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Chapitre 1 de la partie 1 : Respirer dans des milieux différents

Scaphandre intro

Introduction :

La respiration est indispensable à la survie de l’être humain.

Respirer consiste à inspirer et expirer de l’air, c’est à dire à faire entrer et sortir de l’air de notre corps.

Problème : A quoi sert ce passage d’air notre corps ?

L’air est un mélange de différents gaz :

Diazote :                                      78 %
Dioxygène (O2) :                       21 %
Dioxyde de carbone (CO2) :   0,04 %

Hypothèses (formulées en classe, voir dans le cours ou sur le cahier de texte en ligne)

Activité 1 Je compare la composition de l’air entrant et de l’air sortant de notre corps

I- La respiration chez l’être humain

L’être humain respire.

L’entrée de l’air dans l’organisme est appelée inspiration, la sortie est appelée expiration.

Lors du passage de l’air dans le corps, il absorbe du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone.

schema échanges gaz

EV

Problème : L‘être humain respire, mais est ce le cas de tous les êtres vivants ?

Hypothèse : (formulée en classe, voir dans le cours ou sur le cahier de texte en ligne)

Rappel : En nous servant de la démarche suivie chez l’être humain, construisons ensemble un protocole expérimental permettant de vérifier si notre hypothèse est correcte.

schémas exp gaz

schémas exp hyp

méthodes détéction gaz

Activité 2 Je réalise des expériences pour savoir si tous les êtres vivants respirent

II- La respiration des êtres vivants

Tous les êtres vivants respirent.

Chez les végétaux comme chez les animaux, la respiration consiste en des échanges de gaz: une absorption de dioxygène ET un rejet de dioxyde de carbone.

Exercices entrainement respiration

DM Respi champignons

Problème : Quels organes permettent le passage de l’air dans le corps des êtres vivants terrestres ?

Hypothèse : (formulée en classe, voir dans le cours ou sur le cahier de texte en ligne)

Activité 3 J’étudie le comportement respiratoire de différents animaux terrestres

Poumons homme

III- Les animaux terrestres respirent grâce à des poumons ou des trachées

Chez les animaux terrestres, les échanges gazeux se font entre l’air et l’organisme par l’intermédiaire d’organes respiratoires.

Les animaux à respiration aérienne (dans l’air) possèdent soit des trachées chez les insectes ou des poumons, pour effectuer les échanges des gaz.

Poisson grillage

Problème : Les animaux terrestres respirent grâce à des poumons ou des trachées, grâce à quels organes respirent les animaux aquatiques ?

Pour trouver le ou les organes qui permettent au poisson de respirer, il nous faut connaitre le trajet de l’eau dans le corps du poisson. Sur cette vidée, un colorant bleu est ajouté dans l’eau. Il est ainsi possible de connaitre l’entrée et la sortie de l’eau dans le corps du poisson.

Vidéo du trajet de l’eau lors de la respiration d’un poisson.

Activité 4 J’étudie les organes permettant au poisson de respirer

On observe ainsi que l’eau entre par la bouche et ressort par des ouvertures situé à l’arrière de la tête du poisson que l’on appelle les ouïes. On peut donc supposer que les organes de la respiration du poisson se trouvent entre la bouche et les ouïes. Pour le vérifier, nous allons réaliser une dissection de la tête d’un poisson et étudier les organes qui se trouvent sur le trajet de l’eau.

Activité 4 J’étudie les organes permettant au poisson de respirer suite

Branchies maquereau

IV- Les animaux aquatiques respirent grâce à des branchies

Chez les animaux aquatiques les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone se font entre l’eau et l’organisme par l’intermédiaire d’organes respiratoires : les branchies

Respiration cétacés

Sur ces belles vidéos, vous pouvez particulièrement bien observer l’orifice respiratoire de cette baleine que l’on nomme évent (le trou situé sur le dessus de sa tête et qui lui permet de respirer).

Les baleines respirent avec des poumons (organe respiratoire à ne pas confondre avec l’orifice respiratoire) et ont donc une respiration aérienne. Elle sont obligées de remonter à la surface pour respirer de l’air et sont en apnée tout le temps qu’elle passent en plongée.

Les baleines blanches, des spécimens mystérieux et particulièrement rares.

Remarque :

Certains animaux aquatiques (dauphin) possèdent des poumons : ils doivent donc venir respirer à la surface.

Leur milieu de respiration n’est donc pas leur milieu de vie.

La diversité des appareils et des comportements respiratoires permet aux animaux d’occuper différents milieux (eau, air).

Schéma bilan rempli

Chapitre 2 de la partie 1 : Respiration et répartition des êtres vivants

Chapitre 2 :  Respiration et Répartition des êtres vivants

Nous avons vu au chapitre 1 que, pour pouvoir occuper un milieu (y vivre) , un être vivant doit être capable d’y respirer.

La respiration influence donc forcément le lieu de vie des êtres vivants. 

Pour comprendre plus précisément le lien entre la respiration et la répartition des êtres vivants, étudions et essayons de comprendre la situation décrite dans l’activité 5 :

Activité 5 J’étudie l’effet de la centrale nucléaire que la répartition des poissons

Oxygénation et température de l'eau

Oxygénation et agitation de l'eau

Avez-vous bien tout compris ?

Bilan :

L’agitation  et la température influent sur l’oxygénation de l’eau et donc sur la répartition des poissons.

 •Plus l’eau est agitée, plus elle est riche en dioxygène.

•Plus l’eau est chaude, plus elle est pauvre en dioxygène.

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

Il agit ainsi sur la biodiversité (diversité de la vie donc diversité des êtres vivants).

 

Chapitre 1 de la partie 2 : Les organes de notre corps ont besoin d’énergie

18Capture

Introduction :

Pendant un effort physique, la respiration accélère, le cœur bat plus vite, la température du corps augmente….

Notre corps réagit pour fournir l’énergie nécessaire à nos muscles pour se contracter.

Problème : Comment nos muscles produisent l’énergie qui leur permet de se contracter ?

(Ce problème est celui que nous devons résoudre tout au long de ce chapitre. Il est trop complexe pour y répondre en une seule fois, nous allons donc passer par plusieurs problèmes intermédiaires qui vont nous aider à comprendre cette grande question).

Problème : De quoi ont besoin nos muscles pour fonctionner?

Activité 1 Les besoins des muscles

exp muscle co2 exp muscle o2

I- Les besoins de nos muscles pour fonctionner

Nos muscles ont besoin de dutiliser du dioxygène et de glucose et de rejeter du dioxyde de carbone pour fonctionner

Problème : Où les muscles trouvent-ils le dioxygène et le glucose dont ils ont besoin?

Formulation d’hypothèses (voir les cours).

Nous devons vérifier que nos muscles sont irrigués par des vaisseaux sanguins, et comparer, les quantités de dioxygène, de glucose et de dioxyde de carbone dans le sang entrant dans le muscle et dans le sang sortant du muscle.

Activité 2 Je checrhe où les organes trouvent ce dont ils ont besoin

capillaires muscles

echanges muscles sang energie efforts

II- Les organes réalisent des échanges avec le sang selon leurs besoins

Au niveau des organes, le sang circule dans de très nombreux vaisseaux sanguins microscopiques : les capillaires sanguins.

Les muscles, comme tous les organes de notre corps, prélèvent en permanence du dioxygène et du glucose,  et rejettent en permanence des déchets comme le dioxyde de carbone dans le sang.

L’utilisation d’O2 et de glucose et le rejet de CO2 augmentent lors d’un effort physique.

Devoir Maison 2 Les besoins du muscle

Problème : Comment le muscle utilise-t-il le glucose et le dioxygène pour fabriquer de l’énergie ?

Activité 3 J’étudie l’utilisation du glucose et du dioxygène par le muscle

reaction chimique

 

schéma energie muscle

 III- Le glucose et le dioxygène procurent de l’énergie utilisable par les organes

La réaction chimique entre le glucose et le dioxygène libère de l’énergie.

Une partie est utilisée directement par les organes pour leur fonctionnement, l’autre partie est transformée en chaleur.

Cette réaction libère aussi du CO2 et d’autres déchets.

reaction chimique adaptation corps

Chapitre 2 de la partie 2 : L’approvisionnement des organes en dioxygène

schéma energie muscle

Nous avons vu dans le chapitre 1 que, pour produire de l’énergie, les organes ont besoin que  le sang leur apporte du dioxygène et des nutriments (comme le glucose par exemple). Nous avons vu dans la partie 1 que le dioxygène était apporté par la respiration grâce à nos poumons. Dans ce chapitre, nous allons voir en détail comment le dioxygène présent dans l’air peut être absorbé par notre corps, passer dans le sang puis être apporté à nos organes.

Introduction :

Nous absorbons le dioxygène de l’air que nous inspirons. Nos organes ont besoin en permanence que le sang leur apporte du dioxygène.

Problème : Comment le dioxygène passe-t-il de l’air au sang ?

Activité 1 : Je dissèque un ensemble de poumons afin de comprendre leur organisation

La dissection en image avec les 5èmes Gould :

Au dessus des poumons, un gros tuyau qui permet à l’air de passer de nos orifices respiratoire (nez/bouche) jusqu’à nos poumons : La trachée.

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Arrivée aux poumons, cette trachée se sépare en deux nouveaux tuyaux (un pour chaque poumon), ce sont les bronches.

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Si on veut comprendre comment sont organisés les poumons, il va falloir les ouvrir !

coupé en deux

bronches et bronchioles

schéma poumons

radio endo poumons

schéma trajet air

I- L’air inspiré circule dans les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires

L’air entre dans notre organisme par la bouche ou le nez (nos orifices respiratoires) et passe ensuite dans la trachée,  les bronches, les bronchioles.  A l’extrémité des bronchioles, l’air inspiré arrive dans des petits sacs : les alvéoles  pulmonaires. Elles sont recouvertes de très petits vaisseaux sanguins appelés capillaires sanguins.

Question : Comment le dioxygène de l’air contenu dans les poumons parvient-il jusqu’au sang ?

capillaires alvéoles

Hypothèse : l’O2 passe dans le sang au niveau des alvéoles pulmonaires.

Si c’est le cas, le sang doit être plus riche en O2 après être passé au niveau des alvéoles pulmonaires.

Activité 2 : Je compare les quantités de dioxygène dans le sang avant et après son passage au niveau des alvéoles pulmonaires.

schéma du passage du dioxygène de l'ai au sang au niveau d'une alvéole pulmonaire

II- Le dioxygène de l’air passe dans le sang au niveau des alvéoles pulmonaires

Une partie du dioxygène contenue dans l’air des alvéoles, passe dans le sang en traversant la paroi des alvéoles et des capillaires sanguins.

Le dioxygène se retrouve dans le sang et peut aller approvisionner les organes.

Devoir maison chapitre 2

III– L’appareil respiratoire est fragile

Des substances nocives ( tabac, pollution…) peuvent perturber le fonctionnement de l’appareil respiratoire et peuvent provoquer certaines maladies.

Chapitre 3 de la partie 2 : L’approvisionnement des organes en nutriments

schéma energie muscle

Introduction :

En plus du dioxygène, nos organes ont besoin de glucose pour produire de l’énergie.

Le glucose est un nutriment. C’est grâce aux aliments qu’il avale que l’Homme peut fournir des nutriments, comme le glucose, à ses organes.

Définition nutriments : Les nutriments sont de très petits éléments nutritifs provenant  des aliments et dissous dans les liquides. Ils sont directement utilisables par les organes.

Problème : Comment les aliments consommés sont ils transformés en nutriments fournis aux organes ?

Avant d’aller plus loin, nous devons connaître le tube digestif.

http://www.linternaute.com/video/213783/le-tube-digestif-en-gros-plan/

Activité 1 Le trajet des aliments dans notre corps

Tube digestif

I- Les aliments avalés circulent dans le tube digestif

Les aliments circulent dans le tube digestif. Ils entrent par la bouche, passent dans l’œsophage pour arriver dans l’estomac. Ils passent ensuite  dans l’intestin grêle, puis le gros intestin et enfin à l’anus.

Définition Tube digestif : Ensemble des organes par lesquels passent les aliments, qui commence à la bouche et se termine à l’anus.

Problème : Comment a lieu la digestion ? Comment les aliments sont transformés en petites particules : les nutriments ?

Hypothèse : les aliments sont transformés en nutriments grâce à des enzymes présentes dans le suc gastrique.

Activité 2 Je réalise des expériences pour comprendre ce qui se passe pendant la digestion

Critères de réussite du schéma d’expérience

Expériences pour comprendre le rôle des enzymes dans la transformation des aliments en nutriments

DM Broyage des dents

II- La digestion transforme les aliments en nutriments utilisables par nos organes

Ces nutriments proviennent de la digestion des aliments.  La transformation des aliments en nutriments s’effectue grâce  au broyage par les dents (action mécanique) puis à l’action chimique d’enzymes digestives.

Définition Digestion : Transformation des aliments en nutriments utilisables par nos organes

Exercice sur les apports énergétiques

aides exercices apports energetiques

III : Les apports énergétiques alimentaires doivent êtres adaptés aux besoins de notre corps.

Notre corps utilise les nutriments pour produire de l’énergie.

Il existe 3 grandes classes de nutriments: glucides, lipides et protéines.

Ces différents nutriments n’ont pas la même valeur énergétique (ils n’apportent pas la même quantité d’énergie à notre corps).

Cette quantité d’énergie est mesurée en kilo calories (kcal) ou en kilo-joules (kj) : 1 kcal = 4,18 kj.

Si les apports énergétiques sont supérieurs aux besoins de l’organisme celui-ci la stocke sous forme de graisse.

Problème : A quel niveau du tube digestif les nutriments passent-ils dans le sang ?

Activité 3 Passage des nutriments dans le sang

quantité nutriments tube digestif

comparaison quantité nutrimentsvillosités

IV- Les nutriments passent dans le sang au niveau de l’intestin grêle

Les nutriments issus de la digestion passent dans le sang au niveau de l’intestin grêle.

La paroi de l’intestin grêle forme des villosités (replis), ce qui permet d’augmenter sa surface. De plus, elle est très fine. Ces caractéristiques en font une excellente surface d’échange (les nutriments peuvent facilement la traverser pour passer de l’intérieur de l’intestin dans le sang).

Les aliments non digérés (excréments) sont rejetés.

 

 

Chapitre 4 de la partie2 : L’élimination des déchets produits par nos organes

Introduction : 

Le fonctionnement des organes entraîne la formation de déchets que le corps doit éliminer. Le principal déchet est le dioxyde de carbone mais il en existe d’autres.

Problème : Comment les déchets sont-ils éliminés de notre corps ?

Activité élimination des déchets produits par nos organes

Trajet CO2 poumons

I- L’élimination du dioxyde de carbone se fait au niveau des poumons

Le dioxyde de carbone produit lors du fonctionnement des organes passe dans le sang. Ce sang arrive aux poumons et le CO2 traverse la paroi des alvéoles dans le sens inverse au dioxygène puis est éliminé dans l’air expiré.

 

II- L’élimination des autres déchets se fait par les reins

Problème : Que deviennent les autres déchets rejetés par les organes dans le sang?

urée urine

Un des autres déchets important que notre corps doit éliminer est l’urée, c’est une substance très toxique pour le corps.

Les autres déchets produits par nos organes, comme l’urée, passent dans le sang puis sont filtrés par nos reins pour être éliminés dans l’urine.

L’urine est donc formée par les reins, puis passe dans les uretères pour s’accumuler dans la vessie. Quand la vessie est pleine l’urine passe dans l’urètre pour être éliminée par l’orifice urinaire.

 

Chapitre 5 de la partie 2 : La circulation sanguine permet d’apporter dioxygène et nutriments aux organes et d’éliminer leurs déchets

Introduction :

Pour fonctionner les organes ont besoin de dioxygène et de nutriments qu’ils prélèvent dans le sang.

Le dioxygène passe dans le sang au niveau des poumons et les nutriments sont absorbés au niveau de l’intestin. Ils doivent être ensuite acheminés jusqu’aux organes.

D’autre part, les déchets produits par le fonctionnement des organes doivent être transportés pour être éliminés au niveau des poumons ou des reins.

Problème : Comment le sang se déplace-t-il dans notre corps ? Comment est-il mis en mouvement ?

Hypothèse : le sang est mis en mouvement par les contractions du cœur.

Activité 1 TP coeur

Activité coeur sans dissection

 

coeur exterieur

tableau role veines arteres

CT coeur

contraction relachement

 

I- le sang est mis en mouvement grâce au cœur qui se contracte

Le cœur est un muscle creux qui fonctionne de façon rythmique :

  • Pendant le relâchement, le cœur se remplit du sang venant des veines.
  • Puis le cœur se contracte pour envoyer le sang dans nos artères.

CL legendée coeur

 

circu coeur question

 

Problème : Comment le cœur peut envoyer le sang riche en dioxygène à tous nos organes et le sang pauvre en dioxygène aux poumons ?

Activité 2 circulation

Grille Correction Activité 2

 

circu coeur

II- Les deux ventricules permettent de séparer le sang riche en O2 et le sang pauvre en O2

Le cœur est constitué de deux cavités (ventricules) séparées par une cloison. La partie droite envoie le sang pauvre en O2 aux poumons et la partie gauche envoie le sang riche en O2 aux autres organes.

 

veines arteres capillaires

III- Le sang circule dans tout notre corps grâce à des vaisseaux reliés au cœur

Les vaisseaux qui emmènent le sang du cœur aux organes sont des artères, les vaisseaux qui ramènent le sang des organes au cœur sont des veines.

Les capillaires sont des vaisseaux microscopiques qui permettent les échanges entre le sang et les organes (O2, CO2 et nutriments).

Le sang circule à sens unique  dans des vaisseaux sanguins qui forment un système clos (fermé, sans fuite). L’ensemble des vaisseaux sanguins et du cœur s’appelle le système cardiovasculaire.

DM prends soin de ton coeur 

IV- Le cœur est un organe dont il faut prendre soin pour être en bonne santé

Les vaisseaux sanguins peuvent se boucher, ce qui bloque la circulation sanguine. Les organes qui ne reçoivent plus de sang arrêtent de fonctionner, ce qui peut provoquer des accidents très graves : infarctus du myocarde (crise cardiaque)ou AVC (Accident Vasculaire Cérébral).

L’activité physique et une bonne alimentation permettent de conserver un système cardiovasculaire en bonne santé.

Chapitre 1 de la partie 3 : L’évolution des paysages sous l’effet de l’eau

evolution paysages

Introduction :

Au cours du temps, les paysages changent. Par exemple, des études ont montré que de grandes chaînes de montagnes s’élevaient dans des régions aujourd’hui plates. Ce phénomène s’appelle l’érosion.

Définitions :

Géologie : Science qui étudie la Terre. La géologie interne étudie ce qui se passe à l’intérieur de la planète tandis que la géologie externe étudie ce qui se passe à la surface de la Terre.

Erosion : ensemble des phénomènes qui altèrent les roches, enlèvent des débris de roches et modifient un paysage.

erosion batimentserosin montagne

 

Question  : Quelle force ou quel élément peut être responsable de l’érosion à la surface de la Terre ?

Activité 1 Erosion sur Terre

liquide marseau sur terre

I- L’eau est capable d’éroder les roches

Les roches subissent à la surface de la Terre une érosion.

L’eau liquide (eau de mer, de rivière, pluie) et solide (glaciers, gel) est le principal responsable de cette érosion.

 

Problème : Comment l’eau peut-elle modifier les paysages au cours du temps ?

Activité 2 J’etudie comment l’eau peut modifier les paysages

cheminées de féesmodèle cheminées de fées

La formation des grottes dans les roches calcaires :                                                

grottes

acide calcaire granites

II– L’action de l’eau est différente selon le type de roche

En France, les roches sont principalement des granites (en Bretagne, dans le Massif Central) ou des calcaires (en région parisienne)

L’eau a différents moyens d’éroder les roches : en arrachant mécaniquement des particules ou chimiquement par son acidité.

Certaines roches résistent plus que d’autres à l’action de l’eau :

  • Les roches friables sont plus facilement arrachées que les roches compactes
  • Les roches calcaires sont très sensibles à l’acidité alors quelle est sans effet sur les granites.

L’érosion modifie donc les paysages au cours du temps.

 

Question : Que deviennent les débris et les particules de roches formés par l’érosion ?

Activité 3 transport ou dépôt

III- Le devenir des particules après l’érosion.

devenir particules sol

Les débris et les particules de roches formés par l’érosion peuvent rester sur place, elles participent alors à la formation d’un sol.

Les débris et particules formés par l’érosion peuvent aussi être transportés.

torrent rivièresarrivée mer

Le transport des particules s’effectue principalement par l’eau.

  • Quand le courant est fort, l’eau érode les roches et emporte les particules.
  • Quand le courant devient faible, les particules peuvent se déposer (sédimenter).

Ils peuvent ensuite se déposer et s’accumuler. Le dépôt de ces particules s’appelle la sédimentation.

strates

L’accumulation de sédiments (particules…) forme des couches ou strates qui se transformeront sous l’effet de la pression en roches sédimentaires.

Les strates les plus profondes sont donc les plus anciennes et les strates les plus proches de la surface sont les plus récentes.

 

activité 4 étude coupe géologique

rivière paysagerivière couperivière force courant

 

Chapitre 2 de la partie 3: Les roches sédimentaires, archives des paysages anciens

12fossiles 1

fossiles 2

Introduction :

Certaines roches sédimentaires contiennent des fossiles. Ces restes d’êtres vivants peuvent donner des indices sur le paysage dans lequel ils vivaient.

fossililsation 1

fossilisation 2

fossilisation 3

fossilisation 4

fossilisation 5

fossilisation 6

 

Fiches fossiles

Activité 2 je reconstitue un paysage ancien grâce aux fossiles 

I- Les fossiles permettent  de reconstituer les environnements du passé.

La comparaison des fossiles avec les êtres vivants actuels qui leurs ressemblent le plus permet de savoir leurs conditions de vie.

L’étude des fossiles contenus dans les roches sédimentaires permet donc de connaitre les milieux dans lesquels ils vivaient. Il est ainsi possible de reconstituer les environnements du passé.

cambrien

crétacécoco falaises normandes