapitre
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La nutrition
Roger Lapin en privé « …. Par contre, quand il se croit à l’abri des regards, il se penche vers l’avant le regard fourbe, glisse la tête jusqu’à ses fesses qu’il flaire ! Repoussant encore les limites du savoir-vivre, il place la bouche contre son anus et se met à déguster lentement quelques crottes ! En pleine période électorale, en voilà un qui risque fort de perdre les voix de nombreux partisans. » J. Belette - Grand reporter
2. Droit de réponse M. Roger Lapin, relativement excédé, répond aux accusations et exige un droit de réponse dans le même journal. En voici un extrait :
3. Synthèse .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... .......................................... ..........................................
« … En aucune façon, je ne mange des crottes ; ce soi-disant journaliste préfère inventer un scandale à partir de photos prises à la sauvette plutôt que de s’intéresser à la réalité scientifique. En effet, ce que je déguste avec soin sont des CAECOTROPHES : ces petites masses onctueuses sont bourrées de vitamines et de protéines. Il serait dommage de les laisser se perdre dans la nature car elles m’ont permis de grandir plus vite et de mieux résister aux maladies. Nous possédons, dans notre famille, un très long Caecum (relié à l’intestin) en forme de cul-de- sac où des milliards de bactéries spécialisées nous fabriquent ces fameux caecotrophes. Après un deuxième passage dans l’appareil digestif, les petites crottes sèches, rondes que je libère n’ont plus rien en commun avec les caecotrophes : c’est pourquoi je ne les mange pas… En conclusion, si je pratique de la sorte, ce n’est ni par indécence, ni par manque de respect envers autrui, mais bien afin de rester en pleine forme pour servir au mieux mes concitoyens ! ». Roger Lapin
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B. Le lapin : un herbivore Exploite les documents proposés et réalise une synthèse sur les adaptations au mode de nutrition. 1
1. La denture
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La formule dentaire Chaque mâchoire présente une symétrie bilatérale (on retrouve, par mâchoire, le même nombre du même type de dents à gauche et à droite). Il suffit donc de considérer une demi-mâchoire supérieure et une demi-mâchoire inférieure. Chaque type de dent sera représenté par une lettre : I pour les incisives, C pour les canines, PM pour les prémolaires et M pour les molaires.
Chapitre
3
4 5 6
VI. La nutrition chez quelques animaux
85
Pour rappel (voir école primaire), les incisives coupent, les canines percent et déchirent, les prémolaires et les molaires broient. Devant cette lettre, le numérateur de la fraction indiquera le nombre de ce type de dent à la demi-mâchoire supérieure et le dénominateur le nombre de dents de ce type à la demi-mâchoire inférieure. Chez le lapin, la formule dentaire est la suivante :
Denture du lapin
prémolaire molaire barre incisive
condyle
molaire
prémolaire
2 I + 0 C + 3 PM + 3 M 1 0 2 3 Ceci signifie que le lapin possède à la demi-mâchoire supérieure : 2 incisives, pas de canine, 3 prémolaires et 3 molaires. De plus, on peut remarquer qu’il a, par exemple, une prémolaire en moins à la demi-mâchoire inférieure. En tout, il a donc 16 dents à la mâchoire sup. et 12 à la mâchoire inf., ce qui lui fait 28 dents. Un espace dépourvu de dent s’appelle une BARRE. Les dents du lapin sont à croissance continue. Il les use constamment en rongeant des racines, des écorces ou même du bois : c’est pour cela qu’on dit de lui qu’il est un RONGEUR. Si, par accident, une incisive ne s’usait plus (si la dent correspondante est cassée par exemple), la croissance de cette dent serait telle que le lapin ne pourrait plus se nourrir et il pourrait mourir.
2. L’appareil digestif Le lapin possède un CAECUM (l’équivalent de notre appendice) très long. Les aliments effectuent un premier parcours dans l’appareil digestif. Ils séjournent quelques heures dans le caecum puis sont expulsés sous forme d’excréments mous et humides : les caecotrophes. Le lapin les avale dès leur sortie et le deuxième trajet dans l’appareil digestif permet d’effectuer une seconde digestion afin d’extraire un maximum de nutriments (la nourriture végétale étant peu riche). Cette deuxième digestion aboutit à la formation de petites crottes sèches et rondes.
3. La valeur nutritive des végétaux 1 2
100 g de feuilles de salade ou d’herbe apporte 160 KJ. Par comparaison, la viande (la chair animale, les muscles) fournit 800 KJ pour 100 g, ce qui signifie que la viande est une nourriture CINQ fois plus riche que la salade ou l’herbe.
Chapitre
3
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La nutrition
4. Synthèse
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C. La vache, un autre herbivore Afin de bien mettre en place les compétences développées dans l’étude du lapin, nous te proposons de réaliser le même travail avec un autre herbivore : la vache.
1. La denture Formule dentaire Les prémolaires et les molaires sont à croissance continue. 0 I + 0 C + 3 PM + 3 M 3 1 3 3 molaire
prémolaire
condyle
canine
incisive
barre
molaire
prémolaire
crâne de bœuf
2. La rumination Document 1 ➞➞La vache broute 1 2
Chapitre
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4 5 6 VI. La nutrition chez quelques animaux
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Document 2 ➞➞La vache rumine
bouche
Document 3 L’estomac à quatre poches de la vache
herbe œsophage feuillet caillette
panse
bonnet
intestin
1 2
Chapitre
3
La vache ingurgite une grande quantité d’herbe qu’elle stocke dans la panse (capacité allant jusque 200 litres). Là, durant quelques heures, l’herbe est transformée en une bouillie par des bactéries qui commencent la digestion. Cette bouillie passe par le bonnet où elle va former des petites pelotes qui remontent jusqu’à la bouche par l’œsophage.
L’animal au repos, souvent couché, commence à ruminer : une mastication soignée de ces pelotes par les prémolaires et les molaires (véritables meules qui broient) va les transformer en une bouillie très fluide ayant l’aspect d’une purée d’épinards. Elle est avalée et emprunte, vu sa fluidité, la gouttière œsophagienne pour se rendre dans le feuillet qui termine la trituration et arrive dans la caillette qui est la poche qui fabrique le suc gastrique.
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Quand elle est en prairie, la vache broute l’herbe : sa langue entoure une touffe d’herbe (comme une main) qui est pincée entre les incisives et la gencive supérieure ; quand la vache relève la tête, l’herbe est coupée et avalée sans mâcher.
La nutrition
Avant d’arriver dans l’intestin, l’herbe a donc subi un long travail de trituration avec l’aide de bactéries afin de préparer au mieux l’extraction des nutriments d’une nourriture (l’herbe) peu riche. Cette capacité à stocker rapidement une grande quantité de nourriture puis à la digérer à l’abri est un moyen de défense contre les prédateurs : c’est durant la prise de nourriture que l’animal est le plus vulnérable. Ainsi, la vache sera protégée tandis que la gazelle, dans la savane africaine, n’aura pas cette chance et sera plus vulnérable.
3. Synthèse
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D. Le chat : un carnivore 1. Régime alimentaire ■■ A nalyse des photographies : quelle information te fournissent ces deux photos ? ....................................................... ....................................................... ....................................................... ....................................................... ■■ Q ue peux-tu dire au sujet du régime alimentaire du chat ?
1 2
.......................................................
3
....................................................... .......................................................
Chapitre
.......................................................
4 5 6 VI. La nutrition chez quelques animaux
89
2. Squelette de la tête ■■ D écode le schéma du squelette de la tête du chat, établis la formule dentaire et réponds aux questions. prémolaire canine
Formule dentaire
molaire incisive
condyle transversal
molaire
................................
prémolaire canine
■■ Quelles différences relèves-tu entre la formule dentaire du chat et celles du lapin et de la vache ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
■■ Regarde attentivement les dents du chat : quelles sont les dents les plus développées ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
■■ Mets en relation ces analyses et la nature du régime alimentaire du chat. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
3. Synthèse
1
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2
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Chapitre
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La nutrition
E. Le cochon : un omnivore 1. Compte-rendu d’excursion Lis l’article ci-contre, tiré d’un rapport de visite d’une ferme par un groupe d’élèves. ■■ Les cochons ont-ils une nourriture bien spécifique ? ������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������ ■■ L e terme OMNIVORE vient du latin omnis (tout) et vorare (dévorer) ; peut-on qualifier le cochon d’omnivore ? Justifie ta réponse.
« … Pendant la visite de la ferme, à notre sortie de l’étable, nous avons vu l’épouse du fermier apporter aux deux cochons les restes du repas de notre groupe : des bouts de jambon, des pelures de pommes et d’oranges, des biscuits, quelques tartines au fromage, un peu de salade, … Ils ont tout englouti en quelques minutes, ce qui a fait dire à la fermière : ces deux-là, on peut leur donner n’importe quoi à manger, tout leur semble bon ! ».
������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������
2. Squelette de la tête Voici la denture du cochon : établis sa formule dentaire et précise si elle est bien adaptée à son régime alimentaire. Formule dentaire .................................. molaire prémolaire canine incisive condyle
3. Synthèse
molaire
prémolaire
canine
incisive
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1
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Chapitre
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VI. La nutrition chez quelques animaux
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F. Tableau comparatif 1. Analyse d’un document ■■ A vant de comparer ces différents animaux, quels enseignements te sont fournis par les données suivantes (rappelle-toi la valeur nutritive des aliments de ces animaux) ? ■■ Données La longueur de l’intestin du chat vaut 5 fois la longueur de son tronc. La longueur de l’intestin du lapin vaut 16 fois la longueur de son tronc. La longueur de l’intestin de l’homme vaut 8 fois la longueur de son tronc. Le tigre possède un intestin long de 6 m pour une masse de 200 kg. Le mouton possède un intestin long de 20 m pour une masse de 50 kg. L’homme possède un intestin long de 7 m pour une masse de 70 kg. ■■ Tes enseignements
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2. Synthèse
Type de nourriture 1 2
Chapitre
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Valeur nutritive
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La nutrition
LAPIN
VACHE
CHAT
COCHON
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Denture
Appareil digestif
Classification
VII
LAPIN
VACHE
CHAT
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UTILISE TES APPRENTISSAGES
A. Le mode de nutrition du renard 1. Questionnement Exploite les documents suivants en répondant aux questions. ■■ Q uelle information la photographie te fournit-elle sur le mode de nutrition du renard ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 1
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Chapitre
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4 5 6 VII. Utilise tes apprentissages
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■■ L a denture du renard t’en apporte-t-elle la confirmation ? Pourquoi ?
carnassières
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canines
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maxillaire droit
molaires
prémolaires
incisives
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2. Synthèse
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B. Surprise-surprise 1. Analyse d’un document Une étude détaillée de l’alimentation du renard a été réalisée sur une période de 2 ans : l’observation du renard et l’analyse de ses excréments ont donné les résultats suivants. ■■ Quelles informations surprenantes ces résultats révèlent-ils ? ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ 1
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Chapitre
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La nutrition
Pour 100 g d’aliments consommés, – au printemps, on trouve : 80 g de petits mammifères, 7 g d’oiseaux, 5 g d’insectes et 8 g de fruits ; – en été : 30 g de petits mammifères, 7 g d’oiseaux, 13 g d’insectes et 50 g de fruits ; – en automne : 37 g de petits mammifères, 5 g d’oiseaux, 8 g d’insectes et 50 g de fruits ; – en hiver : 80 g de petits mammifères, 20 g de fruits.
■■ Présente ces résultats sous forme de diagrammes circulaires (voir Chap. I, III).
2. Synthèse
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FLASH SPÉCIAL Recherche d’autres animaux qui diversifient leur alimentation selon les opportunités
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4 5 6 VII. Utilise tes apprentissages
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VIII
LA CHAÎNE ALIMENTAIRE
A. Situation-problème Se croyant à l’abri, un lapin grignote une feuille de pissenlit. Soudain, un renard surgit, lui croque la nuque et disparaît dans le sous-bois pour le « finir ». Bien repu, il s’endort. Il est brusquement réveillé au crépuscule quand les hurlements de trois loups affamés lui percent les tympans. Les loups l’attrapent à la gorge, le tuent et le dévorent (voir photo ci-contre). Mais que mange le pissenlit et qui mange le loup ? ? ?
B. La nutrition végétale Document Décode le document suivant et établis une synthèse.
LUMIÈRE DIOXYDE DE CARBONE
EAU
SELS MINÉRAUX
Synthèse
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3
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Chapitre
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4
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La nutrition
C. La nutrition animale et la notion de biomasse 1. Émission de télévision Tu connais le mécanisme et le but de la digestion. Utilise ces savoirs pour expliquer ce que veut dire le petit garçon dans sa réponse à la journaliste. Lors d’une émission scientifique à la télévision, la présentatrice posa la question suivante à un petit garçon de 6 ans : « Le lapin mange des pissenlits, la vache aussi : qu’en font-ils ? ». Il répondit, plein de bon sens : « Avec le pissenlit, le lapin fait du lapin et la vache fait de la vache ! ».
Supposition ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������
2. Notion de biomasse Dans une exploitation agricole, des scientifiques ont effectué des mesures de masse sur des lapins :
■■ Q uelle masse de lapin a été fabriquée, en un mois, à partir d’une tonne de fourrage ?
• 01/05 : 600 lapins ont une masse globale de 1280 kg. Ils reçoivent pendant un mois deux tonnes de fourrage (herbe séchée).
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• 31/05 : on pèse à nouveau les 600 lapins : masse totale = 1520 kg.
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������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Quel est le pourcentage de rendement de cette fabrication ?
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1
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4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire
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3. Synthèse ■■ S i nous définissons la biomasse comme étant la masse de vivants considérés (dans ce cas-ci la masse de lapin), propose une synthèse.
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D. Représentation pyramidale de la chaîne alimentaire 1. Analyse de documents Tes nouvelles connaissances vont te permettre d’analyser le document que voici.
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La nutrition
Dans la nature, le pissenlit (ainsi que les arbres, les plantes, et en général, tous les végétaux) est appelé PRODUCTEUR car il produit de la matière organique à partir de substances minérales. Un petit rongeur (le lapin) le grignote, et le voici baptisé consommateur de premier ordre. Croqué par le renard, ce dernier devient un consommateur de second ordre. Enfin, le loup qui dévore le renard sera un consommateur principal car personne ne le consomme (il termine la chaîne). On dit qu’il n’a pas de prédateur. Dans la nature, il y a beaucoup plus de producteurs que de consommateurs. Pourquoi ? Un loup a besoin, pour se nourrir, d’environ un renard tous les 4 jours. Chaque jour, un renard capture 20 petits rongeurs. Chaque petit rongeur grignote, en 24 h, 80 g de végétaux divers. Voilà pourquoi les chaînes alimentaires ont cette forme de pyramide car à chaque niveau, la biomasse diminue.
2. Synthèse
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4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire
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Une nuit mouvementée dans le jardin. Un bébé sauterelle jouait suspendu à la tige d’une plante dont il venait de grignoter une feuille. Tout innocent, il ne vit pas les crochets de l’araignée se plonger dans son thorax : le petit corps se contorsionna, mais les horribles crocs lui arrachèrent la tête et fouillèrent l’abdomen avidement. Tout à son repas, elle n’aperçut pas une silhouette gigantesque et sombre qui s’approchait d’elle par derrière. Serrant encore le petit corps entre ses pattes, l’araignée disparut à tout jamais dans la bouche du crapaud, après un bref combat. Tout fut réglé en quelques secondes, quand quelque chose d’énorme tomba du ciel, comme la foudre. Le crapaud sentit un souffle fatal dans son dos, eut à peine le temps de se retourner qu’il se balançait déjà dans les airs entre les serres d’un vieux hibou.
3. Situation nouvelle Lis le texte ci-contre et établis la chaîne alimentaire dont il est question. ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������
E. Les détritivores 1. Analyse de documents Tu connais maintenant la réponse à la première question posée dans la situation-problème. Mais que deviennent les loups quand ils meurent, ainsi que tous les vivants sans prédateur ? De plus, tous les vivants produisent des déchets (crottes de lapin, bouses de vache, poils qui tombent, feuilles mortes…). Comment se fait-il que la Terre ne soit pas un gigantesque dépôt de cadavres, d’excréments et autres feuilles mortes ?
Document 1 Sur ce cliché, les bousiers, petits insectes, poussent une boulette d’excréments (une petite crotte …) dont ils se nourrissent. 1 2
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La nutrition
Document 2 Le lombric Le lombric entraîne dans sa galerie une feuille morte qu’il s’apprête à manger.
2. Analyse de documents. Réponds à la question posée ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
F. Les décomposeurs 1. Documents Document 1 Champignons sur bouse de vache Ces deux champignons se développent sur une bouse de vache qui leur sert de nourriture.
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Chapitre
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4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire
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Document 2 Après le passage des bousiers, des lombrics et des champignons, les cadavres, les excréments et autres déchets provenant d’organismes vivants sont littéralement dévorés par des bactéries présentes en très grand nombre (par ex., dans 1 cm3 de terre, on en trouve plusieurs millions !). Celles-ci les transforment en matières minérales qui sont remises à la disposition des végétaux. Ces vivants (champignons, bactérie, …) au rôle ingrat, mais capital, sont appelés les décomposeurs.
2. Analyse de documents ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
IX
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Chapitre
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Savoirs à intégrer
Une chaîne alimentaire est une représentation des relations alimentaires au sein d’un milieu de vie. Cette représentation montre une suite d’êtres vivants dans laquelle chacun est mangé par le suivant. Chaque être vivant d’une chaîne alimentaire en constitue un maillon. Les producteurs sont les végétaux. Ils fabriquent de la matière organique à partir d’eau, de substances minérales et de dioxyde de carbone grâce à l’énergie apportée par la lumière du soleil. Ce sont donc les seuls êtres vivants qui ne se nourrissent pas d’autres êtres vivants. Les producteurs représentent le premier maillon de la chaîne alimentaire. Les herbivores comme le lapin (ou la vache) sont des animaux qui se nourrissent majoritairement de végétaux. Ils représentent le deuxième maillon de la chaîne alimentaire : ce sont les consommateurs de premier ordre (primaires). Les carnivores comme le chat sont des animaux qui se nourrissent majoritairement d’autres animaux vivants. Ils forment le troisième maillon de la chaîne alimentaire : ce sont les consommateurs de deuxième ordre (secondaires). Dans beaucoup de milieux de vie, on rencontre également des consommateurs de troisième ordre, animaux qui se nourrissent de carnivores. Les omnivores sont des animaux qui se nourrissent d’aliments variés. Ils profitent des ressources qui sont à leur disposition : ce sont des animaux opportunistes. Ils n’ont pas de place définie dans une chaîne alimentaire. Une chaîne alimentaire commence toujours par un producteur et se termine par un consommateur. Elle peut posséder jusqu’à 5 maillons. Quand on avance dans une chaîne alimentaire, les individus deviennent généralement de plus en plus grand et de moins en moins nombreux. Un réseau alimentaire montre les liens qui existent entre différentes chaînes alimentaires. En effet, une même espèce peut occuper des places différentes dans des chaînes alimentaires différentes. Cette espèce constitue alors un maillon commun à chacune de ces chaînes qui constituent ensemble un réseau alimentaire.
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La nutrition
Prédateur : animal qui chasse ce qu’il mange (les proies). Proie : animal qui a été chassé pour servir d’aliment à d’autre(s). Concurrent alimentaire : vivant qui rivalise pour l’accès à une même ressource alimentaire. Décomposeur : vivant qui transforme les matières mortes (plantes ou animaux) et les restituent à la nature sous la forme d’éléments minéraux. Détritivore : vivant qui se nourrit de détritus organiques animaux et/ou végétaux. La clé dichotomique Il faut déterminer des caractères (ou attributs) qui permettront de répartir tous les vivants étudiés selon la présence ou l’absence de cet attribut. Le choix de l’attribut doit dépendre du projet de classement. À la fin, on obtient l’identification de chaque vivant. Une chaîne alimentaire se présente généralement comme suit : Producteur
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Consommateur premier ordre
¨
Consommateur deuxième ordre
¨
Consommateur … ordre
Par « cycle de la matière », on désigne le fait que la matière qui constitue les organismes vivants est continuellement remise en circulation. Ce sont les décomposeurs qui assurent cette remise en circulation. Ils n’ont donc pas de place dans une chaîne alimentaire. Représentation d’un modèle de cycle alimentaire :
Énergie lumineuse
LUMIÈRE
MATIÈRE ORGANIQUE
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CONSOMMATEURS
DÉCOMPOSEURS
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PRODUCTEURS
MATIÈRE MINÉRALE
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SELS MINÉRAUX
5 6 IX. Savoirs à intégrer
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X
La digestion
A. Appareil digestif ■■ T u as déjà, à l’école fondamentale, découvert l’appareil digestif. Dessine-le comme tu l’imagines dans la farde. ■■ Corrige ton schéma à l’aide du texte qui suit et confronte-le avec le schéma présenté ci-dessous. ■■ Enfin, établis une légende.
Voile du palais 3 14
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3 Epiglotte
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Diaphragme
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Cæcum 12
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Légende
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La nutrition
breux replis en forme de lamelles : les villosités intestinales qui augmentent considérablement la surface interne de l’intestin. Le gros intestin est un tube bosselé de 10 cm de diamètre et de 1,5 m de long. En son début se situe un petit organe en forme de cul-de-sac, l’appendice, dont l’inflammation provoque l’appendicite. Il se termine par une partie lisse, le rectum, qui aboutit à la sortie : l’anus. Outre la salive, le suc gastrique et le suc intestinal, l’appareil digestif produit d’autres substances digestives à l’aide de glandes telles que : – le foie, la plus volumineuse glande du corps humain située du côté droit, qui sécrète la bile : celle-ci s’accumule dans une poche appelée vésicule biliaire. À chaque passage d’aliments au début de l’intestin grêle, cette poche se contracte et envoie un peu de bile qui se d éverse sur eux. – le pancréas qui, situé sous l’estomac à gauche, déverse au même endroit que la vésicule biliaire son suc pancréatique. L’appareil digestif est donc constitué d’un tube digestif et de glandes (foie, pancréas) où les aliments ne passent pas, c’est pourquoi on les qualifie de glandes annexes.
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Chapitre
Le tube digestif comprend : la cavité buccale, le pharynx, l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin. La cavité buccale abrite la langue, organe musculaire très mobile tapissé de papilles gustatives. C’est l’entrée de l’appareil digestif : on y broie la nourriture à l’aide des dents et la salive, fabriquée par les glandes salivaires, imprègne les aliments. Le pharynx est un carrefour où se croisent les voies digestives et respiratoires. Lors de la déglutition, la luette ferme la sortie vers les fosses nasales et l’épiglotte ferme le passage vers la trachée-artère : la bouillie alimentaire doit donc se diriger vers l’œsophage (prononce « ésophage »). L’œsophage est un conduit reliant le pharynx à l’estomac. Les aliments sont « poussés » vers l’estomac grâce à des petits muscles « automatiques » (tu peux donc manger couché, mais tu ne vis plus au temps des Romains !). L’estomac est une poche de 1,5 litre en forme de J. Sa muqueuse contient de nombreuses petites glandes qui sécrètent le suc gastrique. Les aliments y séjournent une durée variant de 1 h à 5 h : ils y sont lentement malaxés avec le suc gastrique. L’intestin grêle est un tube cylindrique de 3 cm de diamètre et de 6,5 m de long. Sa muqueuse renferme de très nombreuses glandes qui fabriquent le suc intestinal. Elle présente de nom-
4 5 6 X. La digestion
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FLASH SPÉCIAL Notion de carence 1. Le texte ci-contre te permettra de découvrir les notions de carence. 2. Recherche des renseignements sur l’anorexie, la boulimie, l’obésité, les avitaminoses…
En 1889, un médecin hollandais, Eijkman, soignait au bagne de Java des prisonniers atteints de paralysie due au Béribéri (une maladie dont on ignorait les origines). Excellent observateur, Eijkman remarqua que les poules de la basse-cour du bagne avaient fréquemment les pattes paralysées et présentaient des troubles proches de ceux du Béribéri. Or, les poules étaient nourries, comme les prisonniers, presque exclusivement avec du riz décortiqué. Dans la campagne environnante, les poules nourries avec du riz complet (non décortiqué) ne présentaient aucun trouble… Ce médecin entreprit alors une étude méthodique. Un élevage de poule fut divisé en deux lots nourris différemment : – 1er lot : riz complet (avec les enveloppes) – 2e lot : riz décortiqué Seules les poules du 2e lot devinrent paralysées, ce à quoi il remédia en ajoutant du son (les enveloppes du riz) à leur nourriture. Il appliqua alors ce traitement aux prisonniers qui guérirent.
B. Étapes de la digestion 1. Expérience de Spallanzani L’abbé Spallanzani réalisa une expérience qui, pour la première fois, mettait en évidence la transformation chimique des aliments (c’était il y a deux siècles !). Il avala un tube en bois, percé de petits trous, contenant un bout de viande. 24 h plus tard, le tube est rejeté avec les selles. La viande a « disparu », bien que protégée du broyage par le bois. Il recommença l’expérience plusieurs fois en changeant d’aliment : dans chaque cas, il en conclut que l’aliment était réduit en particules minuscules capables de passer dans le sang et s’y dissoudre. ■■ Quelles informations importantes cette expérience historique t’apprend-elle ? ................................................................................. 1 2
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La nutrition
2. Évolution de la glycémie a. Définition La glycémie est la présence de glucose dans le sang.
b. Analyse d’un graphique Le graphique représente l’évolution du taux de glucose dans le sang après avoir mangé un aliment sucré. ����������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������
GLYCÉMIE (g/l de sang) 1,6
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1,0
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Hyperglycémie
Taux normal
0,8 0,6
Hypoglycémie
0,4
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0,2
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0
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90
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150 180 TEMPS (MIN)
c. Synthèse Les aliments sont transformés par l’appareil digestif en particules minuscules appelées nutriments. Ceux-ci sont capables de se dissoudre dans le sang.
3. Dans la bouche a. Description ■■ D écris, en t’exprimant le plus correctement possible, ce qui se passe dans la bouche lorsque tu manges une tartine.
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b. Expériences ■■ A près t’être bien rincé la bouche avec un verre d’eau, prends une croûte de pain sec et garde-la le plus longtemps possible (au moins 5 minutes) entre la joue et la gencive de la mâchoire inférieure. Quel goût perçois-tu progressivement ? ................................................................................. ................................................................................. ■■ Avais-tu déjà ressenti ce goût en mangeant du pain ? ................................................................................. ................................................................................. ■■ Que subit ce bout de pain dans la bouche et quel élément en est le responsable ? ................................................................................. ................................................................................. ■■ R éalise l’expérience suivante, complète le tableau de résultats et donne ta conclusion. Dans les pharmacies, on trouve des petites bandelettes qui permettent de détecter la présence de glucose (sucre) dans les urines. Tu vas les utiliser dans les manipulations demandées. Contenu du tube à essais Eau
Eau + glucose
Eau + mie de pain
Eau + salive
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Eau + mie de pain préalablement mâchée et imprégnée de salive durant 5 minutes
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Constat
Conclusion
c. Analyse des résultats obtenus ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
d. Synthèse
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4. Mécanisme de déglutition a. Description et comparaison Décris ce qui se passe quand tu avales un aliment (mouvement de la langue, de la pomme d’Adam). Compare tes propres observations aux 2 schémas explicatifs ci-contre et conclus.
Air
Pharynx
Larynx Trachée Œsophage
Palais osseux Langue Voile du palais Épiglotte
Bol alimentaire
1. Lorsque la nourriture atteint l’arrière de la bouche, le voile du palais ferme l’accès à la cavité nasale.
2. Durant la déglutition, le larynx se soulève et son entrée est fermée par l’épiglotte. Le bol alimentaire est ainsi dirigé dans l’œsophage et empêché d’entrer dans la trachée. Pendant qu’il progresse dans l’œsophage, le larynx se relâche.
b. Synthèse
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5. Dans l’œsophage Décode le document suivant qui montre la progression du bol alimentaire dans l’oesophage et réponds aux questions. ■■ L e bol alimentaire « tombe-t-il » directement dans l’estomac comme une pierre au fond d’un puits ?
Mouvement péristaltique
Œsophage Relâchement
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Contraction
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Bol alimentaire
Relâchement
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■■ Comment progresse-t-il ? ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Les contractions sont-elles commandées par notre volonté ? ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Conclus ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1 2
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6. Dans l’estomac a. Rappel ■■ Tu as certainement, comme tout le monde, vomi au moins une fois dans ta vie. Décris le mécanisme du vomissement ressenti ainsi que les goût, odeur et aspect de ce qui est vomi. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Si tu as déjà eu la chance de donner le biberon à un bébé, tu sais qu’il lui arrive de régurgiter un peu après son repas. Cela ne ressemble plus au lait de départ mais ressemble à du fromage blanc avec un goût « sur » (c’est-à-dire acide et aigre). Le lait régurgité par le bébé a-t-il la même consistance et le même goût qu’avant d’être bu ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Quels points communs décèles-tu entre ces deux exemples (vomi et lait régurgité) ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Synthèse ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1
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c. Interprétation d’une expérience historique En 1822, un Canadien, Alexis Saint-Martin, est blessé accidentellement par une balle qui occasionne un trou de six centimètres de diamètre dans son estomac. Malgré cette grave blessure, le blessé survit mais la plaie se cicatrise en laissant une ouverture jusqu’à l’estomac. Son médecin utilise cette plaie pour accéder à l’estomac et se livre à des expérimentations. Voici le récit de l’une d’elles : « À 11 heures, ce 7 août 1822, après avoir fait jeûner le jeune
homme pendant 17 heures, je soutire une once (± 28 g) de liquide gastrique pur (grâce au jeûne). Je prends un morceau de bœuf bouilli et je le mets dans le flacon avec le liquide gastrique prélevé. Je le ferme hermétiquement et le place dans une casserole remplie d’eau dont la température est maintenue à environ 100°F (= ±38°C). À 15 heures, les fibres musculaires ont diminué de moitié. À 21 heures, le mélange ressemble à de l’eau légèrement troublée. ».
■■ Pourquoi le médecin fait-il son prélèvement de liquide gastrique après avoir fait jeûner le jeune homme ? ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Pour quelle raison le flacon est-il placé à plus ou moins 38°C, au bain-marie ? ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Quel résultat obtient le médecin ? ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Quel est le rôle du liquide gastrique ? �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
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d. Analyse d’une expérience de digestion artificielle Eau Eau maintenue maintenue à 37°C à 37°C Eau Eau
Morceau Morceau dede poulet poulet
Eau Eau maintenue maintenue à 37°C à 37°C Eau Eau
Suc Suc Gastrique Gastrique
Morceau Morceau dede poulet poulet
1010h h
A. Début de l’expérience (il est 10 h) : 2 flacons sont placés dans un bain-marie à 37°C ; le premier contient un bout de poulet plongé dans de l’eau. Le second contient un morceau de poulet semblable mais immergé dans du suc gastrique.
Liquide Liquide trouble trouble
Morceau Morceau dede poulet poulet
1313h h
B. Aspect de l’expérience à 13 h.
■■ Quelles sont les conditions expérimentales communes aux deux flacons ? (C’est ce qu’on appelle des CONSTANTES en langage scientifique). ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Quelle est la seule condition expérimentale qui diffère ? (On l’appelle la VARIABLE). ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Décris l’aspect des morceaux de poulet à la fin de l’expérience : ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1
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■■ P our quelle raison cette expérience-ci peut-elle être considérée comme étant plus scientifique que celle réalisée par le médecin canadien ?
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e. Décodage de document ■■ Après avoir lu le document ci-contre, dégages-en les idées essentielles. ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������
L’estomac possède une entrée, le cardia, et une sortie, le pylore. Des muscles automatiques déterminent leur ouverture et leur fermeture. Quand le bol alimentaire arrive dans l’estomac, le pylore se ferme et des contractions lentes et périodiques (environ toutes les 20 secondes) permettent un brassage des aliments avec le suc gastrique acide. Une boisson ne reste que quelques minutes, alors qu’un repas solide y séjourne de 3 à 8 heures. Le suc gastrique s’attaque principalement aux protéines, mais son acidité empêche la salive de continuer son action sur l’amidon.
f. Synthèse ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Remarques : – l’estomac est protégé de son « autodigestion » car sa paroi interne se renouvelle complètement tous les 3 jours et un mucus épais empêche les sucs digestifs d’être en contact avec la paroi ; – tu fabriques environ 3 litres de suc gastrique par jour ; – l’acidité du suc gastrique peut provoquer le « brûlant » et entraîner des œsophagites : renseigne-toi auprès de ton médecin traitant.
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7. Dans l’intestin grêle a. Rappel Comme tu as pu le constater dans les points précédents, les aliments sont attaqués chimiquement par des sécrétions de ton appareil digestif. La salive décompose l’amidon (glucide) du pain, des pâtes… Le suc gastrique s’occupe plus particulièrement des protéines (protides).
Document 1
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À la sortie de l’estomac, les aliments ont déjà subi une transformation telle que l’on peut parler de « bouillie alimentaire ». Quand elle arrive dans la première partie de l’intestin grêle, appelée le duodénum, elle reçoit la bile fabriquée par le foie et le suc pancréatique. La bile va traiter les graisses (lipides) en les transformant en un grand nombre de gouttelettes minuscules (on appelle ce phénomène une émulsion) qui sont plus facilement transformées par le suc pancréatique. Celui-ci continuera aussi le travail de décomposition des protéines (protides) et des glucides. Comme l’acidité due aux restes du suc gastrique pourrait irriter le duodénum, le suc pancréatique contient une substance qui neutralise cette acidité. La majeure partie de la digestion s’effectue dans le duodénum, le suc intestinal servant à achever la transformation des glucides, protides et lipides. Durant cette digestion, les aliments progressent par péristaltisme, comme dans l’œsophage. Cette lente progression dure environ 8 heures. Les fibres alimentaires, provenant des fruits et des légumes, ne sont pas transformées, mais elles favorisent les mouvements péristaltiques et assurent donc une bonne progression des aliments.
Ces actions permettent de rendre solubles des aliments qui ne l’étaient pas au départ afin de leur permettre d’aller dans le sang. Mais comment rendre solubles les autres composants des aliments comme, par exemple, les graisses ?
c. Explication �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������� Remarque : Pour montrer l’action de la bile sur les graisses, prends un verre, verses-y un peu d’eau, un peu d’huile et mélange le tout. Recommence en ajoutant quelques gouttes de produit vaisselle. Communique oralement tes observations.
d. Assimilation ■■ Expérience préliminaire Sur le banc, verse un peu d’eau afin d’obtenir deux petites flaques de même dimension (± 20 cm2). Pose sur la première un morceau de papier absorbant d’environ 10 cm2 et sur la seconde une feuille entière de ce même papier absorbant.
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b. Analyse d’un document
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Schématise cette manipulation et précise dans quel cas l’absorption est la plus efficace.
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L’intestin grêle est richement irrigué (beaucoup de vaisseaux sanguins).
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Document 2 Intestin grêle
Villosité
Cellule épithéliale Capillaire
Villosités Canal Muscles Veine Artère
Document 3 L’intestin grêle mesure presque 7 m de long, présente environ 800 replis internes couverts de 10 millions de villosités. Pour une surface externe de moins d’1 m2, la surface intérieure dépasse dès lors 100 m2.
e. Synthèse �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1 2
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Chapitre
3
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4 5 6
118
La nutrition
8. Dans le gros intestin a. Questionnement Réponds aux questions suivantes en t’aidant des renseignements fournis ci-après. 1. Les excréments (ou selles) habituellement solides, sont parfois très difficilement évacués (constipation), ou peuvent aussi être liquides (diarrhée). Pourquoi ces différences ? 2. Il t’arrive, comme à tout le monde, d’émettre des « gaz ». Ceux-ci sont toujours malodorants : pourquoi ? 3. Pourquoi doit-on donner souvent à boire à un bébé qui a la diarrhée ?
b. Documents Document 1
Document 2
Dans le gros intestin, long d’1,5 m, les aliments non digérés sont presque liquides (l’appareil digestif produit de 7 à 9 l de liquide digestif par jour). Leur séjour dans cette dernière portion du tube digestif est d’environ 15 heures. Durant cette progression péristaltique lente, le gros intestin absorbe une grande partie de l’eau contenue dans les selles qui deviennent de plus en plus solides en s’approchant du rectum où elles s’accumulent avant leur évacuation.
Lors de problèmes d’irritation du gros intestin par des produits toxiques, des microbes (virus par exemple), ou à cause du stress, les mouvements péristaltiques sont accélérés et l’absorption de l’eau ne s’effectue pas ce qui rend les selles liquides. Cette perte d’eau peut provoquer une déshydratation. Par contre, des mouvements trop lents dus par exemple à une nourriture pauvre en fruits et légumes (fibres alimentaires), augmentent l’absorption de l’eau et les excréments sont de plus en plus solides.
Document 3 Dans le gros intestin, vivent des milliards de bactéries, comme l’Escherichia Coli, qui décomposent une partie des fibres alimentaires que nous sommes incapables de digérer. Elles nous procurent aussi de la vitamine K, mais surtout, elles produisent des gaz odorants, comme le sulfure d’hydrogène (boule puante). Le méthane (gaz naturel) est aussi produit par ces bactéries. Il est même un constituant majeur des gaz intestinaux ; il est cependant parfaitement inodore, mais il est combustible.
c. Synthèse �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
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1 2 3
Chapitre
��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
4 5 6
X. La digestion
119
Lieu
Durée
Phénomènes mécaniques
Actions chimiques
Phases importantes
������������������������������ ������������������������������ 1. Bouche
������������������������������ ������������������������������ Action de la salive sur ������������������������������ ������������������������������ l’amidon cuit ������������������������������ ������������������������������ Déglutition puis ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������
2. Œsophage
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������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ 3. Estomac
3 à 8 heures
DIGESTION
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������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������ ������������������������������
������������������������������
Action de la bile sur les lipides, des suc pancréa������������������������������ ������������������������������ tique et intestinal sur les lipides, ������������������������������ ������������������������������ glucides et protides ������������������������������ ������������������������������
4. Intestin grêle
ABSORPTION
Mouvements ������������������������������ péristaltiques
������������������������������ ������������������������������ 1
5. Gros intestin
Environ 15 heures
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3
������������������������������ ������������������������������
Chapitre
2
������������������������������ ������������������������������
4 5
Remarque : les aliments tels que l’eau, le glucose, les sels minéraux, les vitamines (présents dans les fruits, comme la banane) ne doivent pas subir de transformation : ce sont déjà des nutriments. Leur absorption est donc très rapide : parfois moins d’une heure !
6
120
Excréments évacués
La nutrition
XI
UTILISE TES APPRENTISSAGES
A. Importance de la mastication Analyse l’expérience suivante et explique l’importance de la mastication. Eau Eaumaintenue maintenueàà37°C 37°C
Eau Eaumaintenue maintenueàà37°C 37°C
Suc Suc Gastrique Gastrique
Petits Petitsmorceaux morceaux de deblanc blancd'œuf d'œuf
Gros Grosmorceau morceau de deblanc blancd'œuf d'œuf
Liquide Liquide trouble trouble
12 12 hh
15 15 hh
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1 2
Chapitre
3
4 5 6 XI. Utilise tes apprentissages
121
XII
SAVOIRS À INTÉGRER
Voile du palais Cavité buccale Dents Langue Glandes salivaires
Glande salivaire Pharynx Épiglotte Œsophage
Diaphragme
Foie
Estomac
Vésicule biliaire
Pancréas Intestin grêle
Cæcum Appendice
Côlon (Gros intestin) Rectum Anus
1 2
Chapitre
3
Chez l’homme, la digestion a pour but de transformer les aliments en nutriments. Pour y arriver, l’appareil digestif agit sur nos aliments de manière mécanique (mastication, mouvement péristaltiques, …) avec l’aide de suc digestifs (actions chimiques). Les nutriments ainsi obtenus peuvent traverser la paroi de l’intestin grêle et celle des vaisseaux capillaires pour aller dans le sang : c’est l’absorption. Une alimentation équilibrée des différentes catégories d’aliments (féculents, viandes, fruits, légumes, poissons, …) est essentielle au bon fonctionnement de l’organisme.
4 5 6
122
La nutrition
1 2 3
Chapitre 4 5 6
Les différents types de respiration
Le présent chapitre conserve la double perspective, animale et humaine, présente dans le chapitre trois, pour étudier la respiration. Dans un premier temps, tu es amené à découvrir la respiration chez l’homme : de la ventilation pulmonaire au rôle du diaphragme en passant par l’étude de la composition de l’air. Dans un deuxième temps, le phénomène même de la respiration sera pris en considération : différence entre air inspiré et air expiré ainsi que l’étude plus approfondie du rôle des alvéoles pulmonaires. Enfin, dans un troisième temps, tu aborderas la respiration chez d’autres êtres vivants : pigeon, criquet, lombric et végétaux.
I
SITUATION-PROBLÈME
« … Le 30 juin, un cadavre a été repêché près de l’ascenseur no 3 sur le Canal du Centre (ces ascenseurs ont été classés Patrimoine de l’Humanité !) … ». D’après le médecin légiste qui a pratique l’autopsie du corps, la mort ne serait pas due à la noyade : il était déjà décédé avant d’être jeté au canal.
A. Extrait d’un article de journal Lis l’article ci-contre et réponds. Quelles observations le médecin légiste a-t-il faites pour affirmer que la mort n’est pas due à la noyade ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������
B. Record du monde en apnée 1. Travail de recherche Dans le dictionnaire, recherche la signification du mot « apnée » et, en utilisant d’autres sources, trouve la durée du record du monde en apnée.
a. Apnée : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������
b. Record du monde en apnée : . . . . . . . . . min . . . . . . . . s c. Synthèse
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3
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Chapitre
4
5 6
124
Les différents types de respiration
LA ventilation pulmonaire CHEZ L’HOMME
II
A. Appareil respiratoire Tu as déjà, à l’école fondamentale, découvert cet appareil respiratoire qui permet de renouveler l’air dont nous avons besoin. Dessine-le comme tu l’imagines dans la farde. Corrige ton schéma à l’aide du texte ci-contre et confronte-le avec celui présenté ci-dessous. Établis ensuite la légende.
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8
7
9
11 12
Légende
1. Les voies respiratoires L’air entre par les narines (parfois par la bouche) et pénètre dans les fosses nasales. Le pharynx (ou fond de la gorge) est le carrefour ou se croisent les voies respiratoires et digestives. Le larynx, qui est le début de la Flux sanguin trachée-artère, est soutenu parBronchiole un cartilage (la pomme d’Adam) et contient les cordes vocales : c’est le siège de la voix. La trachéeMuscle lisse artère est un tube de 12 à 15 cm de long, maintenu ouvert en permanence par des demi anneaux cartilagineux ; elle se divise en deux bronches qui pénètrent dans chaque poumon. 2. Les poumons Deux masses spongieuses et rosées à l’intérieur desquelles les bronches se ramifient en bronchioles de plus en plus petites. Celles-ci se terminent par des petits sacs boursoufles : les vésicules pulmonaires. Chaque vésicule est formée d’alvéoles pulmonaires. Les poumons sont protégés par les cotes auxquelles ils sont attachés grâce a une double membrane : la plèvre. Sous les poumons, la cage thoracique est fermée par un muscle plat : le diaphragme.
Réseau capillaire à la surface d’un alvéole
Alvéole
1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chapitre
10
L’appareil respiratoire comprend deux poumons et des voies respiratoires qui y conduisent l’air.
6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Poumon droit
5 6 II. La ventilation pulmonaire chez l’homme
125
B. Rôle du diaphragme Prends une bouteille en plastique de 1,5 l et coupe-la en deux transversalement à 10 cm du bas. Conserve la partie supérieure munie de son bouchon. Prends une paille, un ballon de baudruche que tu auras gonflé et dégonflé plusieurs fois afin de le rendre souple, une feuille en plastique souple*, de quoi trouer un passage pour la paille dans le bouchon, de la ficelle ou des élastiques pour fixer les différentes pièces et de la pâte à modeler pour éviter les fuites. Avec ce petit matériel, imagine un montage qui représenterait ton appareil respiratoire (un indice : le diaphragme est le morceau de plastique* que tu dois fixer a la base de la demi-bouteille). Quand tu auras réussi le montage, fais-le fonctionner, en agissant sur ce morceau de plastique*. *ou un morceau de ballon de baudruche.
1. Modèle Construis un modèle d’appareil respiratoire comme décrit ci-contre.
2. Rapport ■■ Schématise dans la farde le modèle construit. ■■ Notes-y aussi tes observations lors du fonctionnement.
3. Association entre le modèle et la réalité anatomique Modèles
Réalités
Bouteille
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Feuille plastique
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Paille
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Ballon de baudruche
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4. Interprétation ■■ Coche les propositions correctes. Quand on abaisse la feuille de plastique du modèle, cela signifie dans la réalité que : ¨ – l’on respire – l’on inspire ¨ ¨ – le diaphragme s’abaisse – le diaphragme remonte ¨ – l’air sort des poumons ¨ – l’air entre dans les poumons ¨ ■■ P armi les propositions qui précèdent, reprends dans un texte celles qui conviennent quand on remonte la feuille de plastique du modèle.
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4
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Chapitre
3
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.................................................................................
5
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.................................................................................
6
126
Les différents types de respiration
5. Synthèse Le mouvement permanent d’entrée et de sortie d’air des poumons s’appelle la ventilation pulmonaire.
III
COMPOSITION DE L’AIR
A. Expérience 1. Préalable La rouille est le résultat de l’action de l’oxygène sur du fer. Nous allons utiliser cette propriété pour déterminer la quantité d’oxygène présent dans l’air.
2. Matériel Un cristallisoir (grand récipient transparent), un pied gradué, de la paille de fer dégraissé, un tuyau en plastique souple, de l’eau (éventuellement colorée), une cale.
3. Mode opératoire Remplir le cristallisoir environ aux deux tiers. Placer la paille de fer au fond du pied gradué et bien la caler. Renverser le pied dans le cristallisoir. Mettre les surfaces libres à niveau en utilisant le tuyau en plastique et repérer ce niveau par une marque sur le pied.
4. Principe En rouillant, la paille de fer fixe l’oxygène. Celui-ci quitte le volume d’air dans lequel il se trouvait et est remplacé par l’eau qui monte dans le pied gradué. Quand l’expérience est terminée (parfois plusieurs jours !), l’augmentation du volume d’eau dans le pied gradué fournit le volume d’oxygène présent dans l’air. 1 2 3
Chapitre
4
5 6 III. Composition de l’air
127
5. Photographies de l’expérience
Début de l’expérience
Fin de l’expérience
6. Observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
7. Extension La bougie a besoin d’oxygène pour brûler. Pour vérifier qu’il n’y a plus d’oxygène dans l’air du pied gradué, il suffit d’y introduire une bougie allumée. Imagine le mode opératoire à mettre en œuvre et réalise l’expérience.
8. Synthèse
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2
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3
Chapitre
4
.............................................................................. ..............................................................................
5 6
128
Les différents types de respiration
B. Composition détaillée de l’air 1. Tableau Les techniques actuelles les plus pointues ont permis de mettre en évidence la composition très détaillée de l’air. Gaz constituants de l’air sec
Volumes (en %)
Azote Oxygène Argon Dioxyde de carbone Néon Hélium Krypton Hydrogène Xénon Ozone Radon
78,09 20,95 0,93 0,039 0,0018 0,000524 0,0001 0,00005 0,000008 0,000001 0,000000000000000006
2. Interprétation En arrondissant à l’unité les valeurs fournies dans le tableau précédent, note la composition de l’air que tu retiendras :
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1 2 3
Chapitre
4
5 6 III. Composition de l’air
129
FLASH SPÉCIAL 1. Relève dans ces deux récits historiques les indices qui confrontent tes découvertes sur la composition de l’air. a. Découverte de Lavoisier C’est Lavoisier qui, à Paris en octobre 1774, venait de découvrir que l’air atmosphérique était un mélange de deux gaz : l’air vital (l’oxygène) et la mofette (l’azote). L’expérience par laquelle il établit la composition de l’air est, encore à notre époque, un modèle de rigueur scientifique. Dans un dispositif constitué par une cornue à long col recourbé contenant du mercure, et une cloche reposant sur un bain de mercure, une quantité d’air est enfermée. Le niveau est soigneusement repéré sur la cloche avec une fine bande de papier collé. Le mercure
est alors porté à ébullition ; il ne se passe rien le premier jour. Des « parcelles rouges » apparaissent à la surface du mercure le deuxième jour et s’accroissent jusqu’au sixième. Pour s’assurer de la fin de la réaction, Lavoisier poursuit l’ébullition du mercure six autres jours, puis, après refroidissement, et correction de température et de pression, le volume d’air résiduel est mesuré : il a diminué d’un sixième environ. Lavoisier étudie alors le résidu gazeux obtenu : « les animaux qu’on y introduisait y périssaient en peu d’instants et les lumières s’y éteignaient sur le champ comme si on les eût plongées dans l’eau ».
b. En 1950 Cette expérience, enseignée dans les années 50, est actuellement interdite à cause des dangers liés au phosphore blanc.
1 2 3
Chapitre
4
Dans une cuve contenant de l’eau, plaçons une cloche graduée, retournée et ouverte à son extrémité ; à la surface de l’eau, nous aurons déposé un flotteur supportant quelques fragments de phosphore blanc. Obturons cette cloche par un bouchon bien étanche : nous y avons ainsi enfermé un volume d’air déterminé. Un dispositif électrique permettra d’enflammer le phosphore. Lançons le courant : nous voyons aussitôt le phosphore s’enflammer et répandre dans la cloche, d’épaisses fumées blanches. Le phosphore brûle avec un important dégagement de chaleur. Attendons que tout l’appareillage soit revenu à la température ambiante et que les fumées soient dissoutes dans l’eau de la cuve. Nous constatons qu’il ne nous reste que les 79 centièmes de notre volume de départ : 21 centièmes de l’air primitif ont donc été employés à la combustion du phosphore. L’introduction d’une petite bougie allumée qui s’éteint aussitôt qu’elle pénètre dans la cloche le prouve. Les 79 centièmes de gaz restants sous la cloche ne permettent plus la combustion. L’air atmosphérique est principalement constitué de 21 centièmes en volume d’oxygène (nom donné au gaz qui permet une combustion) et de 79 centièmes d’azote (gaz qui ne permet plus la combustion).
Interrupteur Phosphore
Eau
2. Recherche quelques autres éléments qui peuvent aussi se retrouver dans l’air selon le lieu (ville, campagne, montagne, littoral…) ou le moment (nuit, jour, temps pluvieux, neigeux, ensoleillé…).
5 6
130
Batterie d’accumulateurs
Les différents types de respiration
IV
LA RESPIRATION
A. Comparaison de l’air inspiré et de l’air expiré Décode les deux documents suivants.
1. Documents a. Test à l’eau de chaux L’eau de chaux est un réactif transparent qui blanchit au contact du dioxyde de carbone. Verse quelques millilitres d’eau de chaux dans un récipient. Souffle dans une paille dont l’autre extrémité est placée dans l’eau de chaux. Répète cette expiration plusieurs fois. Dans un second récipient, verse quelques millilitres d’eau de chaux. À l’aide d’une seringue, introduis de l’air dans l’eau de chaux. Reproduis cette manipulation plusieurs fois. Compare l’aspect de l’eau de chaux dans les deux récipients.
b. Analyse de l’air inspiré et expiré Composants de l’air Oxygène Dioxyde de carbone Azote
Air inspiré (cm3)
Air expiré (cm3)
21
17,4
0,04
4,5
87
78
2. Synthèse
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Chapitre
4
5 6 IV. La respiration
131
B. La respiration au niveau des organes Décode les documents suivants.
En 1870, un chercheur, nommé Paul Bert, a mis en évidence la respiration des organes vivants. Il a montré que ceux-ci rejettent du dioxyde de carbone et consomment de l’oxygène. Afin de réaliser ses expériences, il utilisait des fragments d’organes frais prélevés sur des animaux. Actuellement, les scientifiques pratiquent la culture de tissus dont ils ne prennent que quelques millimètres d’épaisseur afin de faciliter les échanges gazeux.
1. Historique Lis le texte ci-contre.
2. Graphique Teneur en oxygène d'un flacon fermé contenant un fragment de muscle frais 20,5 20
% d'oxygène
19,5 19 18,5 18 17,5 17
0
2
4
6
8
10
Temps (min)
3. Expérience On verse la même quantité d’eau de chaux dans les deux récipients A et B. Un morceau de muscle frais est suspendu dans le flacon B et les deux récipients sont ensuite fermés de manière hermétique. On examine l’aspect des deux flacons au bout de quatre heures : un trouble blanc apparaît dans le flacon B. Pour rappel l’eau de chaux met en évidence la présence de dioxyde de carbone quand il se forme un trouble blanc.
1 2 3
A
Eau de Chaux
Chapitre
4
5 6
132
Les différents types de respiration
B
Trouble blanc
4. Synthèse
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D. Rôles des alvéoles pulmonaires Décode les documents suivants.
1. Structure des alvéoles pulmonaires
2. Coupe transversale des alvéoles pulmonaires
Flux sanguin Bronchiole Muscle lisse
3
8
Veinule pulmonaire
9
Artériole pulmonaire Sac alvéolaire
11
Réseau capillaire à la surface d’un alvéole
Alvéoles
3. Données chiffrées 1
Nombre d’alvéoles : environ 650 millions Épaisseur de la paroi de l’alvéole : ≈ 0,2 micron Épaisseur de la paroi du capillaire : ≈ 0,2 micron Surface totale des alvéoles : ≈ 140 m2 Volume de sang traversant les poumons : ≈ 9000 litres par jour
2 3 4
Chapitre
12
1 cm 1 1 μm = 1 micron = –––– de mm|––––––| 1000 10 μm
5 6 IV. La respiration
133
4. Tableau comparatif Dans 100 cm3 de sang arrivant à l’alvéole
Dans 100 cm3 de sang quittant l’alvéole
Teneur en oxygène
14 cm3
20 cm3
Teneur en dioxyde de carbone
60 cm3
50 cm3
5. Synthèse
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V
UTILISE TES APPRENTISSAGES
Applique tes connaissances en indiquant sur le schéma les échanges entre l’air et le sang. Représente par des flèches de couleur les échanges gazeux : vert pour l’oxygène et jaune pour le dioxyde de carbone. Capillaire sanguin
Alvéole pulmonaire Sens de la circulation sanguine
AIR 1 2 3 6 µm
Chapitre
4
5 6
134
Les différents types de respiration
IMPORTANCE DE L’ACTIVITÉ PHYSIQUE SUR LA RESPIRATION
VI
A. Rythme respiratoire et consommation d’oxygène 1. Tableau de mesures
Repos
Un mouvement respiratoire complet comporte une inspiration et une expiration. Le rythme respiratoire est le nombre de mouvements respiratoires complets effectués en une minute. Par groupe, tu vas déterminer le rythme respiratoire de dix élèves, au repos et après trente flexions. Tu les noteras dans le tableau ci-contre.
Flexions
Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Groupe 4 Groupe 5 Groupe 6 Groupe 7 Groupe 8 Groupe 9 Groupe 10
2. Graphique Décode le graphique suivant. 1,2 élève debout portant son cartable
0,8 0,6 0,4 élève au repos, assis
0,2
1 0
0
50 Temps (s)
100
2 3 4
Chapitre
Oxygène consommé (l)
1
5 6 VI. Importance de l’activité physique sur la respiration
135
B. Conclusion Rédige une synthèse des éléments apportés par le tableau et le graphique.
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VII
1 2 3
SAVOIRS À INTÉGRER
L’homme est incapable de stocker de l’air. Il doit donc en renouveler régulièrement l’apport. Pour y parvenir, il réalise la ventilation pulmonaire grâce à son appareil respiratoire : quand le diaphragme s’abaisse, l’air entre dans les poumons (inspiration) et quand il remonte, l’air est expulsé (expiration). L’air est composé de 78% d’azote, de 21% d’oxygène et d’1% d’autres gaz. Parmi ceux-ci, le dioxyde de carbone est présent à raison de 0,039% ou 0,4%. Au niveau des alvéoles pulmonaires, le sang se charge d’oxygène et y abandonne le dioxyde de carbone. Au niveau des organes, ces échanges gazeux (prise d’oxygène et rejet du dioxyde de carbone) portent le nom de respiration (à ne pas confondre avec la ventilation pulmonaire). L’activité physique augmente les besoins en oxygène et le rythme respiratoire.
Cavité nasale Narine Glotte Larynx Trachée artère Poumon droit
Poumon gauche Bronche gauche Bronchiole
Chapitre
4 Diaphragme
5 6
136
Pharynx
Les différents types de respiration
Alvéole pulmonaire
VIII
LA RESPIRATION CHEZ D’AUTRES ÊTRES VIVANTS
A. Le pigeon 1. Schéma de l’appareil respiratoire 1 Trachée
Os pneumatique 5
2 Sacs aériens
Bronchiole 6
3 Poumons
4 Sacs aériens
2. Mécanisme de la ventilation Les poumons sont bien développés, chacun d’entre eux est relié à plusieurs sacs aériens logés entre les autres organes du corps. Au repos, la ventilation est assurée par les mouvements de la cage thoracique. Mais en vol, cette cage devient rigide et c’est le mouvement des muscles du vol qui va assurer cette ventilation par la contraction et la dilatation des sacs aériens. Grâce aux sacs aériens, la circulation de l’air dans les poumons du pigeon est continue. Lors de l’inspiration, l’air entre dans les poumons et se dirige jusqu’aux sacs aériens. Lors de l’expiration, venant des sacs aériens, l’air retraverse les poumons en chassant l’air vicié qu’ils contiennent. Les poumons reçoivent donc de l’air renouvelé lors de l’inspiration et de l’expiration. L’oxygénation est donc bien meilleure, ce qui permet au pigeon de fournir des efforts durant plusieurs heures sans s’essouffler.
3. Comparaison Effectue la comparaison entre le pigeon et l’homme en complétant le tableau suivant. Critères
Homme
Pigeon
1
Appareil respiratoire
2
Inspiration
3
Chapitre
4
Expiration
5 6 VIII. La respiration chez d’autres êtres vivants
137
B. Le criquet À partir des documents suivants, établis une synthèse reprenant les mouvements respiratoires, le type de respiration et les caractéristiques des échanges gazeux chez le criquet.
Document 1 Les stigmates du criquet
stigmates
Document 2 Les contractions de l’abdomen compriment puis dilatent des petits tuyaux : les trachées. Celles-ci se prolongent à l’intérieur des organes par des trachéoles.
stigmate position en fin d’expiration position en fin d’inspiration
Document 3 Appareil respiratoire d’un criquet. Muscle Stigmates
Muscle
1
Trachéoles
Stigmates
Trachéoles
2 3
Chapitre
4
5
Trachées Trachées
Stigmates
Stigmates
6
138
Les différents types de respiration
TrachéeTrachée
Paroi Paroi corporelle
corporelle
Document 4 Système de trachées.
Document 5 L’observation d’un criquet montre qu’il contracte régulièrement l’abdomen ; celui-ci porte des orifices sur chaque anneau : les stigmates. Les stigmates sont ouverts en permanence : si on les bouche avec de la cire, le criquet meurt en quelques minutes
Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1 2 3
Chapitre
4
5 6 VIII. La respiration chez d’autres êtres vivants
139
C. Le lombric Les documents qui suivent vont te permettre de répondre par vrai ou faux aux propositions fournies. Cellesci t’aideront pour rédiger la synthèse sur la respiration du lombric.
Document 1
Document 2
Lombrics dans leur galerie humide
Analyse des gaz contenus dans une enceinte contenant quatre lombrics % de dioxyde de carbone
% d'oxygène
21,500
0,900 0,800
oxygène
21,000
0,700 0,600
20,500
0,500 0,400
20,000
0,300
19,500
0,200
dioxyde de carbone
0,100
19,000
0,000 0
0,30
1,00
1,30
2,00
2,30
3,00
3,30
4,00
4,30 5,00
Temps (min)
Document 3 Face interne de la peau d’un lombric vaisseaux sanguins cutanés
vaisseau sanguin dorsal
1 2 3
intestin
Chapitre
4
5 6
140
Les différents types de respiration
cloison
Document 4 Le lombric peut rester plusieurs heures sans effectuer le moindre mouvement : c’est ce que l’observation peut montrer. De plus, on constate qu’il meurt quand sa peau se dessèche.
1. Propositions Surligne (ou souligne) la réponse correcte. • Le lombric respire, donc il effectue des échanges gazeux oxygène/dioxyde de carbone.
VRAI - FAUX
• Il a besoin d’effectuer des mouvements respiratoires pour respirer.
VRAI - FAUX
• Sa peau sert de surface d’échange, à condition qu’elle reste humide.
VRAI - FAUX
• Il ne respire pas.
VRAI - FAUX
2. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1 2 3
Chapitre
4
5 6 VIII. La respiration chez d’autres êtres vivants
141
D. Les plantes 1. Expérience Imagine une expérience qui prouve qu’une plante respire. Réalise-la et note tes observations.
a. Schémas expérimentaux
b. Observations ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. Graphique Décode le graphique. Série 1 Le flacon contient 20 graines de pois non germées
Mesure de la quantité d'oxygène dans un flacon fermé
21,2
Série 1 Le flacon contient 20 graines de pois non germées.
1 2 3
Chapitre
4
Oxygène (%)
21 20,8
Série 2
Série 2Le flacon contient 20 graines de pois germées Le flacon contient 20 graines de pois germées.
20,6 20,4 20,2 20 19,8
0
2
4 Temps (minutes)
5 6
142
Les différents types de respiration
6
................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
3. Tableau de mesures On a mesuré le rejet du dioxyde de carbone par un rameau de hêtre du 22 octobre (chute des feuilles) au 19 avril (éclosion des bourgeons).
Périodes
Durée (en jours)
Dioxyde de carbone rejeté (en milligramme par gramme de rameau)
Du 22/10 au 10/12
50
75
Du 11/12 au 05/03
85
25
Du 06/03 au 09/04
25
150
Du 10/04 au 19/04
10
215
4. Questionnement Réponds aux questions portant sur le tableau de mesures.
a. Calcule pour chaque période la quantité journalière de dioxyde de carbone rejetée : ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
b. Quand la respiration du hêtre est-elle la plus importante ? ................................................................................. .................................................................................
1 2 3
.................................................................................
4
Chapitre
.................................................................................
5 6 VIII. La respiration chez d’autres êtres vivants
143
5. Synthèse Rédige une synthèse sur la respiration des plantes
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
IX
Savoirs à intégrer
Les sacs aériens du pigeon lui permettent une meilleure oxygénation car l’air a une circulation continue dans les poumons. Le criquet a une respiration trachéenne : l’air parvient directement aux organes par un réseau de trachées dont les orifices d’entrées sont les stigmates. La ventilation est assurée par les contractions de l’abdomen. Le sang n’intervient pas dans les échanges gazeux. Le lombric a une respiration cutanée. Les échanges gazeux se réalisent au travers de la peau qui doit rester humide. Il n’y a pas de mouvements respiratoires. La plante respire également : elle consomme de l’oxygène et rejette du dioxyde de carbone.
1 2 3
Chapitre
4
5 6
144
Les différents types de respiration
1 2 3 4
Chapitre 5 6
La circulation
Dans une optique comparatiste, ce chapitre propose l’étude de la circulation chez l’homme et de la circulation chez certains animaux. Ainsi tu étudieras le circuit sanguin, le cœur et son fonctionnement, les vaisseaux sanguins, la circulation double et fermée, le sang et les buts de la circulation pour l’homme. Quant aux animaux, tu es amené à analyser la circulation chez la grenouille, le criquet et le lombric.
I
SITUATION-PROBLÈME
Le médecin prend la tension de son patient a)
b)
Manomètre 100 50
c)
150
100
200 0
50
250
0
100
150
50
200
200 0
250
150 250
Manchon Stéthoscope
1. Pression du manchon: 150 mm Hg Artère fermée
Légende : 150
2. Pression du manchon: 120 mm Hg
150
150 C
3. Pression du manchon : 75 mm Hg
C O C O C O C O C O
O
120 a) Le brassard, gonflé, écrase l’artère : le sang ne passe plus 75 grâce au stéthoscope car le 75 75 médecin relâche la pression exercée par le brassard : il entend un bruit b) Le pression duàmanchon nouveau dans l’artère. Il relève la pression indiquée à ce moment par le manomètre (pressang passe C artère fermée pression sanguine O artère ouverte sion maximale) 0 0 0 Artère reste Fermeture et ouverture alternéesau de l’artère Artère plus reste ouverte c) Le relâchement sefermée poursuit : le médecin note la pression moment où il n’entend rien (pression «Pas de son» «Souffle rythmé» «Pas de son» minimale) 120
120
Formule une énigme ou un problème à résoudre à partir de ce document. Note-le dans la farde. Author:
II
The graphs were changed a bit from the manuscript to be as clear as possible (the manuscript seemed a little confusing). Please advise on changes if this layout can be improved or is incorrect.
L’appareil circulatoire -EPS
A. Description Recherche dans les livres, sur Internet, … un document représentant l’appareil circulatoire d’un être humain. Nous te proposons de le confronter au schéma ci-après afin de réaliser une comparaison entre ces deux modèles. Note-la dans la farde. 1 2 3 4
Chapitre
5
6
146
La circulation
Le circuit sanguin
9
Légende
Capillaires
1 Poumons Aorte 2 Veine pulmonaire Artère Veine cave pulmonaire supérieure 3 Artère aorte 4 Organes du corps (Intestin, foie, reins…) Veines pulmonaires 5 Veine cave inférieure Oreillette gauche Valvule cave supérieure 6 Veine Valvule 7 Artère Oreillette pulmonaire droite 8 Cœur Valvule Ventricule 9 Tête
1 Capillaires respiratoires 2
7
3
6
8 3
5
gauche
Ventricule droit
4
4
Veine cave inférieure Capillaires
4
a.
b.
Écris ci-dessous un texte qui décrit la circulation du sang en interprétant le schéma. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
B. Le cœur Décode les documents 1 et 2 de la page suivante afin de réaliser une description de cet organe. Tu peux aussi, pour rédiger ce texte, t’appuyer sur l’observation d’un cœur frais (des cœurs de porc, très semblables au cœur humain, sont souvent disponibles en grande surface ou chez le boucher). ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1 2 3 4
.................................................................................
5
................................................................................. .................................................................................
Chapitre
.................................................................................
6 II. L’appareil circulatoire
147
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
Document 1
Document 2
Cœur : vue de face
Cœur : coupe longitudinale
Capillaire
Aorte Artère pulmonaire
Veine cave supérieure
Capillaire respirato 7
Veines pulmonaires Oreillette gauche
Oreillette droite
6
Oreillette gauche Valvule
Valvule Oreillette droite
5
Valvule Ventricule droit
Ventricule gauche
Ventricule droit
Ventricule gauche
Veine cave inférieure
Capillaire
C. Fonctionnement du cœur a.
b.
Valvule pulmonaire
Valvule aortique
Oreillette droite
Oreillette gauche
Valvules AV Ventricule droit 5. Les ventricules se
Schéma no 1 de sang. remplissent Les oreillettes se remplissent du sang provenant des veines pulmonaires et des veines caves : c’est le REMPLISSAGE.
Chapitre
1. Les oreillettes se
Systole Systole
DiastoleDiastole
6
125
La circulation volume dans
mm Hg)
125 130 mL
148
2. Les “Tap”: Les ventricules 3. Le est pompé 2. “Tap”: ventricules 3. Le sang estsang pompé 4. “
o o 2 3 les Schéma n Schéma nles contractent. se contractent, des ventricules s se contractent, hors deshors ventricules valvules atrioventridans l’aorte et l’artère valvules atrioventridans l’aorte et l’artère d Les oreillettes se contractent ; Les ventricules se contractent se ferment,pulmonaire. pulmonaire. culairesculaires (AV) se (AV) ferment, à elles expulsent le sang vers les et la pression à leur et la tour pression dans les violemdansetlesenvoient p ventricules ventricules : c’est la CONTRAC-ventricules ment le sangaugmente dans les artères augmente m jusqu’à l’ouverture des c’est la jusqu’à l’ouverture des l’ pulmonaires et aorte : TION DES OREILLETTES. et valvulesvalvules aortiqueaortique et p CONTRACTION DES VENTRIpulmonaire. pulmonaire. a CULES. Les oreillettes comfe mencent leur nouveau remplissage.
100
pression pression dans le dans le ventriculeventricule gauche gauche
(mm Hg)
1 tricules ression 2 es chute ole, et 3 on est orte dans 4 tère alvules5 naire se ant.
Ventricule gauche
100 75
1.
1. 2.
2. 4.
4.
D. Les vaisseaux sanguins Décode le document suivant afin de citer et de décrire les trois types de vaisseaux sanguins. Les documents précédents peuvent aussi t’y aider.
Les artères de la main sont rendues visibles sur cette radiographie grâce à un traitement spécial.
.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
1 2
..............................................................................
3
..............................................................................
4
Chapitre
5
6 II. L’appareil circulatoire
149
E. Circulation double et fermée Décode le document : tu comprendras, grâce aux questions auxquelles tu répondras, le sens de circulation double et fermée. Choisis un point de départ sur le schéma, en n’importe quel endroit du corps : en respectant le sens des flèches, combien de fois (au minimum) faut-il passer par le cœur pour revenir au même point ? ������������������������������������������������������������������� Recommence en prenant un autre trajet et/ ou un autre point de départ : réponds à la même question :
tète poumon cœur
veine du bras droit
������������������������������������������������������������������� Pour circuler, le sang doit-il quitter les vaisseaux ?
artère du bras droit
�������������������������������������������������������������������
artère de la jambe gauche
veine de la jambe gauche
Conclusion Pour revenir en un point quelconque du circuit sanguin, le sang passe deux fois par le cœur : la circulation est . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tout le parcours du sang est canalisé par des vaisseaux sanguins : la circulation est . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mots-clés : fermée, double. 1 2 3 4
Chapitre
5
6
150
La circulation
III
LE SANG
Décode les deux documents ci-dessous et réalise une synthèse sur les composants du sang.
Document 2 Le sang est composé de quatre constituants.
Document 1 : vue microscopique du sang
1° Le plasma : liquide légèrement jaunâtre, il permet le transport des nutriments qui sont dissous. 2° Les globules rouges : (5 000 000/mm3 de sang) ils assurent le transport de l’oxygène des poumons à nos organes et celui du dioxyde de carbone des organes aux poumons. 3° Les globules blancs : (7 500/mm3 de sang) ils assurent la défense de notre organisme. 4° Les plaquettes : (300 000/mm3 de sang) elles libèrent une substance qui permet d’arrêter une hémorragie par coagulation du sang.
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
1 2 3 4
Chapitre
5
6 III. Le sang
151
IV
LES BUTS DE LA CIRCULATION
Indique le chiffre qui convient dans le texte et colorie : • l’appareil digestif en vert ; • l’appareil circulatoire en rouge ; • l’appareil respiratoire en bleu ; • l’appareil excréteur en jaune. – En 2, le sang se débarrasse de son dioxyde de carbone et s’enrichit en oxygène. – En . . . . . . . . . . , le sang s’enrichit en nutriments et reçoit une grande partie de l’eau contenue dans les aliments. – En . . . . . . . . . . , le sang distribue l’oxygène et les nutriments nécessaires au fonctionnement des muscles (ou d’autres organes). En même temps, il récupère le dioxyde de carbone et les déchets qui résultent de l’activité de l’organisme. – En . . . . . . . . . . , le sang se débarrasse de ses déchets et de son excès d’eau. Ainsi se forme l’urine qui alors quittera les reins.
FLASH SPÉCIAL Documente-toi sur :
2 3
– des maladies cardio-vasculaires et notamment l’hypertension artérielle, l’angine de poitrine, l’infarctus du myocarde, les embolies…
4
– l’état de choc
5
– les varices
Chapitre
1
6
152
La circulation
rendering 3 pass
Fig.#: 49.03
V
(Date)
final
(Date)
D’AUTRES TYPES DE CIRCULATION
A. La grenouille Analyse le document ci-après et réponds. Aorte Carotide Artère systémique
Tronc artériel
Artère pulmonaire
Veine pulmonaire
Oreillette droite Cône artériel
Oreillette gauche
Crosse aortique
Ventricule Oreillette gauche Oreillette droite Cône artériel Ventricule
Aorte
a.
Poumons Le cœur, constitué d’un ventricule et deuxCapillaires oreillettes, se prolonge pulmonaires en un cône, le bulbe artériel. On observe aussi deux crosses aortiques. L’oreillette droite reçoit du sang sans oxygène tandis que l’oreillette gauche reçoit du sang oxygéné. Les deux sangs sont partiellement mélangés dans le ventricule. De plus, le fait que les deux crosses aortiques se rejoignent favorise le mélange du sang oxygéné et le sang riche en dioxyde de carbone (chez l’homme, ces deux types de sang sont bien séparés au niveau du cœur et Capillaires des vaisseaux : on parle dans ce systémiques cas de circulation complète). Le Corps sang de la grenouille est toujours maintenu dans les vaisseaux sanb. guins, comme chez l’homme (circulation fermée). Aussi, pour revenir en un point de la circulation, le sang doit passer deux fois par le cœur.
Barre les propositions fausses et complète les justifications. La circulation de la grenouille est : – complète/incomplète : ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1
– simple/double : �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
2 3 4
– ouverte/fermée :
Chapitre
5
�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
6 V. D’autres types de circulation
153
B. Le criquet a. Repère sur ce schéma l’appareil circulatoire du criquet. Document 1 aile membraneuse tube digestif
élytre ganglions cérébroïdes
cœurs tubulaires du vaisseau dorsal glande génitale rectum anus
collier œsophagien orifice génital
bouche tubes de Malpighi
chaîne nerveuse
cæcums
glande salivaire
b. Lis le texte et rédige une synthèse sur la circulation chez le criquet. Document 2 Le cœur du criquet est un ensemble de poches contractiles situées le long de la face dorsale de l’abdomen. Le sang circule de l’arrière vers l’avant dans le long vaisseau dorsal grâce aux contractions des cœurs tubulaires, puis se déverse dans des lacunes (espaces entourant les organes) et baigne les différents organes de cet insecte. Par les mouvements du corps, le sang finit par aboutir à nouveau dans le vaisseau dorsal et le trajet recommence : on dit que la circulation est du type lacunaire et donc ouverte. L’oxygène et le dioxyde de carbone ne sont pas transportés par le sang mais par les trachées : on ne parlera donc pas de circulation complète ou incomplète. Pour revenir en un point du corps, le sang ne doit passer qu’une fois par le cœur.
c. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. 1 2 3 4
.............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
Chapitre
5
..............................................................................
6
154
La circulation
RÉPONSE À LA SITUATION-PROBLÈME
VI
Indique ci-dessous la réponse aux problèmes que tu t’étais posés dans la situation- problème initiale. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. Pas de système circulatoire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Nématode .........................................................
Hydre
................................................................................. Eau
Eau
................................................................................. Cavité gastrovasculaire
VII
UTILISE TES APPRENTISSAGES Anus
Eau
Bouche
Eau
Cavité gastrovasculaire À partir des documents suivants, résume la circulation sanguine chez le ver de terre. Qualifie-la. Rédige ce résumé dans la farde. Circulation fermée Ver de terre Cœur (Pompe) Cœurs latéraux
Liquide intersticiel
mphe
Vaissau central
le
c.
Petits vaissaux ramifiés dans chaque organe
Dans le système circulatoire clos du ver de terre, le sang est confiné dans des vaisseaux. Les vaisseaux dorsal et ventral font respectivement circuler le sang vers l’avant et vers l’arrière. Ils communiquent ensemble par cinq parties de gros vaisseaux et d’autres plus petits, tous situés autour du tube digestif. Le vaisseau dorsal sert de cœur principal. Les cinq paires de gros vaisseaux servent de pompes auxiliaires et se nomment cœurs latéraux.
1 2 3 4
Chapitre
5
6 VII. Utilise tes apprentissages
155
VIII
Savoirs à intégrer Tête
Capillaires
Poumons Capillaires respiratoires Veine pulmonaire Aorte
Artère pulmonaire
es
Veine cave supérieure
Artère
Veine cave inférieure
cule he Organes du corps
Capillaires
b.
1 2 3 4
Chapitre
5
6
156
La circulation
Le sang quitte le cœur par l’artère aorte et se dirige vers nos organes. Il revient au cœur par les veines caves pour ensuite être propulsé vers les poumons par l’artère pulmonaire. Les veines pulmonaires le ramènent au cœur, bouclant ainsi le circuit. Le cœur comporte quatre cavités : deux oreillettes et deux ventricules. Des valvules séparent les oreillettes des ventricules et ceux-ci des artères. Dans le cœur, le sang passe toujours des oreillettes aux ventricules. Les vaisseaux sanguins sont de trois types : les artères (par lesquelles le sang quitte le cœur), les veines (par lesquelles le sang revient au cœur) et les capillaires qui distribuent le sang aux organes. Chez l’homme, la circulation est double (deux passages par le cœur pour revenir au point de départ), fermée (le sang circule toujours dans des vaisseaux) et complète (sang oxygéné et non oxygéné ne se mélangent pas). Le sang se compose de globules rouges (transport d’oxygène ou de dioxyde de carbone), de globules blancs (défenses de l’organisme), de plaquettes (coagulation du sang) baignant dans le plasma (transport des nutriments dissous). Chez la grenouille, la circulation est incomplète, double et fermée. La circulation chez le criquet est ouverte et simple.
1 2 3 4 5
Chapitre 6 La reproduction Ce dernier chapitre propose un panorama de la reproduction asexuée à la reproduction sexuée des plantes et des animaux. Tu étudieras les reproductions des paramécies, des bactéries, des plantes (reproduction naturelle, par greffe ou par bouturage), des cerfs, des canards, des escargots et des insectes. Une fois ces connaissances acquises, tu devras réaliser une synthèse générale et une clé dichotomique, savoir-faire acquis dans le premier chapitre.
I
SITUATION-PROBLÈME
Lors d’un camp de jeunes durant l’été, Thomas, ayant très soif, a bu l’eau d’une petite mare qui venait d’apparaître dans une prairie à la suite d’un orage. Le lendemain, son copain Arthur se désaltéra dans la même mare. Il tomba malade en début de soirée et fut hospitalisé. Diagnostique du médecin : l’enfant a ingéré un grand nombre de paramécies (organismes unicellulaires). Imagine ce qui s’est passé et recherche dans les documents qui suivent une solution à cette situation-problème.
II
LA reproduction asexuée
A. La paramécie Document 1
Document 2
Paramécie en train de se diviser
Paramécies vue au microscope
vacuole contractile
petit noyau en division gros noyau en division
vacuole contractile
Document 3 1 2 3 4
Tant que les conditions de vie sont favorables (température d’au moins 20° C, présence de végétaux dans l’eau, …) la paramécie s’allonge et s’étrangle permettant ainsi l’allongement et la division des noyaux et de la membrane. Il y a alors séparation transversale. Cette séparation aboutit à la présence de deux paramécies par division cellulaire : ce mécanisme s’appelle la scissiparité. Cette division se produit en général deux fois par heure. C’est une reproduction sans mâle ni femelle : elle est dite asexuée.
5
Chapitre
6
158
La reproduction
Solution à la situation-problème ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
B. Les bactéries À l’aide des documents suivants, montre l’importance des bactéries.
Document 1 Les bactéries sont présentes partout et certaines d’entre elles menacent notre santé. On attribue aux bactéries environ la moitié des maladies qui affligent l’être humain. Par exemple, la streptococcus pneumoniae vit dans la gorge de la plupart des humains. Cette bactérie est inoffensive habituellement mais se met à proliférer par scissiparité si l’organisme de la personne s’affaiblit (causes : malnutrition, rhume récent, …). Elle provoque alors une pneumonie.
Document 2 L’escherichia coli est une bactérie présente dans l’intestin de l’homme qui aide à la digestion (voir chapitre 3). Lors de séjour à l’étranger, on peut absorber des souches d’escherichia coli étrangères. Inoffensives pour la population locale, elles provoquent la « turista » (diarrhée violente) pour le voyageur car leur nombre augmente très rapidement par scissiparité.
Document 3 Dans la nature, des bactéries libèrent des substances chimiques pour empêcher d’autres bactéries d’empiéter sur leur territoire. Les entreprises pharmaceutiques les cultivent afin de produire des antibiotiques. Plus de la moitié de ceux-ci proviennent de bactéries habitant le sol.
Document 4 Certaines bactéries servent de décomposeurs dans le traitement des eaux usées : elles décomposent des pesticides et des produits chimiques. L’industrie chimique produit de l’acétone, du butanol et d’autres produits à partir de cultures bactériennes. L’industrie alimentaire les utilise pour convertir le lait en yogourt ou en fromage.
.................................................................................
1 2
.................................................................................
3
.................................................................................
4
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5
II. La reproduction asexuée
6
Chapitre
.................................................................................
159
................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. FLASH SPÉCIAL Recherche des informations sur : ■■ ■■ ■■ ■■
la plaque dentaire la fermentation des boissons (vins, bières, …) le botulisme les caractéristiques des différents groupes de bactéries.
C. L’hydre L’hydre se reproduit par . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Décode le document. Complète le texte ainsi que le titre. L’hydre verte est un cœlentéré très commun dans l’eau des mares. Pendant la belle saison, lorsque la nourriture est . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (petits crustacés d’eau douce), l’hydre . . . . . . . . . . . . . . . . . . de nouveaux individus. Ceux-ci . . . . . . . . . . . . . . . . . . lorsqu’ils ont une taille suffisante, et mènent dès lors une vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . Ils pourront bourgeonner à leur tour. Mots-clés : se détachent, abondante, indépendante, bourgeonne
D. Une multiplication végétative naturelle : les bulbilles Décode le document. Réalise une synthèse qui explique ce type de reproduction. 1 2 3 4 5
Chapitre
6
160
Une graine de plante vivace (comme une tulipe) semée en terre ne donne un plant feuillé et fleuri qu’au bout de quelques années. Il passera l’hiver sous forme de bulbe et donnera ensuite, habituellement chaque année, au printemps, un plant fleuri. Mais, chaque année, le bulbe se divise en petits bulbes latéraux (bulbilles) qui correspondent à une ramification de la tige courte (plateau). Si bien que, si le bulbe issu de la graine meurt, il reste d’autres petits bulbes qui ont déjà au moins un an et qui, le printemps suivant, donneront des plants fleuris (et se multiplieront à nouveau par ramification végétative). On a ainsi l’impression que le bulbe de tulipe vit de très nombreuses années, ce qui est faux. La tulipe est bien une vivace, mais sa durée de vie ne dépasse pas quelques années. Elle se reproduit essentiellement par multiplication végétative dans nos jardins. Par contre, elle peut coloniser de nou-
La reproduction
veaux espaces naturels grâce à ses graines. Dans le commerce, les bulbes vendus sont souvent ramifiés et contiennent donc des nouveaux bulbes, prêts à fleurir. Il en est de même pour le bulbe d’ail cultivé qui présente aussi de nombreuses bulbilles. On qualifie souvent de multiplication végétative ce mode de reproduction asexuée car elle est réalisée à partir de fragments spécialisés ou non de l’appareil végétatif (qui comprend les racines et la tige feuillée).
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E. Une multiplication végétative artificielle : le bouturage Réalise une synthèse qui explique ce type de reproduction.
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D’une manière générale, le bouturage consiste à multiplier les plantes en replantant dans certaines conditions un fragment de celles-ci. Le fragment à prélever varie en fonction des espèces, de même que la période de prélèvement. Pour réaliser cette reproduction, il suffit de prélever une tige, un rameau (tige + feuille + bourgeons), des feuilles. On met un de ces fragments de plante dépourvus de racines dans du terreau pour semis. Il faut veiller à apporter suffisamment d’humidité pour éviter qu’il ne se fane. Des racines adventives peuvent apparaître et donner naissance à un nouveau plant. C’est en général autour du nœud que se formeront les radicelles. De nombreuses plantes d’intérieur peuvent être bouturées dans l’eau.
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Chapitre
6
II. La reproduction asexuée
161
Une expérience de bouturage. Effectue le bouturage d’une plante et établis une fiche d’observations. 1. Pour réussir le bouturage – Utiliser un outil coupant propre (nettoyé) et tranchant. – Ne pas effectuer de prélèvement pendant la floraison. – Prélever un rameau de 10 à 15 cm et y laisser 2-3 feuilles (les grandes feuilles seront coupées en 2). – Couper sous un œil en biseau. – Planter dans un mélange à semis léger et humide ou, pour les plantes d’appartement, maintenir la bouture dans un verre d’eau. 2. À bouturer au « printemps » – Pratiquer le bouturage des plantes herbacées sur les nouvelles pousses encore souples et vertes. 3. À bouturer au mois d’août – La période est favorable aux arbustes au feuillage persistant. 4. Listes de quelques plantes à bouturer Campanule, œillet, dahlia, capucine, clématite, glycine, lilas, cyprès, rhododendron, cognassier, troène, forsythia, géranium, chèvrefeuille, laurier, rose, papyrus … 5. À retenir – Placer un morceau de charbon de bois pour garder claire l’eau du pot dans lequel on place les boutures. – Être patient car la bouture peut mettre de un à deux mois pour émettre des racines.
Date :
Classe :
Élève :
Groupe :
Plante bouturée :
Observations, remarques ou mesures faites : .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. 1 2 3
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5
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La reproduction
Questions et problèmes que l’on se pose : .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. Travail écrit (recherche, fiche…), photos… (titres, auteurs, …) : .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................
F. Une autre multiplication végétative : la greffe Décode les documents et imagine les différentes étapes. Si ton imagination fait défaut, effectue des recherches (catalogues de jardin, Internet…) ou adresse-toi à une personne-ressources Étape 1 Couper la plante « porte-greffe » à la hauteur désirée (de 0,40 à 1,80 m maximum) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1 2 3 4 5 6
Chapitre
Greffe en fente
II. La reproduction asexuée
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Étape 2 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Avec le raphia Étape 3 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Masticage de la greffe Étape 4 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������
FLASH SPÉCIAL D’autres types de reproduction sont possibles. Aussi, nous t’invitons à te rendre au centre cybermédias et à effectuer des recherches sur la reproduction végétative naturelle : 1 2 3 4 5
– par marcottage – par les stolons – par des racines drageonnantes – par des tiges tubérisées Recherche plusieurs sites et tu pourras ainsi les comparer. De la même manière, recherche des informations sur la reproduction asexuée par parthénogenèse, ainsi que la reproduction asexuée des moisissures, des champignons, des virus…
Chapitre
6
164
La reproduction
III
LA reproduction sexuée
A. Recherche d’un partenaire 1. Le rut ou la saison des amours Quand vient la saison des amours, à la fin de l’été, les forêts se mettent soudain à vibrer du long brame du cerf. Un cri qui, pendant quelques semaines, va affirmer la position hiérarchique du mâle. Le brame désigne à la fois la période du rut et le fait de raire (cri de l’animal). Les cerfs ne restent en rut que deux ou trois semaines, au cours desquelles ils ne s’alimentent pratiquement plus. Ils peuvent perdre jusqu’au quart de leur poids. Pendant toute la durée du rut, quand il n’est pas occupé à courtiser ou à poursuivre les biches, le cerf s’affaire pour défendre son harem de la convoitise des rivaux. Le brame joue alors un rôle prépondérant : avant d’en venir à se battre, les mâles commencent à se jauger de la voix, puis se défient en un véritable duel vocal. En général, le plus faible choisit sagement la retraite. Quand la menace d’éventuels rivaux s’estompe autour du harem, le cerf dominant revient à son obsession : la saillie des biches. Lors de l’accouplement, le cerf introduit son pénis dans le vagin de la femelle afin d’y glisser ses cellules sexuelles mâles ou gamètes (les spermatozoïdes). Ces derniers se dirigent vers la cellule sexuelle femelle ou gamète (l’ovule) afin de la féconder. Les femelles peuvent être fécondées dès leur premier anniversaire. La gestation dure environ huit mois. La biche met bas (mettre au monde) un seul faon qu’elle allaite. Les naissances ont généralement lieu entre le 15 mai et le 15 juin. Cet animal est vivipare.
1 2
a. Recherche le vocabulaire de ce texte.
3
Harem : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Saillie : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
III. La reproduction sexuée
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Chapitre
Rut : ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
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Accouplement : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Vagin : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ Gamètes : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ Gestation : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ Féconder : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ Vivipare : ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
b. Comportement de ces animaux durant cette période ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. Le dimorphisme sexuel du mâle et de la femelle d’une même espèce Découvre dans ces documents le dimorphisme sexuel chez le canard colvert et transcris les indices relevés. Ce canard est le plus commun et le plus répandu. Le mâle se distingue facilement à son corps gris, avec le dessous plus clair, un collier blanc, une tête vert foncé et une poitrine brune. La femelle beaucoup moins colorée est plus discrète. Elle est brunâtre avec des bandes tachetées plus sombres. Mâle et femelle sont pourvus d’un miroir alaire bleu-violet très voyant. La femelle émet un « waak-waak … » retentissant tandis que le mâle émet un faible « rèhp » précédé d’un sifflement « fihp ». Ils forment un couple saisonnier et font un nid au sol, dans des arbres, sur des murs à des distances variables de l’eau. Pour transférer ses spermatozoïdes (gamètes mâles) afin de féconder la canne, le canard colvert mâle approche son cloaque de celui de la femelle. La femelle couve sept à neuf œufs qui éclosent après vingt-cinq à trente jours. Elle élève ses canetons pendant cinquante à soixante jours. Cet animal est ovipare.
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Chapitre
6
166
La reproduction
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B. Un cas particulier : l’hermaphrodisme de l’escargot Décode ces documents afin d’imaginer trois questions qui se rapportent à la reproduction de l’escargot. Puis définis hermaphrodite sans avoir recours au dictionnaire.
Au printemps, à son réveil, l’escargot a de l’appétit, puis, rassasié, il part à la recherche d’un conjoint, le rencontre et ils s’accouplent. Chacun introduit alors dans l’orifice de l’appareil reproducteur de l’autre de petites masses blanchâtres formées de spermatozoïdes agglutinés. Puis, ils se séparent. Un mois plus tard chacun des partenaires pond des œufs qui éclosent dans le sol. Ils donneront naissance à de minuscules escargots. Cet animal est ovipare. glande reproductrice canal glande à albumine canal
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utérus
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1
réservoir des spermatozoïdes reçus
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2
étui du pénis
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orifice reproducteur
parties femelles parties mâles et femelles
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5
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III. La reproduction sexuée
Chapitre
vagin parties mâles
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C. Synthèse Tu viens, au travers de ces différents documents, de découvrir quelques caractéristiques de la reproduction sexuée. D’autres te seront proposées par la suite. Mais établis d’abord une synthèse de ce que tu viens d’apprendre. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
D. Utilise tes apprentissages À l’aide des documents ci-après, montre l’importance du dimorphisme sexuel.
Document 1* Dame Coco n’aime que le « fluo » Les femelles d’oiseaux, de la paonne à la poule des Roches, choisissent toujours leur partenaire en fonction de ses couleurs belles et vives qui montrent qu’il est porteur d’un bagage génétique « top niveau ». Une équipe anglo-australienne a fait cette curieuse expérience. En badigeonnant les plumes de la couronne et la tête d’un perroquet mâle d’une crème anti-ultraviolet qui empêchait leur flamboyance habituelle, les chercheurs ont montré que la flamboyance du plumage a une importance au moins égale à sa coloration dans l’attirance de la femelle. En effet, en présence de perroquets « normaux » non badigeonnés de crème, les individus ternis n’ont rencontré aucun succès.
Document 2* 1 2 3 4 5
*Extraits de la revue ASBL Phoenix International, avec l’aimable autorisation de son Président, le Docteur Di Cristofaro S. (http://www.site.voilà.fr/phoenixbirds/index.html)
Chapitre
6
Recherche mâle aux pattes écarlates Les femelles Mandarin Diamant ont, elles aussi, leurs préférences masculines. L’élu de ces dames devrait porter de belles bagues rouges autour des pattes… Si c’est le cas, elles s’investiront davantage dans la progéniture issue de leur accouplement. En fait, tout se passe comme si les femelles associent le rouge porté par les mâles aux promesses d’une génétique meilleure.
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La reproduction
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E. Les végétaux 1. La fougère a. Situation-problème Fougères, fleurs des bois… peuplent les milieux arborés. Quels sont les mécanismes qui leur permettent de se reproduire et de coloniser ce milieu ?
b. Le cycle de reproduction de la fougère Décode le document ci-après pour ensuite décrire la reproduction de cette plante en complétant le texte proposé. Anthéridie
Archégone
Rhizoïdes
Archégone Oosphère
3
2
Jeune prothalle
Anthérozoïde
Gamétophyte (Prothalle)
1
4
Anthéridie
Spores
F
O ÉC
ND
IO AT
N
Zygote n 2n
5 Face inférieur de la fronde
Fronde mature
Sporophyte adulte
Sporange mature
Feuille du jeune sporophyte
Embryon
1 2
6
3 4
Sore (groupe de sporanges) 6
5 6
Chapitre
Sporange
Gamétophyte (Prothalle)
Rhizome
III. La reproduction sexuée
169
La reproduction des fougères fait intervenir deux générations qui alternent : une plante à spores (la fougère) et une plante à gamètes (le prothalle). Les feuilles composées des fougères portent le nom de frondes. Certaines de ces frondes portent des sporanges (6) sur la face inférieure qui sont regroupés en amas appelés sores. Ils possèdent un mécanisme qui catapulte les spores à plusieurs mètres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
2. La plante à fleurs a. Situation-problème Formule une énigme, un problème à résoudre à partir des documents qui te sont présentés. 1 2 3 4 5
Chapitre
6
170
Pommier
Bourgeons de pommier
Fleurs de pommier
Coupe d’une pomme
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La reproduction
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b. De la fleur au fruit Établis la légende de la moutarde des champs à partir des documents suivants.
Document 1
Document 2 La moutarde des champs est une plante herbacée. Nous pouvons distinguer deux parties en l’observant. 1° Une partie souterraine formée par un axe blanchâtre qui va en s’amincissant : c’est la racine principale. Celle-ci se ramifie en racines secondaires, elles-mêmes ramifiées en racines de plus en plus petites : les radicelles. 2° La partie aérienne permet de distinguer une tige principale d’où partent des tiges secondaires ou rameaux. Les tiges portent des feuilles fixées en des points appelés nœuds. Il n’y a qu’une feuille par nœud et les feuilles sont placées alternativement à droite et à gauche le long de la tige : ce sont des feuilles alternes. À la jonction entre la partie aérienne et souterraine se distingue le collet. Une feuille comprend une membrane verte et plate : le limbe. Il est rattaché à la tige par une « queue » : le pétiole ; la feuille est dite pétiolée. Elles sont très échancrées et irrégulièrement dentelées. Cependant, les feuilles supérieures sont dépourvues de pétioles : ce sont des feuilles sessiles entières ovales lancéolées. Le limbe est parcouru par les nervures. La tige et les feuilles sont velues. Au sommet de la plante, on observe des inflorescences : ces groupements de fleurs ont une disposition dite en grappe. Sur certains plants, on trouve des fleurs épanouies, des fleurs fanées et des boutons. D’autres plantes possèdent des fruits.
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Chapitre
6
III. La reproduction sexuée
171
Légende
1
Partie aérienne 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 4
6 8 7
Entre-nœud
7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Feuille
5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tige feuillée
3
Pétiole Nœud 9
9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10 11
11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Racine
Partie souterraine
12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
c. La fleur (en coupe) Après avoir observé la fleur ci-dessous dont deux pétales ont été enlevés, réalise un croquis en respectant l’échelle. Croquis Fleur dont deux pétales ont été enlevées
1 2 3 4 5
Chapitre
6
172
La reproduction
d. Légende de la fleur de moutarde des champs Établis la légende. Chaque fleur, de 1,2 cm de largeur maximum, comprend un petit axe le pédoncule floral dont l’extrémité renflée, le réceptacle, porte les pièces florales :
Étamine 6 5 4
7 8 9 10
11
– quatre sépales séparés et écartés en angle droit et formant le calice – quatre pétales formant la corolle Sur le réceptacle on distingue, entre la corolle et les étamines : – 4 étamines longues et 2 étamines courtes dont l’extrémité renflée contient le pollen. Chaque étamine est constituée d’un filet – un pistil composé d’un ovaire contenant des ovules et surmonté du style (partie étroite) et du stigmate (partie renflée).
3 2 1
Légende 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Chapitre
– des glandes à nectar
III. La reproduction sexuée
173
e. Le fruit : résultat de la fécondation de la fleur Réalise le même travail que précédemment pour le fruit. Légende
Fruit en coupe
1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 5
Les grains de pollen disséminés par les insectes ou le vent tombent sur les stigmates des fleurs. Les grains de pollen émettent un tube qui s’enfonce jusqu’à l’ovaire. Ils fécondent alors les ovules contenus dans les ovaires. Le fruit résulte du développement des ovaires. Dès lors, on y retrouve les structures de la fleur et notamment les restes du stigmate et du style. Le fruit protège les graines qui proviennent des ovules fécondés. Elles s’attachent sur une cloison (le replum) et elles sont recouvertes par des valves. Dans ce cas, le fruit est une silique longue de 2 à 4 cm, avec excroissance étroite, longue de 1 à 1,5 cm. Si les graines tombent sur le sol et que les conditions sont favorables, elles donnent une nouvelle plante et le cycle de la vie recommence.
f. Synthèse : le cycle de vie des plantes à fleurs Réalise une synthèse sur la reproduction des plantes à fleurs. Plantule Graine Graine de germination
Fruit simple (formé à partir de l’ovaire) Graine (formée à partir de l’ovule)
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Tube pollinique
Embryon
Ovaire (base du carpelle) Ovule
3 4 5 6
Chapitre
Zygote (œuf)
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FÉCONDATION
Sac embryonnaire Oosphère
Spermatozoïde
La reproduction
Organes sexuels
Grain de pollen germé posé sur le stigmate du carpelle
Plante adulte portant des fleurs
Campbell
Anthère à l’extrémité de l’étamine
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F. Les insectes Les documents présentés expliquent la reproduction du papillon et du criquet. Établis une comparaison entre ces deux animaux.
III. La reproduction sexuée
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Chapitre
De nombreux insectes se métamorphosent au cours de leur développement. Le papillon subit des métamorphoses complètes car le corps du jeune diffère complètement de celui de l’adulte. D’abord chenille au stade larvaire, elle passe son temps à manger, muant à mesure qu’elle grandit. Après plusieurs mues, elle s’enferme dans un cocon et devient chrysalide. Finalement, le papillon adulte sort du cocon afin de trouver un partenaire pour se reproduire. La reproduction est sexuée (avec un mâle et une femelle) et la fécondation est interne : le mâle dépose le sperme directement dans la femelle pendant l’accouplement. La femelle pond une multitude d’œufs à même la source d’aliments dont les larves se nourrissent à leur éclosion. C’est un animal ovipare.
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En été, les criquets mâles en grande majorité « chantent » ce qui attire les femelles. Au cours de l’accouplement, le mâle dépose ses spermatozoïdes dans l’abdomen de la femelle. Un réceptacle séminal reçoit les spermatozoïdes en attendant la maturité des ovules. La fécondation interne peut se produire : les ovules fécondés appelés œufs (ou zygotes) seront pondus dans le sol. Au printemps, les œufs éclosent. Les larves se libèrent et mènent une vie active. Elles ont la forme de minuscules criquets sans ailes. Leur développement comporte six stades séparés par des mues. On dit que cet insecte subit des métamorphoses incomplètes. La croissance se fait par paliers successifs. C’est un animal ovipare.
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IV
SYNTHÈSE GÉNÉRALE
Établis une synthèse sur la reproduction en utilisant les mots suivants : modes de reproduction sexuée et asexuée, fécondation, ovule(s), spermatozoïde(s), œuf(s) (ou zygote(s)), métamorphose(s), vivipare (ou viviparité), ovipare (ou oviparité), mues, cycle de vie, naissance (mise bas et éclosion), gamètes.
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2
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Chapitre
5
176
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La reproduction
V
CLASSEMENT DICHOTOMIQUE
Lorsqu’on élabore une clé dichotomique, on classe les éléments par couple. On procède donc par divisions et subdivisions. Essaie maintenant d’élaborer un classement dichotomique avec les êtres vivants rencontrés dans ce chapitre : l’hydre, l’escargot, la fougère, le cerf, la paramécie, le papillon, le canard colvert, la moutarde des champs, le criquet. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................
. De . . . la . . même . . . . . .manière, . . . . . . . .recherche . . . . . . . . des . . . informations . . . . . . . . . . . .sur . . .le. .cycle . . . . de . . .vie . . .d’une . . . . .mousse, . . . . . . . d’un . . . . .cham...... pignon, du géranium, …
V. Classement dichotomique
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Chapitre
................................................................................. FLASH SPÉCIAL ................................................................................. Tu peux aussi élever des chenilles, des grillons, des phasmes, des ténébrions, des souris, des . escargots, . . . . . . . . . .…. . . .Aussi, . . . . . nous . . . . . t’invitons . . . . . . . . .à. .te . . rendre . . . . . . au . . . centre . . . . . . cybermédias . . . . . . . . . . . .pour . . . . effectuer . . . . . . . . .des .... recherches sur les conditions de l’élevage de ces vivants. Recherche plusieurs sites et tu pour. ras . . . ainsi . . . . .les . . .comparer. .....................................................................
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VI
SAVOIRS À INTÉGRER
A. La reproduction asexuée La paramécie, comme les bactéries, se reproduit par scissiparité ; cette reproduction sans mâle ni femelle (asexuée) est le résultat de la division en deux de l’organisme unicellulaire. Dans des conditions de vie favorable (température, nourriture), l’hydre se reproduit par bourgeonnement. Des plantes à bulbes, comme les tulipes, se multiplient grâce à la production de bulbes latéraux : les bulbilles. On peut obtenir de nouvelles plantes à partir d’un rameau, de feuilles plantées dans du terreau : le bouturage. La greffe est une multiplication végétative qui consiste à insérer un greffon (tige avec quelques bourgeons) sur une autre plante.
B. La reproduction sexuée 1. Chez les animaux – La reproduction sexuée s’exerce entre deux partenaires d’une même espèce : un mâle et une femelle. – Généralement, les partenaires ont des aspects différents ; on reconnaît le mâle de la femelle. C’est le dimorphisme sexuel. – Le mâle libère des gamètes mâles (ou cellules mâles) appelées spermatozoïdes. – La femelle libère des gamètes femelles (ou cellules femelles) appelées ovules. – Il y a fécondation des gamètes femelles par des gamètes mâles. – La fécondation se déroule après l’accouplement des partenaires. – Il existe des animaux qui sont successivement mâle et femelle : on dit qu’ils sont hermaphrodites. – Certains animaux donnent naissance à des êtres vivants tandis que d’autres couvent des œufs. Les uns sont des vivipares et les autres des ovipares. – La reproduction sexuée entraîne une grande variation génétique pour une même espèce (les individus sont tous différents).
2. Chez les plantes a. Plantes à fleurs (moutarde des champs) Les organes sexuels mâles (étamines) et femelles (pistil) produisent respectivement des grains de pollen et des oosphères. Leur rencontre produit un zygote (œuf) dont le développement donne une graine protégée par un fruit qui contribue à sa dispersion. La germination de cette graine donnera un nouvel individu. 1 2 3 4 5
La fougère est une plante à spores (sporophyte) à laquelle succède une plante à gamètes. Certaines feuilles portent sur leur face inférieure des sporanges contenant des spores qui sont catapultés à plusieurs mètres. Ces dernières se développent en un prothalle portant les organes mâles et femelles. Ceux-ci produisent des spermatozoïdes et des oosphères qui, après fécondation, donnent un zygote dont le développement produira un nouveau sporophyte.
Chapitre
6
b. La fougère
178
La reproduction
Index
ρ (masse volumique) 60, 62, 63
A abscisse 66 absorption 119, 120 absorption intestinale 117 accouplement 165, 166, 168, 175, 176, 178 alvéoles pulmonaires 125, 133, 134, 136 amidon 109, 115, 116 anthéridie 169 anthérozoïde 169 anus 105 aorte 148, 153 appareil circulatoire 146 appareil digestif 104, 107, 116 appareil respiratoire 125 archégone 169 artère 118, 149, 150, 156 artère aorte 147, 156 artère pulmonaire 147, 153, 156 asexuée 158, 161 azote 130, 136
B bactéries 159 barre 86, 87 bile 105, 116, 120 biomasse 97, 99 bonnet 88 bourgeonnement 178 bouturage 161, 162, 178 bronches 125, 136, 137 bronchioles 125, 133, 136, 137 bulbilles 160, 161, 178
C caecotrophes 85, 86 caecum 85, 86 cage thoracique 125 caillette 88
calice 173 capacité 22, 31, 34, 35 capillaires 118, 149, 156 cardia 115 carnivore 89, 102 cavité buccale 105 chaîne alimentaire 96, 98, 102, 103 chenille 175 chrysalide 175 circulation complète 153, 156 circulation double 150, 154, 156 circulation fermée 150, 153, 156 circulation incomplète 154, 156 circulation ouverte 156 circulation simple 156 clé dichotomique 80, 81, 103, 177 cocon 175 cœur 147, 148, 150, 153, 154, 155, 156 collet 171 compétences 3 compressibilité 25, 30, 31, 33, 42 concurrent alimentaire 78, 103 condensation 46 consommateur 99 –– –– –– –– ––
de deuxième ordre 102, 103 de premier ordre 99, 102, 103 de second ordre 99 de troisième ordre 102 principal 99 constantes 114 coordonnées 66 corolle 173 corps purs 48, 50, 51, 52 critères 6 –– de forme 18 –– de volume 21 cycle alimentaire 103
1
D
2
décomposeur 78, 101, 102, 103, 159 déglutition 110 détritivore 78, 100, 103
3 4 5 6 Index
179
diaphragme 125, 126, 136 digestion 120 dimorphisme sexuel 166, 168, 178 dioxyde de carbone 129, 131, 132, 134, 136, 140, 141, 143, 144, 152, 154 distillat 50
E eau de chaux 131, 132 eaux usées 53 embryon 72, 169 émulsion 116 épiglotte 110 estomac 105, 112, 113, 115, 116, 120 étamine 173, 178 étamines 173 état gazeux 30, 44 état liquide 17, 18, 30, 44 état solide 17, 18, 30, 44 évaporation 46
fécondation 176, 178 fécondation interne 175, 176 féconder 166 feuille 171 feuilles sessiles 171 feuillet 88 filet 173 filtrat 50 filtration 45 fleur 172, 174 foie 105, 116 forme 18, 30 forme propre 30, 32, 33, 34, 43 formule dentaire –– –– –– ––
2
chat 90 cochon 91 lapin 85 vache 87
fosses nasales 105, 125 fougère 169 fruit 174
3
G
4
gamète 165, 166, 176, 178 glandes salivaires 105
5 6
180
H herbivore 85, 87, 102 hermaphrodite 178 hétérogène 48, 51, 52 homogène 48, 51, 52 hydre 160, 178
I
F
1
globules blancs 151, 156 globules rouges 151, 156 glucides 116 glucose 108 glycémie 107 grain de pollen 174, 178 graine 174 graisse 116 grandeur 22, 60, 73 graphique 65, 68, 69, 71, 73, 107, 135 graphique circulaire 12, 13, 14 greffe 163, 178
La matière dans tous ses états
intestin –– gros intestin 105, 119, 120 –– intestin grêle 105, 116, 117, 120 irritabilité 14
L lacunaire 154 lacunes 154 langue 105 larve 176 larynx 110, 125, 136 limbe 171 lipides 116
M masse 56, 57, 58, 59 masse volumique 60, 63, 64 mélange 48, 50, 52 –– hétérogène 51, 52 –– homogène 51, 52
métamorphose –– complète 175 –– incomplète 176 mètre au cube 22, 31 microscope 158
modèle 36, 40, 41, 42, 44, 52 molécule 36, 38, 44 mue 175, 176 multiplication végétative 160, 161, 163, 178
protéine 115, 116 prothalle 169, 170, 178 protides 116 pylore 115
N
R
narines 125, 136 non-vivants 5, 6, 11, 14 nutriment 107, 152
rectum 105 reproduction 14 reproduction asexuée 158, 176, 178 reproduction sexuée 165, 168, 175, 176, 178 réseau alimentaire 102 respiration 136 respiration cutanée 144 respiration trachéenne 144 rongeur 86
O œsophage 105, 110, 111, 116, 120 omnivore 91, 102 oosphère 169, 178 opportuniste 102 ordonnée 66 oreillettes 148, 153, 156 ouverte 154 ovaire 173, 174 ovipare 166, 167, 175, 176, 178 ovule 82, 165, 173, 174, 176, 178 ovule fécondé 174 oxygène 127, 128, 129, 130, 131, 132, 134, 135, 136, 140, 141, 142, 144, 152
P pancréas 105 panse 88 paramécie 158 pénis 165 péristaltique 116, 119, 120 péristaltisme 116 pétiole 171 pétiolée 171 pharynx 105, 110, 125, 136 phytophage 82 pistil 173, 178 plaquettes 151, 156 plasma 151, 156 plèvre 125 pollen 173 poumon 125, 136, 147 poumons 137 prédateur 76, 78, 99, 103 producteur 99, 102, 103 proie 76, 78, 103
S sacs aériens 137, 144 salive 105, 108, 115 sang 151, 153, 154, 155, 156 savoir-faire 3 scissiparité 158, 159, 178 secteur 13, 14 sépales 173 sores 170 spermatozoïde 82, 165, 166, 167, 176, 178 sporange 170, 178 spore 170, 178 sporophyte 178 stigmate 138, 139, 144, 173, 174 stimulus 14 style 173 suc gastrique 105, 115, 116 suc intestinal 105, 116 suc pancréatique 105, 116, 120 surface libre 28, 30, 32, 33
T tâches 3, 4 trachée 138, 139, 144 trachée-artère 105, 125, 136, 137 trachéole 138 tube digestif 105
1 2 3
V
4
vagin 166
5 6 Index
181
vaisseaux sanguins 149 valvule 148 variable 114 veine 118, 149, 150, 156 veine cave 147, 148, 156 veine pulmonaire 147, 148, 153, 156 ventilation pulmonaire 125, 127, 136 ventricule 148, 153, 156 vésicule biliaire 105
1 2 3 4 5 6
182
La matière dans tous ses états
vésicules pulmonaires 125 villosité 118 vivants 5, 6, 10, 11, 14, 77 vivipare 166, 176, 178 voies respiratoires 125 volume 21, 22, 30, 31, 34, 35, 59, 60
Z zygote 169, 176, 178
Bibliographie
DERRICKSON B., TORTORA G. J., Manuel d’anatomie et de physiologie humaines, De Boeck, 2009. CAIN M. L., DAMMAN H., LUE R. A., YOON C. K., Découvrir la biologie, trad. et adaptation de PERSIC A., révision scientifique par VINCENT R., avec la collaboration de ROCHE H., De Boeck, 2006. CORNET M., Biologie 3e – Manuel. Sciences de base et Sciences générales, De Boeck, 2010. FORÊT R., Dico de Bio, De Boeck, 2012. JOHNSON G. B., LOSOS J. B., RAVEN P. H., SINGER S. S., Biologie, trad. De BOUHARMONT J., MASSON P. L., VAN HOVE C., De Boeck, 2011. SCULIER D. et WATERLOO D., Sciences et compétences au quotidien 2e année, De Boeck, 2013.
1 2 3 4 5 6 Bibliographie
183
Crédits iconographiques
Les illustrations, dessins et photographies non reprises dans la liste ci-dessous sont chacune propriété de © De Boeck Éducation s.a. CHAPITRE 1 p. 5 : d Ph © maler/Fotolia ; p. 9 : bas g Ph © NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems ; p. 10 : bas g Ph © Showtime, 2000. CHAPITRE 2 p. 15 : d Ph © c-chez-marc/ Fotolia ; p. 40 : ht g Ph 1 © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 709 ; ht g Ph 2 © DX/ Fotolia. CHAPITRE 3 p. 75 : d Ph © Serghei Velusceac/Fotolia ; p. 76 : bas g Ph 1 © M.R. Swadzba/ Fotolia ; bas g Ph 2 © Serafo/Wikipedia ; p. 77 : ht g Ph 1 © hfox/Fotolia ; ht g Ph 2 © Béatrice Prève/Fotolia ; p. 81 : g Ph 1 © EcoView/Fotolia ; g Ph 2 © Steve Byland/Fotolia ; g Ph 3 © m_reinhardt/Fotolia ; p. 82 : g Ph 1 © rafi/Fotolia ; g Ph 2 © Olga Itina/Fotolia ; g Ph 3 © gaelj/Fotolia ; p. 84 : g Ph © Krzysztof Wiktor/Fotolia ; d Ph © Ruoso Cyril/ Biosphoto ; p. 87 : bas g Ph © choucashoot/ Fotolia ; p. 88 : ht g Ph © Flashy_Zou/Fotolia ; p. 89 : bas d Ph 1 © sommersprossen/Fotolia ; bas d Ph 2 © bob/Fotolia ; p. 93 : bas d Ph © schaef/Fotolia ; p. 96 : ht g Ph © Xaver Klaußner/Fotolia ; p. 100 : bas g Ph © T_alamenthe/Fotolia ; p. 101 : ht g Ph © Labat Jean-Michel/Biosphoto ; bas g Ph © Matauw/Fotolia ; p. 103 : bas g Ph © Jason Kasumovic/ istockphoto ; bas m Ph © Krzysztof Wiktor/Fotolia ; bas d © Juri Pozzi/istockphoto ; p. 104 : m dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 983 ; p. 110 : m dessins © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 985 ; p. 111 : ht g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 986 ; p. 117 : bas d Ph © Sciences de la Vie et de la Terre, Paris, Hatier, 1997, p. 65 ; p. 118 : ht dessins © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 988 ; p. 122 : m dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 983. CHAPITRE 4 p. 123 : d Ph © franck steinberg/Fotolia ; p. 125 : m g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1008 ; p. 133 m g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1008 ; m d Ph © Cain et al., Découvrir la biologie, De Boeck, 2006, p. 475 ; p. 136 : bas d dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1008 ; p. 139 : ht g Ph © Campbell et al., Biologie, De Boeck Université, 1995 ; p. 140 : ht g Ph © Labat Jean-Michel/Biosphoto. CHAPITRE 5 p. 145 : d Ph © arturas kerdokas/Fotolia ; p. 146 : ht dessins © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1029 ; p. 147 : ht d dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1025 ; p. 148 : dessins © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1025 et p. 1027 ; p. 149 : ht Ph et dessins © SCI ; p. 151 : ht g Ph © Boos_be_99/Geocities ; p. 153 : ht g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1024 ; p. 155 : bas g dessins © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1022 ; p. 156 : ht g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1025.
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CHAPITRE 6 p. 157 : d Ph © Sylvain Combes/Fotolia ; p. 158 : m d Ph © OSF/Wildlife pictures ; p. 160 : m g Ph © J. A. L. Cooke/OSF/ Wildlife pictures ; p. 163 : bas g Ph © Jean-Michel Groult/Biosphoto ; p. 164 : ht g Ph 1, 2 et 3 © Jean-Michel Groult/ Biosphoto ; p. 165 : ht d Ph © wojciech nowak/Fotolia ; m d Ph © Glenda Powers/Fotolia ; p. 166 : bas g Ph 1 © Michael Ireland/Fotolia ; bas g Ph 2 © Tomas Sereda/Fotolia ; p. 167 : m g © siloto/Fotolia ; m d © Ingo Arndt/Minden Pictures/ Corbis ; p. 169 : dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 600 ; p. 170 : ht g Ph © Cain et al., Découvrir la biologie, De Boeck, 2006, p. 586 ; ht d Ph © Arcady/Fotolia ; bas g Ph © Karina Baumgart/Fotolia ; bas m g Ph © Adrien Roussel/Fotolia ; bas m d Ph © vipaladi/Fotolia ; p. 172 : ht d dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 730 ; bas d Ph © Ruud Morijn/Fotolia ; p. 173 : ht d dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 848 ; p. 175 : bas g Ph © Cathy Keifer/istockphoto ; bas d Ph © Cathy Keifer/istockphoto.
4 5 6
184
La matière dans tous ses états
Table des matières
Préliminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Les tâches comme stratégie pour l’apprentissage et pour l’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Rôle des tâches proposées aux élèves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Place des savoirs dans la résolution de tâches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Acquérir et structurer des connaissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Exercer et maîtriser des savoir-faire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Développer des compétences et réaliser des tâches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 3 3 3 3 3 3
Chapitre 1. Vivants, non-vivants I.
Critères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Quelques situations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Le robot « Curiosity » sur Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. La science-fiction inspire les scientifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 6 9 9 9 10
II. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 III. Graphiques circulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Répartition d’arbres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tableau de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Réalisation du graphique circulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Réinvestissements des acquis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12 12 12 12 13
IV. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Chapitre 2. La matière dans tous ses états I.
Mise en situation : une expérience intéressante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Photographies de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 16 16 16 17
II. Les états physiques de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 A. Situation problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 B. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 III. Propriétés des états physiques de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Premier critère : la forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Pour les liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Pour les solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Pour les gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Second critère : le volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Pour les liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18 18 18 20 21 21 21
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2. Pour les solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Pour les gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Troisième critère : la compressibilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Pour les liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Pour les solides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Pour les gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Surface libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Pour les liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Pour les solides et les gaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres critères . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conditions expérimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Modification des conditions expérimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Résultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23 24 25 25 25 26 27 28 28 28 29 29 29 29 29 30
IV. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Les états de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Définitions et unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30 30 30 31
V. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Tableau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31 31 32 34
VI. Molécule et modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Confirmation de l’existence des molécules dans la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Notion de modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Modèle moléculaire des états physiques de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G. Utilise tes acquis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36 36 36 37 37 38 38 40 41 42 42
VII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Molécule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Caractéristiques des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Pour l’état solide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Pour l’état liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Pour l’état gazeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44 44 44 44 44 44 44 44
VIII. Mélanges et corps purs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mélanges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Première méthode expérimentale : la filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Deuxième mode opératoire : une évaporation suivie d’une condensation . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Corps purs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45 45 45 46 48 48 49
C.
D.
E. F.
1 2 3 4 5 6
186
La matière dans tous ses états
2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Schémas expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Modèle d’un mélange et d’un corps pur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49 49 49 50
IX. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mélange homogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Mélange hétérogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Corps pur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
50 51 51 51
X. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Réalisation de modèles moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Traitement des eaux usées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Fabrication du beurre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
XI. Masse volumique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Vérification de cette hypothèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
52 52 53 54 56 56 56 58 59
XII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 A. Une nouvelle grandeur : la masse volumique (rhô – ρ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 B. Formule de la masse volumique et unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 XIII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Un premier tour de magie : un glaçon entre deux eaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Un deuxième tour de magie : un glaçon surprenant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Utilise le tableau afin de répondre aux questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Oxygénation d’une mare ou d’un étang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Notion importante : le graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Rôles du graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Types de graphiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Construction d’un graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Interprétation d’un graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Construction de graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Analyse de graphiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61 61 62 62 62 63 64 64 65 65 65 66 68 69 71
XIV. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Chapitre 3. La nutrition
1
I.
Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3
II. Proies et prédateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4
III. Solution à la mise en situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5
IV. D’autres proies et prédateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6
2
Table des matières
187
V. Une clé dichotomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Définition et exemple de clé dichotomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 À toi de jouer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 .
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VI. La nutrition chez quelques animaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mise en situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Article de presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Droit de réponse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Le lapin : un herbivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. La denture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. L’appareil digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. La valeur nutritive des végétaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. La vache, un autre herbivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. La denture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. La rumination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Le chat : un carnivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Régime alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Squelette de la tête . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Le cochon : un omnivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Compte-rendu d’excursion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Squelette de la tête . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Tableau comparatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse d’un document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
84 84 84 85 85 85 85 86 86 87 87 87 87 89 89 89 90 90 91 91 91 91 92 92 92
VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Le mode de nutrition du renard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Questionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Surprise-surprise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse d’un document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93 93 93 94 94 94 95
VIII. La chaîne alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La nutrition végétale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. La nutrition animale et la notion de biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Émission de télévision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Notion de biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Représentation pyramidale de la chaîne alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Situation nouvelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Les détritivores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Analyse de documents. Réponds à la question posée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96 96 96 96 97 97 97 98 98 98 99 100 100 100 101
6
188
La matière dans tous ses états
F. Les décomposeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 1. Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 2. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 IX. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 X. La digestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Appareil digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Étapes de la digestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Expérience de Spallanzani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Évolution de la glycémie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Dans la bouche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Mécanisme de déglutition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Dans l’œsophage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Dans l’estomac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Dans l’intestin grêle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Dans le gros intestin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
104 104 106 106 107 107 110 111 112 116 119
XI. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 A. Importance de la mastication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 XII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Chapitre 4. Les différents types de respiration I.
Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Extrait d’un article de journal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Record du monde en apnée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Travail de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
124 124 124 124
II. La ventilation pulmonaire chez l’homme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Appareil respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Rôle du diaphragme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Modèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Rapport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Association entre le modèle et la réalité anatomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
125 125 126 126 126 126 126 127
III. Composition de l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Préalable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Photographies de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Composition détaillée de l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tableau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
127 127 127 127 127 127 128 128 128 128 129 129 129
IV. La respiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 A. Comparaison de l’air inspiré et de l’air expiré . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 1. Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Table des matières
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2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La respiration au niveau des organes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Historique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Rôles des alvéoles pulmonaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Structure des alvéoles pulmonaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Coupe transversale des alvéoles pulmonaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Données chiffrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Tableau comparatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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V. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 VI. Importance de l’activité physique sur la respiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Rythme respiratoire et consommation d’oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tableau de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
135 135 135 135 136
VII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 VIII. La respiration chez d’autres êtres vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Le pigeon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Schéma de l’appareil respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mécanisme de la ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Le criquet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Le lombric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Propositions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Les plantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Tableau de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Questionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
137 137 137 137 137 138 139 140 141 141 142 142 142 143 143 144
IX. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Chapitre 5. La circulation I.
1 2 3 4 5
Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
II. L’appareil circulatoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le circuit sanguin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Le cœur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Fonctionnement du cœur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Les vaisseaux sanguins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Circulation double et fermée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
190
La matière dans tous ses états
146 146 147 147 148 149 150 150
III. Le sang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 IV. Les buts de la circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 V. D’autres types de circulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 A. La grenouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 B. Le criquet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 VI. Réponse à la situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 VIII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Chapitre 6. La reproduction I.
Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
II. La reproduction asexuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. La paramécie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Les bactéries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. L’hydre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Une multiplication végétative naturelle : les bulbilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Une multiplication végétative artificielle : le bouturage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Une autre multiplication végétative : la greffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
158 158 159 160 160 161 163
III. La reproduction sexuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Recherche d’un partenaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Le rut ou la saison des amours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Le dimorphisme sexuel du mâle et de la femelle d’une même espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Un cas particulier : l’hermaphrodisme de l’escargot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Les végétaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. La fougère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. La plante à fleurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Les insectes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
165 165 165 166 167 168 168 169 169 170 175
IV. Synthèse générale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 V. Classement dichotomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. La reproduction asexuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La reproduction sexuée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Chez les animaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Chez les plantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178 178 178 178 178
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
1
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
2
Crédits iconographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
3 4 5 6
Table des matières
191
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1 2 3
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4
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5
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6
192
La matière dans tous ses états
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