Bio pour tous 3 - Livre-cahier by VAN IN

LIVRE-CAHIER

POUR TOUS

Martine DELVIGNE Michel FAWAY Rosa-Caterina MARCHESINI Patrick VERHAEGHE Eric WALRAVENS

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* En fonction de la méthode Composition de BIO 3 pour tous Pour l’élève – un livre-cahier – des compléments multimédias accessibles via Udiddit Pour le professeur – un corrigé – des compléments multimédias accessibles via Udiddit – un Manuel Numérique accessible via Udiddit

BIO 3 pour tous

Auteurs : Martine Delvigne, Michel Faway, Rosa-Caterina Marchesini, Patrick Verhaeghe, Eric Walravens Coordination : Michel Faway Couverture : Nord compo Layout et mise en page : Nord compo Photos et illustrations : Eric Walravens

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Nous remercions nos élèves pour l’inspiration qu’ils nous ont donnée, nos collègues pour leurs avis éclairés et les membres de nos familles pour leur patience et leur soutien tout au long de ces années de travail. Merci à Jacques Guillaume, Jules Fouarge, Michèle Loneux, Arnaud Termonia. Notre reconnaissance va aussi à nos complaisants modèles Anaïs Marquet, Panagiota Siokos, Chanaël Verdebout et Robin Walravens. Nous remercions d’avance les utilisateurs de BIO pour tous qui, par leurs remarques, nous aideront à améliorer cet ouvrage. Les photocopieuses sont d’un usage très répandu et beaucoup y recourent de façon constante et machinale. Mais la production de livres ne se réalise pas aussi facilement qu’une simple photocopie. Elle demande bien plus d’énergie, de temps et d’argent. La rémunération des auteurs, et de toutes les personnes impliquées dans le processus de création et de distribution des livres, provient exclusivement de la vente de ces ouvrages. En Belgique, la loi sur le droit d’auteur protège l’activité de ces différentes personnes. Lorsqu’il copie des livres, en entier ou en partie, en dehors des exceptions définies par la loi, l’usager prive ces différentes personnes d’une part de la rémunération qui leur est due. C’est pourquoi les auteurs et les éditeurs demandent qu’aucun texte protégé ne soit copié sans une autorisation écrite préalable, en dehors des exceptions définies par la loi. L’éditeur s’est efforcé d’identifier tous les détenteurs de droits. Si, malgré cela, quelqu’un estime entrer en ligne de compte en tant qu’ayant droit, il est invité à s’adresser à l’éditeur.

© Éditions VAN IN, Mont-Saint-Guibert - Wommelgem, 2021 Tous droits réservés. En dehors des exceptions définies par la loi, cet ouvrage ne peut être reproduit, enregistré dans un fichier informatisé ou rendu public, même partiellement, par quelque moyen que ce soit, sans l’autorisation écrite de l’éditeur.

2e édition : 2021

ISBN 978-94-641-7214-0 D/2021/0078/140 Art. 597845/01

Ce sont des producteurs

Comment utiliser BIO pour tous ? Chaque chapitre débute par la liste des savoirs et savoir-faire à maîtriser en fin de chapitre. pointe les savoirs et savoir-faire Le logo destinés uniquement aux élèves de sciences générales.

À LA FIN DE CE CHAPITRE, TU SERAS CAPABLE DE…

Vues de l’espace, les terres encore vierges humaines sont vertes, car occupées par le les étendues désertiques ou enneigées pré coloration. Quelle est l’importance des plantes dans les

SAVOIR

a. Définir et utiliser les mots-clés apparaissant en rouge dans ce chapitre. b. Citer les caractéristiques des cellules végétales. c. Expliquer la diffusion et l’osmose. d. Expliquer la nutrition végétale. e. Décrire l’influence des facteurs environnementaux sur l’activité photosynthétique. f. Donner les rôles de la photosynthèse et de la respiration.

a. Analyser des documents photograp cellules végétales observées au m optique et identifier les organites de b. Utiliser un microscope optique.

c. Réaliser des préparations microsco cellules végétales avec et sans colora

d. À l’aide d’observations au microscop • identifier les principaux constituan ser des croquis d’observation de cellules végétales ; • déterminer l’ordre de grandeur de sion d’une cellule végétale ; • calculer un grossissement.

Les activités rendent les élèves acteurs de leur apprentissage. Elles se déclinent en 4 types :

Activités complémentaires

ACTIVITÉ 3

Le stylo symbolise les activités d’application.

Le microscope symbolise les activités de laboratoire.

ACTIVITÉ 7

e. Rechercher des facteurs susceptible Le point d’interrogation symbolise les activités de découverte. cer la photosynthèse (lumière, dioxy

ACTIVITÉ 5

bone ou gaz carbonique, eau, chlor l’aide d’une démarche expérimental

f. Comparer les quantités de dioxygène lors de la photosynthèse et consom de la respiration d’une plante.

g. Décrire des phénomènes de diffusi mose, à partir d’expériences.

h. Comparer et modéliser la photosyn respiration à l’aide des équations bil i. Analyser et interpréter des résultats taux.

Proposées en fin de chapitre pour te permettre d’exercer les savoirs et savoir-faire nouvellement acquis. 361616SWM_BioLC_Chap3.indd 79

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Les savoirs, disposés en deux colonnes, sont marqués par les mots « En théorie » et sont délimités par un fin cadre orange. Les termes écrits en rouge sont les mots-clés des ressources du référentiel de la Fédération Wallonie-Bruxelles. Les termes écrits en bleu sont d'autres mots importants.

En théorie…

4.1 La bouche

4.2 L

Dans la bouche, les aliments sont triturés par les dents, brassés et imprégnés de salive. La salive, produite par les différentes glandes salivaires, assure le maintien de l’humidité buccale et la dilution des aliments. Elle contient de l’amylase, enzyme qui découpe l’amidon (1) en glucides plus petits (2).

En fin d’ouvrage, un index te permet de trouver la page à laquelle un mot (ou une expression) important, écrit en rouge ou en bleu, est défini.

Des QR Codes permettent, grâce à l’application Sésame, de visionner des vidéos illustrant des notions ou des expériences. 1. Télécharge l’application « Sésame » des Éditions Van In.

(1)

(2)

Les enzymes de la digestion sont symbolisées par des paires de ciseaux.

La salive est produite à raison d’environ 1,5 L par jour. La masse d’aliments rassemblée par la langue, le bol alimentaire, est déglutie au 2. Scanne le QR code sur la page : tu auras directement accès à la vidéo ! niveau du pharynx.

Le b pha Une cer l cess

LES COMPÉTENCES TERMINALES ET SAVOIRS REQUIS EN

SCIENCES DE BASE

UAA 1 - Nutrition et transferts d’énergie chez les êtres vivants Chapitre 2 – Nous sommes des consommateurs Chapitre 3 – Ce sont des producteurs • Expliquer les rôles fondamentaux de la photosynthèse à partir d’un écosystème concret. • Expliquer les mécanismes de digestion des aliments et de production d’énergie chez les hétérotrophes. • Expliquer les bases qualitative et quantitative d’une alimentation équilibrée. Pour cela, tu devras acquérir et expliquer les savoirs suivants. (Connaître) La photosynthèse • Citer et décrire les rôles des principaux facteurs intervenant dans la photosynthèse. • Décrire la transformation chimique qui traduit la photosynthèse chez les autotrophes.

La respiration • Décrire la transformation chimique qui traduit la respiration cellulaire chez les autotrophes et les hétérotrophes.

L’alimentation humaine • Caractériser les trois rôles essentiels et complémentaires des nutriments. • Expliquer à partir de documents, l’action des enzymes et des sucs digestifs sur la digestion des glucides, des protéines et des lipides au cours de la digestion. • Expliquer l’absorption des nutriments, à partir de documents. • Définir les règles de base d’une alimentation équilibrée.

Pour cela, tu devras acquérir, exercer les savoir-faire suivants. (Appliquer)

3 (4) 3 (4.1.3) 3 (4.3)

2 (3) 2 (4) 2 (5) 2 (6)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités) 3 (3, 4)

Identifier sur base d’une expérience les facteurs principaux (lumière, gaz carbonique, eau) qui favorisent la photosynthèse.

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

3 (4, 9, 10, 11, 12, 13, 14)

3 (4.3)

Interpréter une expérience de digestion d’un aliment (par exemple : du pain, du blanc d’œuf…) à l’aide d’un test d’identification.

2 (2, 4)

2 (5, 6, 7, 9)

2 (6)

2 (12, 13)

iti

Mettre en évidence l’équivalence de la fonction de respiration chez les végétaux verts et chez les animaux.

Éd

Utiliser des tables pour calculer une ration alimentaire.

Pour cela, tu devras mobiliser tes savoirs, savoir-faire pour développer les compétences suivantes. (Transférer) Expliquer (modéliser) le rôle indispensable des végétaux pour le développement et le maintien d’un écosystème.

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités) 4 (4.1)

4 (4, 5)

Analyser et critiquer les menus d’une journée en se référant à des tables diététiques, aux règles des diététiciens et en tenant compte des activités réalisées au cours de la journée (par exemple : personne sédentaire, sportif de haut niveau…).

2 (6)

2 (12, 13, 14)

À partir de documents, relier le déséquilibre entre apports et dépenses énergétiques à des problèmes de santé.

2 (7)

2 (15)

UAA 2 – L’écosystème en équilibre Chapitre 4 - L’écosystème une mécanique bien huilée • Retrouver la multiplicité des facteurs et expliquer les relations qui interviennent dans un écosystème en état d’équilibre dynamique.

Pour cela, tu devras acquérir et expliquer les savoirs suivants. (Connaître)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

Distinguer à partir de l’observation d’un milieu de vie, les notions de biotope, de biocénose et d’écosystème.

4 (1)

Distinguer les facteurs biotiques et les facteurs abiotiques.

4 (1)

Représenter le cycle biogéochimique du carbone.

4 (6)

Schématiser les transferts de matière et les flux d’énergie dans un réseau trophique simple.

Pour cela, tu devras acquérir, exercer les savoir-faire suivants. (Appliquer)

4 (3, 5)

4 (1)

4 (4)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

À partir de documents (photographies, vidéos...), retrouver et caractériser, dans un écosystème donné : • des relations interspécifiques entre les êtres vivants ; • des relations intraspécifiques entre les êtres vivants ; • des relations entre les êtres vivants et leur biotope.

4 (1, 3)

4 (3)

Montrer à l’aide de différents réseaux trophiques le lien entre la diversité́ des espèces et la stabilité́ d’un écosystème.

4 (3, 4)

4 (5, 7)

Pour cela, tu devras mobiliser tes savoirs, savoir-faire pour développer les compétences suivantes. (Transférer)

4 (5)

4 (1, 7)

Par le biais d’une approche expérimentale, analyser un écosystème simple (par exemple : la haie, la mare, le chêne, l’aquarium...) et expliquer comment l’écosystème tend vers un état d’équilibre.

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

LES COMPÉTENCES TERMINALES ET SAVOIRS REQUIS EN

SCIENCES GÉNÉRALES

iti

UAA 1 - Nutrition et production d’énergie chez les hétérotrophes Chapitre 2 – Nous sommes des consommateurs • Expliquer les mécanismes de digestion des aliments, d’absorption des nutriments et de production d’énergie chez les hétérotrophes. • Expliquer les bases qualitative et quantitative d’une alimentation équilibrée.

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Pour cela, tu devras acquérir et expliquer les savoirs suivants. (Connaître)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

Caractériser les trois rôles essentiels et complémentaires des nutriments.

2 (3)

Décrire la transformation chimique qui traduit la respiration cellulaire chez les hétérotrophes.

2 (5)

Expliquer à partir de documents, l’action des enzymes et des sucs digestifs sur la digestion des glucides, des protéines et des lipides au cours de la digestion.

2 (4)

Expliquer l’absorption des nutriments, à partir de documents.

2 (5)

Définir les règles de base d’une alimentation équilibrée.

2 (6)

Pour cela, tu devras acquérir, exercer les savoir-faire suivants. (Appliquer) À partir d’expériences : • identifier les principales molécules organiques présentes dans quelques aliments (par exemple : pain, lait…) à l’aide de tests d’identification ; • mettre en évidence l’action chimique de quelques sucs digestifs sur la décomposition des aliments, ainsi que quelques paramètres qui influencent cette action (par exemple : température, acidité du milieu…). À partir de documents (règles simples de diététique, tables…) : • analyser le menu d’une journée ; • choisir et calculer un régime équilibré en fonction de différents paramètres (par exemple : l’âge, les activités sédentaires, les activités sportives…).

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités) 2 (2, 3)

2 (2, 3)

2 (4)

2 (5, 6, 7, 8, 9)

2 (6) 2 (6)

(11, 12, 13, 14)

2 2 (13)

Pour cela, tu devras mobiliser tes savoirs, savoir-faire pour développer les compétences suivantes. (Transférer)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

Expliquer, à partir d’une démarche d’investigation, que la respiration n’est pas la seule réaction possible pour produire de l’énergie (par exemple : la fermentation alcoolique).

2 (5)

2 (10)

Réaliser une recherche documentaire sur les troubles du comportement alimentaire (par exemple : obésité, boulimie, « malbouffe »…) afin de relier « déséquilibre entre apports et dépenses énergétiques » et « problèmes de santé ».

2 (7)

2 (15)

UAA 2 – Importance des végétaux verts à l’intérieur des écosystèmes Chapitre 3 - Ce sont des producteurs Chapitre 4 - L’écosystème une mécanique bien huilée • Décrire et modéliser de manière simple une cellule végétale. • Décrire et modéliser la nutrition et la production d’énergie chez les végétaux verts. • Expliquer les relations qui interviennent dans un écosystème en état d’équilibre dynamique.

Pour cela, tu devras acquérir et expliquer les savoirs suivants. (Connaître)

4 (1)

4 (1, 2)

Construire un modèle simple de la photosynthèse à partir de l’interprétation d’expériences avec des végétaux verts (par exemple : production de dioxygène, présence de carbone, besoin d’eau, besoin de substances minérales, besoin de lumière...).

3 (3, 4)

3 (4, 9, 10, 11, 12)

3 (2)

3 (3)

À partir d’expériences, décrire les phénomènes de diffusion et d’osmose.

3 (3.4)

3 (5, 6, 7, 8)

Mettre en évidence l’équivalence de la fonction de respiration chez les végétaux verts et chez les animaux.

3 (4.3)

Schématiser les transferts de matière et les flux d’énergie dans un réseau trophique simple.

4 (3)

Distinguer à partir de l’observation d’un milieu de vie, les notions de biotope, de biocénose et d’écosystème.

Schématiser les cellules végétales sur base de l’observation au microscope optique.

Représenter le cycle biogéochimique du carbone.

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Pour cela, tu devras acquérir, exercer les savoir-faire suivants. (Appliquer)

4 (4, 5)

4 (6)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités) 3 (4)

3 (13, 14)

Comparer les quantités d’oxygène produites lors de la photosynthèse et consommée lors de la respiration d’un végétal vert.

3 (4)

3 (15)

À l’aide d’observations au microscope optique : • identifier les principaux constituants et réaliser des croquis d’observation de différentes cellules végétales ; • déterminer l’ordre de grandeur de la dimension d’une cellule végétale.

3 (2)

3 (1, 2, 3)

À partir de documents (photographies, vidéos...), retrouver et caractériser dans un écosystème donné : • des relations intraspécifiques entre les êtres vivants ; • des relations interspécifiques entre les êtres vivants ; • des relations entre les êtres vivants et leur biotope.

4 (1, 3)

4 (3, 6)

Montrer à l’aide de différents réseaux trophiques le lien entre la diversité́ des espèces et la stabilité́ d’un écosystème.

4 (3, 4)

4 (6, 7)

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Rechercher des facteurs susceptibles de favoriser la photosynthèse (par exemple : lumière (intensité́, couleur), gaz carbonique, eau, chlorophylle), à l’aide d’une démarche expérimentale.

Pour cela, tu devras mobiliser tes savoirs, savoir-faire pour développer les compétences suivantes. (Transférer) Par le biais d’une approche expérimentale, analyser un écosystème simple (par exemple : la haie, la mare, le chêne, l’aquarium...) et expliquer comment l’écosystème tend vers un état d’équilibre.

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités)

Chapitre Chapitre (Sections) (Activités) 4 (5)

4 (8)

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Le vivant : ce que tu sais déjà

À LA FIN DE CE CHAPITRE, TU SERAS CAPABLE DE… SAVOIR a. Définir et utiliser les mots-clés apparaissant en rouge dans ce chapitre. b. Donner les caractéristiques communes au vivant.

« L’organisme le plus humble est encore quelque chose de bien supérieur à la poussière inorganique que nous foulons aux pieds ; et quiconque se livre sans préjugés à l’étude d’un être vivant, si simple qu’il soit, ne peut qu’être transporté d’enthousiasme en contemplant son admirable structure et ses propriétés merveilleuses. » Charles DARWIN, naturaliste anglais, 1809 – 1882

SAVOIR FAIRE a. Distinguer vivant et non-vivant. b. Reconnaître et nommer les différents maillons d’une chaîne alimentaire.

c. Préciser les différents niveaux d’organisation d’un individu. d. Connaître les différents niveaux d’organisation d’une chaîne alimentaire.

1 La biologie En théorie…

Une grande particularité de la planète Terre est son occupation par des organismes vivants. La biologie (du grec bios : vie et logos : sciences) est la science des êtres vivants. C’est au

XVIIIe siècle que le mot biologie est utilisé pour la première fois par Jean-Baptiste de Monet, Chevalier de Lamarck, naturaliste français qui étudia l’évolution du vivant.

2.1 Les vivants utilisent de la matière et de l’énergie

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En étudiant la structure, le fonctionnement, les modes de reproduction, les relations des êtres vivants entre eux et avec leur environnement, les biologistes ont mis en évidence les éléments fondamentaux qui caractérisent tous les organismes.

En théorie…

2 Mais qu’est-ce que le vivant ?

Attaque de deux alouettes des champs (Alauda arvensis) par un épervier d’Europe (Accipiter nisus) Lors de la poursuite d’une proie par un prédateur, divers organes des sens interviennent. Chez les oiseaux, il s’agit surtout des yeux.

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Le vivant prélève, dans son environnement, de la matière qu’il intègre à sa propre matière et l’énergie nécessaire à la réalisation de ses fonctions vitales.

Le chevalier guignette (Actitis hypoleucos) est un oiseau très actif, constamment à la recherche de nourriture sur les vasières. Cet individu consomme un annélide.

2.2 Les vivants ressentent et réagissent

L’interaction avec l’environnement nécessite des comportements adaptés. Les vivants possèdent des récepteurs sensibles à divers stimuli, parfois regroupés en organes des sens, ainsi que des capacités de mouvement.

La sensitive (Mimosa pudica) est un arbrisseau brésilien cultivé chez nous en serre. Les folioles de ses feuilles composées se replient en deux secondes au moindre choc. La plante est ainsi protégée des intempéries et est moins attractive auprès des herbivores. Ce mouvement réversible est l’un des plus rapides parmi les plantes.

En théorie…

Le vivant : ce que tu sais déjà

2.3 Les vivants se reproduisent

Tout être vivant a la capacité, seul ou avec un partenaire, de produire des descendants qui lui ressemblent. Ces descendants naissent, grandissent et arrivent à maturité, se reproduisent à leur tour et finissent par mourir.

Le loup gris (Canis lupus) a produit, par les sélections que l’Homme a pratiquées au cours de plus de 10 000 ans de domestication, environ 330 races de chiens (Canis lupus familiaris), dont le beagle.

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La reproduction chez le criquet des pâtures (Chorthippus parallelus) implique la rencontre des sexes.

Chez cette plante succulente Kalanchoe daigremontiana, originaire de Madagascar et fréquemment cultivée comme plante d’intérieur, la reproduction se fait de façon sexuée par les fleurs, mais aussi de façon asexuée, par production de jeunes plantes qui se détachent du bord des feuilles.

5 cm

Metatissotia fourneli est une ammonite fossile. Elle appartient à un groupe de mollusques céphalopodes largement distribués dans toutes les mers du monde il y a 85 à 90 millions d’années.

2.4 Les vivants s’adaptent et évoluent Les vivants n’ont pas toujours existé sous leur forme actuelle comme en témoignent les fossiles. La grande diversité actuelle du vivant a une histoire. Depuis son apparition sur Terre, la vie s’est transmise de génération en génération sans discontinuer, en évoluant jusqu’à chaque organisme actuel, y compris l’Homme.

Le nautile (Nautilus pompilius) est l’une des dernières espèces contemporaines ressemblant aux ammonites, mollusques céphalopodes marins qui se sont éteints il y a 65 millions d’années.

En théorie…

1 2.5 Les vivants sont constitués d’une unité fondamentale : la cellule La cellule peut constituer à elle seule un organisme unicellulaire ou s’assembler avec d’autres cellules et former un organisme pluricellulaire.

10 µm

100 µm

Une feuille de mousse est composée de nombreuses cellules.

L’amibe (Amoeba proteus) est un exemple d’organisme unicellulaire, c’est-à-dire limité à une seule cellule durant toute sa vie.

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La plupart des organismes unicellulaires vivent dans des milieux aqueux ou humides où sont dissoutes les substances nécessaires à leur survie. Leur membrane cellulaire sépare la cellule du monde extérieur et c’est par elle que les échanges se font. Les substances nutritives et le dioxygène passent du milieu extérieur vers la cellule tandis que les déchets sont rejetés dans ce milieu via cette même membrane. La reproduction peut s’effectuer par une simple division de la cellule. Chez les organismes pluricellulaires, les cellules baignent dans un liquide : le liquide interstitiel. Bien que chaque cellule soit capable d’accomplir les fonctions essentielles, elle ne peut se suffire à elle-même. Une cellule musculaire est incapable de se procurer directement les substances nutritives et le dioxygène qui lui sont nécessaires, car elle est trop éloignée du milieu extérieur. Cette fonction est réalisée par d’autres cellules spécialisées.

Prenons le campagnol roussâtre comme exemple. Les cellules dotées d’une structure et d’une fonction précises forment les tissus (paroi de l’estomac, des voies respiratoires, des vaisseaux sanguins…). Plusieurs tissus constituent une unité fonctionnelle appelée organe (l’estomac, le poumon, le rein…). Les organes dont les fonctions sont coordonnées en vue d’une action déterminée forment les appareils ou systèmes (les systèmes digestif, respiratoire, circulatoire, urinaire…). La coordination de l’action des systèmes, entre autres par le système nerveux, permet à un individu ou organisme de mener une existence indépendante, et le système reproducteur lui permet de se reproduire. Comme nous le voyons, le « vivant » est bien difficile à définir. Il ne se reconnaît que par un ensemble de caractéristiques communes.

Le vivant : ce que tu sais déjà

Les cellules sécrétrices  de l’estomac forment un tissu glandulaire  ; avec le tissu musculaire, ce tissu glandulaire forme l’estomac  qui est un des organes du système digestif  du campagnol roussâtre (Myodes glareolus) .

En théorie…

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3 À chacun sa place, à chacun son maillon Tout organisme doit se nourrir. On peut modéliser les relations alimentaires au sein d’un milieu de vie par des chaînes alimentaires où chaque maillon se nourrit du précédent. Même si elles sont très diversifiées, les chaînes alimentaires s’organisent toutes selon une même structure. Les producteurs sont le premier maillon : ce sont les plantes vertes qui fabriquent des matières organiques à partir de matières minérales en utilisant l’énergie solaire. Viennent ensuite les animaux herbivores qui

se nourrissent de plantes. Ils constituent à leur tour l’aliment des carnivores. Ces derniers peuvent être mangés par d’autres consommateurs, prédateurs de carnivores. Les décomposeurs se nourrissent de cadavres et de déchets organiques, réduisent les débris organiques en fragments plus petits et dégradent la matière organique en matière minérale. Les êtres vivants sont interconnectés par de multiples liens de nature alimentaire dont l’ensemble constitue un réseau trophique ou alimentaire.

En théorie…

Animaux herbivores

Animaux carnivores

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Minéraux

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Plantes vertes

Décomposeurs

En lisière de nos bois, le campagnol roussâtre (Myodes glareolus ) se nourrit des écorces de branches d’arbres feuillus. L’un de ses prédateurs est le faucon crécerelle (Falco tinnunculus ). Les déchets et les cadavres de ces organismes sont réduits entre autres par le ver du fumier (Eisenia foetida ). La matière organique est minéralisée ici par le coprin cendré (Coprinus cinereus ). Les flèches vertes montrent les transferts de matière organique et les flèches grises les transferts de matière minérale.

Le vivant : ce que tu sais déjà

4L e vocabulaire relatif aux savoirs et

Tout au long de l’utilisation de ce manuel, en particulier lors de la réalisation des activités, tu seras amené à montrer ta maîtrise de savoirs et de savoir-faire. Voici une liste de termes dont tu dois connaître le sens pour comprendre ce qu’on attend exactement de toi.

Dessiner : Représenter au crayon de manière précise et détaillée l’objet réel. Diagramme circulaire : Diagramme en disque représentant des données numériques par des secteurs dont les angles sont proportionnels aux pourcentages des données.

Analyser : Décomposer une situation, un document en ses différents éléments ; reformuler en choisissant l’essentiel.

Distinguer : Différencier des objets en déterminant les caractéristiques qui font leur spécificité.

Appliquer : Mettre en pratique.

Estimer : Donner une valeur approximative.

Caractériser : Donner les éléments importants permettant d’identifier un phénomène, une structure, un objet…

Établir : Dresser une liste selon des règles préétablies.

Donner : Communiquer une information.

Classer : Former, dans un ensemble, des groupes d’éléments ayant des points communs.

Expliquer : Faire comprendre un phénomène, une structure, en donnant toutes les étapes, tous les composants, avec leur lien et leur organisation.

Comparer : Présenter en parallèle des données et écrire ce qui leur est commun, ce qui les différencie et, éventuellement, pour les valeurs numériques, les ranger dans un ordre croissant ou décroissant.

Graphique : Représentation figurant des données ou des valeurs groupées, classées ou ordonnées. Il en existe de nombreux types (diagrammes circulaires, histogrammes, courbes…).

Compléter : Ajouter les éléments manquants.

Hypothèse : Proposition d’explication de faits ou de phénomènes que l’on avance provisoirement avant de la soumettre à l’épreuve de l’expérience.

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Citer : Énumérer.

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En théorie…

savoir-faire

Conclure : Confronter l’interprétation d’expériences avec l’hypothèse et répondre de manière concise à la question de départ. Construire : Imaginer et bâtir un objet ou une représentation.

Identifier : Retrouver les éléments qui caractérisent un élément particulier.

Croquis : Dessin rapide dégageant l’essentiel de l’objet.

Interpréter : Trouver une explication, un sens, aux résultats obtenus, en montrant leurs conséquences logiques.

Décrire : Restituer des observations sans rien ajouter ou retrancher, sans rien expliquer.

Justifier : Expliquer une réponse en la fondant sur des arguments objectifs.

Définir : Donner en quelques mots précis l’ensemble des caractères qui expliquent le sens d’un mot ou d’une idée.

Légender : Écrire et relier par un trait le nom d’une structure.

Dessin : Représentation au crayon, précise et détaillée, de l’objet réel.

Modéliser : Représenter de manière schématique et synthétique un phénomène, un processus.

Paramètre : Grandeur, autre que la variable étudiée, à laquelle on peut attribuer différentes valeurs. Préciser : Clarifier une information en la détaillant, la complétant. Prévoir : Se représenter un fait futur probable. Proposer : Dire ce que l'on croit souhaitable de choisir, d'accepter.

Rechercher : Tâcher de trouver quelque chose par une action méthodique.

on iti Éd 14

Repérer : Retrouver des informations selon un critère préalable. Schéma : Représentation simplifiée et organisée de différentes informations. Schéma fonctionnel : Schéma structuré grâce à des flèches qui expliquent un fonctionnement, une chronologie. Schématiser : Représenter de manière simplifiée et organisée des informations. Situer : Attribuer à quelque chose une place dans l’espace ou dans le temps. Synthétiser : Rassembler et organiser des informations, des arguments, provenant de l’exploitation de différentes sources.

Rédiger : Écrire un texte organisé (introduction, développement, conclusion), respectant les règles du français et utilisant le vocabulaire scientifique précis.

En théorie…

Réaliser : Construire quelque chose de concret.

Relier : Mettre en rapport des objets ayant un lien logique.

Observer : Regarder avec attention, sans interpréter.

Relevé : Inventaire, dénombrement.

Montrer : Mettre en évidence, signaler un phénomène ou un processus.

Traduire : Exprimer sous une forme différente.

Nous sommes des consommateurs

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SAVOIR

À LA FIN DE CE CHAPITRE, TU SERAS CAPABLE DE…

Comme tous les êtres vivants, l’Homme doit satisfaire un besoin fondamental : se nourrir, c’est-à-dire prendre dans le milieu ambiant divers matériaux et les transformer en sa propre substance vivante ou les utiliser pour se fournir en énergie. Nous sommes des consommateurs ; nous devons donc trouver des matières organiques dans notre environnement.

SAVOIR FAIRE a. Analyser une étiquette et y repérer les diffé rents types de constituants.

b. Citer et caractériser les différents constituants des aliments et donner leurs rôles.

b. Identifier les constituants d’un aliment à partir d’expériences utilisant des tests spécifiques.

c. Expliquer les transformations mécaniques et chimiques des aliments le long du tube digestif en maîtrisant l’anatomie du système digestif.

c. Utiliser des tables de composition des aliments.

d. Citer les nutriments correspondant aux diffé rents constituants des aliments.

e. Déterminer si un repas est globalement équilibré.

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a. Définir et utiliser les mots-clés apparaissant en rouge dans ce chapitre.

e. Montrer l’adaptation de la paroi intestinale à l’absorption des nutriments. f. Citer et expliquer les rôles des différents nutriments au niveau cellulaire. g. Décrire la transformation chimique traduisant la respiration cellulaire. h. Citer les paramètres susceptibles de faire varier les dépenses énergétiques quotidiennes. i. Donner les règles de base d’une alimentation équilibrée.

d. Calculer ses apports énergétiques quotidiens et les comparer à la norme.

f. Comparer des repas et les commenter sur base de la pyramide alimentaire. g. Expliquer le devenir d’un aliment depuis son ingestion jusqu’à son utilisation par la cellule. h. Établir des liens entre dysfonctionnements alimentaires et problèmes de santé. i. Comparer respiration et fermentation du point de vue de la production d’énergie.

1 De l’assiette à la cellule ACTIVITÉ 1

SE NOURRIR – Préconception, modéliser

Il est 11h00, tu as un coup de pompe juste avant le cross. Tu manges une barre énergétique et ça « repart ». Comment cette barre va-t-elle te permettre d’aider tes muscles ? 1) Cite les différents systèmes et organes qui permettront d’amener cette barre jusqu’à un de tes muscles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Cite les différentes transformations que subira cette barre tout au long de son trajet.

Éd

iti

3) Maintenant, tu as tous les éléments nécessaires pour répondre à la question initiale sous forme de schéma. Ton schéma doit montrer clairement les relations entre les différents systèmes et organes ainsi que les différentes transformations subies par « la barre énergétique ».

La nutrition comprend plusieurs étapes successives. La digestion est l’ensemble des transformations physiques et chimiques que doivent subir les aliments avant de pénétrer dans l’organisme. Le tube digestif où se réalisent ces transformations est un prolongement du milieu extérieur : il est en effet ouvert aux deux extrémités et les transformations s’y déroulent en réalité à l’extérieur de l’organisme.

Enfin, au niveau de la cellule, le métabolisme assure la transformation des matériaux, ainsi que l’approvisionnement en énergie.

Éd

iti

L’absorption est le passage des substances nutritives dans le sang, au travers de la paroi intestinale.

La circulation du sang permet la distribution des substances nutritives à toutes les cellules de l’Homme. Le sang transporte également le dioxygène prélevé dans l’air ambiant par les poumons. Le sang constitue un véritable milieu aqueux interne dans lequel les cellules puisent leurs substances nutritives et déversent les produits et déchets de leurs activités.

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

2 Que mange-t-on ? ACTIVITÉ 2

ANALYSER DES ÉTIQUETTES – Classer, expliquer, présenter sous une autre forme

Par groupe de deux, analysez les étiquettes des aliments ci-dessous afin de répondre aux questions suivantes.

Proportions relatives des différents constituants

Glucides

Lipides

Protéines

Fibres alim.

Éd

iti

ALIMENTS

1) Quels sont les différents constituants des aliments ainsi que leurs proportions relatives ?

2) Quels sont les constituants que l’on retrouve dans tous les aliments présentés dans cette activité ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Pour chaque aliment, additionnez les pourcentages des différents constituants. Que constatez-vous ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nous sommes des consommateurs

4) À quel(s) constituant(s) pourrait correspondre le pourcentage manquant ? Justifiez. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Vous avez peut-être déjà mangé de la purée de pomme de terre faite à partir de pommes de terre en flocons. Ces flocons sont obtenus par un processus de déshydratation qui consiste à éliminer, partiellement ou totalement, l’eau contenue dans l’aliment. Sachant qu’il faut déshydrater environ 4 kg de pommes de terre pour obtenir 1 kg de flocons, déterminez la quantité d’eau contenue dans les 4 kg de pommes de terre.

Cette information confirme-t-elle votre hypothèse précédente ? Justifiez par un rapide calcul.

Éd

iti

6) Pour mieux visualiser vos résultats, représentez par un diagramme circulaire, la composition des pommes de terre et du muesli.

L’Homme, comme tous les organismes qui doivent s’alimenter de matières organiques pour construire leur propre matière et en extraire l’énergie, est un hétérotrophe. (du grec heteros : autre et trophê : nourriture).

Les substances minérales

Ce sont les glucides, lipides et protides. Les glucides, aussi appelés sucres ou hydrates de carbone, sont classés en trois catégories, les monosaccharides, les disaccharides et les polysaccharides. Les monosaccharides comme le glucose sont les unités de base de tous les glucides, les disaccharides sont faits de l’assemblage de deux monosaccharides et les polysaccharides sont des macromolécules constituées de très nombreux monosaccharides. Les lipides, aussi appelés matières grasses (huiles et graisses alimentaires), sont principalement des triglycérides formés par l’association du glycérol et de trois acides gras. Les protides regroupent les acides aminés, les polypeptides et les protéines. Les acides aminés sont les unités de base des polypeptides. Les polypeptides sont appelés protéines lorsqu’ils acquièrent une structure qui leur confère une fonction particulière.

L’eau n’est pas un aliment à proprement parler, mais elle nous est indispensable et représente 80 % de la masse de notre alimentation. Quotidiennement, nous en absorbons 1 à 1,5 L sous forme de boissons et 0,6 à 0,9 L sous forme cachée dans les aliments.

Les principales substances organiques

Les aliments sont constitués de substances, d’origine animale, végétale ou minérale, consommées par des êtres vivants à des fins énergétiques ou d’approvisionnement en matériaux. Les substances liquides utilisées dans le même but sont appelées boissons, mais le terme de nourriture peut également s’y appliquer quand il s’agit de potages, de sauces… Malgré leur diversité apparente, la plupart des aliments comprennent les mêmes constituants, en proportions variables.

En théorie…

Éd

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Les éléments minéraux se trouvent surtout à l’état dissous dans l’eau des aliments et dans l’eau de boisson. Ils contiennent du calcium, potassium, magnésium, sodium, chlore, phosphore, mais aussi du fer, cuivre, manganèse, fluor, iode, zinc.

Ces trois repas comprennent une source de protéines (poulet et agneau, steak, porc), de lipides (agneau et huile d’olive, steak, sauce tartare et huile de friture, porc et huile de cuisson), et de glucides (riz, frites, semoule mais aussi légumes et sucre du jus de fruit et du thé). Ils apportent aussi de l’eau, des vitamines et des sels minéraux.

Éd

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Les additifs alimentaires sont des ingrédients ajoutés intentionnellement aux denrées alimentaires dans le but d’en faciliter la fabrication, la transformation, la préparation, le traitement, le conditionnement, le transport et l’entreposage ou d’en améliorer l’apparence, le goût, la conservation… Ils deviennent dès lors un composant de ces denrées alimentaires. Ils peuvent ou non posséder une valeur nutritive. Il ne s’agit pas nécessairement de produits de synthèse. Certains additifs sont en effet des produits naturels. C’est le cas du carotène, présent dans de nombreuses plantes ; ce colorant est utilisé dans divers aliments comme les margarines. Certains produits de synthèse ne font que reproduire des molécules naturelles : l’acide ascorbique n’est autre que la vitamine C. L’innocuité de certains additifs est discutable.

Les vitamines sont des substances organiques sans valeur énergétique, nécessaires en petite quantité pour le bon fonctionnement de notre organisme.

Les fibres alimentaires sont le plus souvent des polysaccharides, comme la cellulose, qui entrent dans la constitution de la paroi des cellules végétales.

L’Union Européenne a répertorié les divers additifs par des codes Exxx. • Les colorants colorent les denrées alimentaires. • Les conservateurs prolongent la durée de conservation des aliments en luttant contre l’action des microorganismes. • Les antioxydants empêchent l’action destructrice de l’oxygène. • Les émulsifiants permettent de mélanger la graisse et l’eau pour constituer un ensemble d’apparence homogène. • Les stabilisants conservent le produit dans l’état de fabrication. • Les épaississants épaississent la denrée, freinent l’évaporation de l’eau et préviennent la formation de cristaux de glace. • Les substances gustatives donnent un certain goût à l’aliment (les édulcorants donnent un goût sucré, les exhausteurs de goût, un goût de viande ou de volaille). • Les antibiotiques s’opposent à la prolifération bactérienne.

Les autres constituants organiques

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Des produits qui semblent simples comportent parfois un grand nombre d’additifs. E296 : acide malique, conservateur, produit naturel ou de synthèse E334 : acide tartrique, antioxydant, produit de synthèse E104 : colorant jaune, produit de synthèse E110 : colorant orange, produit de synthèse E122 : colorant rouge, produit de synthèse interdit dans plusieurs pays E133 : colorant bleu, produit de synthèse

2 Tests mettant en évidence les constituants des aliments Substance

Test

Résultat

Dépôt de sulfate de cuivre (II) anhydre

EAU

Le sulfate de cuivre (II) anhydre blanc devient bleu en présence d’eau.

En présence de ces glucides, la liqueur de Fehling bleue vire à l’orange après chauffage. Un précipité rouge brique se dépose dans le tube après quelques minutes.

N VA

GLUCIDES

Glucose, lactose, maltose : liqueur de Fehling

Amidon : réactif de Lugol

Éd

iti

Le lugol jaune vire au bleu sombre en présence d’amidon.

PROTIDES

En théorie…

LIPIDES

Frottement sur un papier Une tache translucide apparaît et persiste après chauffage.

Protéines : réaction du biuret La solution bleu clair vire au violet en présence de protéines.

Nous sommes des consommateurs

ACTIVITÉ 3

ANALYSER DES ALIMENTS – Mener à bien une démarche expérimentale

La composition des aliments n’est pas toujours signalée sur une étiquette, mais des tests permettent de mettre en évidence certains constituants.

Matériel Physique

Biologique – – – – – – – –

mortier et pilon 12 tubes à essai en Pyrex/Duran 1 porte-tube papier filtre ou absorbant plaque chauffante ou étuve ou sèche-cheveux – verres de montre – spatule – pipettes

pain jambon avec gras ou saucisson pomme pomme de terre lait entier lait écrémé farine d’insectes flocons de pomme de terre

– eau distillée – liqueur de Fehling dans un compte-gouttes – sulfate de cuivre (II) anhydre – solution de Lugol dans un compte-gouttes – solution d’hydroxyde de sodium à 20 % dans un compte-gouttes – solution de sulfate de cuivre (II) à 1 % dans un compte-gouttes

– – – – –

Chimique

Éd

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1. Dépose un petit morceau de pomme dans un verre de montre et ajoute une pointe de spatule de sulfate de cuivre (II) anhydre. 2. Broie dans le mortier un morceau de pomme avec 20 ml d’eau distillée. 3. Prélève 3 × 2 ml de la suspension obtenue que tu déposes dans 3 tubes à essai et applique les tests à la liqueur de Fehling, au lugol et du biuret. 4. Frotte un petit morceau de pomme sur la feuille de papier et fais-la sécher. 5. Répète les manipulations avec le jambon, le pain, la pomme de terre, les flocons de pomme de terre, le lait entier, le lait écrémé et la farine d’insectes. Pour le lait, tu peux commencer au deuxième point du mode opératoire et, au point 3, déposer une goutte sur la feuille de papier.

Mode opératoire

LES TESTS À RÉALISER – Test au sulfate de cuivre (II) anhydre Dans un verre de montre contenant l’échantillon à analyser, dépose à l’aide d’une spatule un peu de sulfate de cuivre (II) anhydre sur l’échantillon.

– Test à la liqueur de Fehling Dans un tube à essai contenant 2 ml de l’échantillon à analyser, ajoute 10 gouttes de liqueur de Fehling bleue. Chauffe le mélange au bain-marie à 80 °C pendant 2 minutes au maximum.

– Test au lugol Dans un tube à essai contenant 2 ml de l’échantillon à analyser, ajoute 10 gouttes de lugol de couleur jaune.

– Test du biuret Dans un tube à essai contenant 2 ml de l’échantillon à analyser, ajoute 5 gouttes d’une solution d’hydroxyde de sodium à 20 %. Le long de la paroi interne du tube, laisse délicatement couler 5 gouttes de la solution de sulfate de cuivre (II).

– Pouvoir tachant Frotte ou dépose l’échantillon sur une feuille de papier et fais-la sécher à la chaleur.

Résultat Indique tes résultats dans le tableau : + si le test est positif et 0 dans l’autre cas. Aliments Tests

Pomme

Pomme de terre

Jambon

Pain

Lait entier

Lait écrémé

Flocons de pomme de terre

Farine d’insectes

Sulfate de cuivre (II) anhydre (eau) Liqueur de Fehling (monosaccharides) Lugol (polysaccharides) Biuret (protéines)

Pouvoir tachant (lipides)

Interprétations et conclusions

Quels sont les constituants organiques que tu as mis en évidence :

– dans le pain ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

– dans le jambon ?

– dans la pomme ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – dans la pomme de terre ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

– dans le lait écrémé ?

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– dans le lait entier ?

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– dans les flocons de pomme de terre ?

– dans la farine d’insectes ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nous sommes des consommateurs

3 On est ce qu’on mange ACTIVITÉ 4

ON EST CE QU’ON MANGE – Présenter sous une autre forme, comparer

Catherine, une jeune fille de 55 kg est composée d’eau et de : – 2,75 kg d’éléments minéraux ; – 0,82 kg de glucides ; – 7,15 kg de lipides ; – 8,67 kg de protides. 1) Quelle est la masse d’eau de cette jeune fille ? ...................................................................................................................................................................................................................................................

2) Donne le pourcentage en masse des différents composants de l’être humain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3) Réalise un graphique en barres illustrant la composition chimique, en pourcentage en masse, de l’être humain. Utilise le code suivant : l’eau en bleu clair, les éléments minéraux en gris, les glucides en bleu foncé, les lipides en jaune et les protides en rouge.

La racine de carotte est composée de : - 88,6 % d’eau ; - 1,0 % d’éléments minéraux ; - 9,1 % de glucides ; - 0,2 % de lipides ; - 1,1 % de protides. La chair du bar est composée de : - 78,9 % d’eau ; - 1,1 % d’éléments minéraux ; - 2,3 % de lipides ; - 17,7 % de protides.

Les bars, dont le bar tacheté (Dicentrarchus punctatus), sont communément pêchés en mer.

iti

4) Représente la composition de la racine de carotte et de la chair de bar par des graphiques en barres en conservant les conventions utilisées pour la jeune fille.

Éd

5) Compare la composition chimique de l’être humain à celle de la carotte et du bar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6) Justifie le titre choisi pour cette activité : « on est ce qu’on mange ». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cette quantité d’énergie s’exprime en kJ (kilojoule).

Comme tous les organismes que nous mangeons, l’Homme est constitué majoritairement d’eau, de glucides, lipides et protides et de divers éléments minéraux.

1 kJ c’est l’énergie qu’un élève de 40 kg dépense pour monter d’un étage à l’autre ; 1 kJ c’est aussi l’énergie qui permet d’augmenter de 1 °C la température de 250 ml d’eau. Une ancienne unité d’énergie encore utilisée aujourd’hui est la kcal qui vaut 4,19 kJ. Ainsi on estime que : • 1 g de glucides fournit 17 kJ, • 1 g de protides fournit 17 kJ, • 1 g de lipides fournit 38 kJ.

Les aliments peuvent servir de source d’énergie (rôle énergétique), de matériaux de construction ou de réparation (rôle plastique), d’activateurs des réactions biochimiques (rôle fonctionnel) ou, enfin, peuvent protéger les organes et cellules (rôle protecteur). Toutes les substances organiques que l’on trouve dans les aliments représentent une forme d’énergie en réserve : c’est l’énergie potentielle des aliments. Cette énergie est accumulée dans les liaisons qui unissent les atomes au sein des différentes molécules. On peut évaluer l’énergie potentielle d’un composé en mesurant la quantité de chaleur produite par la combustion en laboratoire d’une certaine quantité de ce composé.

Même si tous les aliments que nous absorbons ne sont pas utilisés comme source d’énergie, on quantifie généralement les besoins alimentaires en besoins énergétiques.

70 %

60 %

Éd

30 %

iti

50 %

40 %

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

20 %

10 %

0 %

Eau

Protides

Lipides

Glucides

Sels minéraux

La composition moyenne en masse d’un être humain est de 61,6 % d’eau, 17,0 % de protides, 13,8 % de lipides, 1,5 % de glucides et 6,1 % de sels minéraux.

En théorie…

2 3.1 Les glucides Les rôles • énergétiques : Les glucides représentent une source d’énergie rapidement utilisable. • plastiques : En collaboration avec les protéines ou les lipides, les glucides interviennent dans la constitution des membranes des cellules.

3.2 Les lipides

Malgré leur mauvaise réputation, les lipides sont essentiels à une bonne santé.

• quantitatifs : Un homme de 70 kg a besoin chaque jour de 280 à 490 g de glucides. Un simple calcul permet de trouver les besoins par kg de masse corporelle (280/70 = 4 ; 490/70 = 7) soit 4 à 7 g de glucides par kg de masse corporelle et par jour autrement dit 4 à 7 g/(kg.jour) ce qui représente 55 % de l’apport énergétique total, dont 10 % de glucides simples (monosaccharides et disaccharides) et 45 % de glucides complexes (polysaccharides).

Les besoins

iti

Mise en réserve

• qualitatifs : Aucun glucide n’est indispensable, mais l’alimentation devrait comporter des « sucres rapides » (glucides simples) et des « sucres lents » (glucides complexes).

Éd

Les glucides qui ne sont pas directement utilisés sont stockés sous forme de glycogène dans le foie et les muscles ou transformés en lipides dans les tissus adipeux.

Les rôles • énergétiques : Ils assurent un apport énergétique important, mais qui nécessite un délai de mise en œuvre. • plastiques : Ils sont les principaux constituants des membranes cellulaires ; ils entrent dans la composition de certains organes comme la peau, et du tissu nerveux. • fonctionnels et protecteurs : Ils forment un revêtement isolant mis en réserve dans du tissu adipeux et sont à la base de nombreuses hormones ; ils servent à transporter les vitamines liposolubles.

Les besoins • quantitatifs : L’apport en lipides ne devrait pas dépasser 30 % des apports énergétiques totaux. • qualitatifs : L’alimentation doit apporter les acides gras essentiels, c’est-à-dire ceux que l’organisme ne peut synthétiser.

3.3 Les protides

• qualitatifs : L’alimentation doit apporter des protéines contenant des acides aminés essentiels, c’est-à-dire ceux que l’organisme ne peut synthétiser.

Les rôles • énergétiques : Les protides ne sont utilisés comme source d’énergie que si les apports en lipides et en glucides sont insuffisants.

3.4 L’eau Les rôles

• plastiques : L’eau constitue environ 2/3 de la masse corporelle d’un humain adulte, un peu plus chez l’enfant, un peu moins chez les personnes âgées. Elle intervient dans la constitution des cellules, du sang et des autres liquides organiques ; elle remplit les espaces intercellulaires. • fonctionnels et protecteurs : L’eau transporte des nutriments et des déchets ; elle intervient dans de nombreuses réactions biochimiques ; elle dissout les substances minérales ou organiques ; grâce à sa grande capacité thermique et via la transpiration, elle régule dans une certaine mesure la température corporelle ; elle protège, contre les chocs mécaniques, des organes comme le cerveau ou encore l’embryon.

Les besoins

• fonctionnels et protecteurs : Les protéinesenzymes permettent aux réactions biochimiques de se dérouler dans des conditions compatibles avec la vie. Les protéines-hormones jouent un rôle de messager et interviennent ainsi dans la régulation de l’organisme. Des protéines stockent et transportent diverses substances comme le fait l’hémoglobine pour le dioxygène. D’autres, comme les anticorps, défendent l’organisme en reconnaissant les agresseurs extérieurs. Certaines protéines permettent les contractions musculaires.

L’organisme est incapable de stocker de grandes quantités de protéines non directement utilisées. Les excédents sont dégradés et éliminés sous forme d’urée, principalement dans l’urine.

• plastiques : Ils interviennent dans la constitution des membranes et du contenu cellulaires, dans la construction et la réparation des tissus ; ils sont un constituant du squelette et soutiennent les tissus.

Mise en réserve

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Éd

iti

• quantitatifs : Les apports en protides représentent 15 % des apports énergétiques totaux. Les besoins d’un adulte sont de 1 g/(kg.jour), mais les individus en croissance ont besoin de 2 g/(kg.jour) puisqu’ils sont en période d’édification cellulaire. Les besoins des femmes enceintes ou allaitantes sont également plus élevés.

Les besoins Ils varient en fonction de l’activité et des conditions climatiques. Le tiers des apports d’eau nécessaires se trouve dans les aliments sous forme cachée et doit être complété par 1 à 1,5 L de boissons.

3.5 Les éléments minéraux Éléments

Rôles

Calcium

Assure la croissance et la solidité du squelette, contribue aux mouvements musculaires.

Potassium

Intervient dans le fonctionnement des nerfs et des muscles.

Magnésium

Assure un bon équilibre nerveux et musculaire.

Sodium

Intervient dans le fonctionnement des nerfs et des muscles.

Chlore

Contrôle l’équilibre en eau.

Phosphore

Constitue l’os, avec le calcium et le magnésium ; favorise le bon fonctionnement des cellules nerveuses.

Soufre

Est un constituant essentiel de certains acides aminés.

Rôles Est un constituant essentiel des globules rouges ; permet la fixation du dioxygène.

Cuivre

Intervient dans la fabrication des globules rouges.

Manganèse

Contribue à la bonne santé de la peau.

Fluor

Prévient les caries et la fragilité osseuse.

Iode

Intervient dans la croissance de l’organisme et le développement du tissu nerveux.

Zinc

A un rôle dans la synthèse des protéines.

3.6 Les fibres Les rôles

Les fibres assurent le nettoyage régulier du tube digestif et améliorent ainsi le transit intestinal, c’est-à-dire la progression du contenu du tube digestif. Elles assurent la sensation de satiété et fixent le cholestérol, réduisant son absorption intestinale.

Éd

iti

Fer

Ils dépendent de l’âge, du sexe, de l’état physiologique, de l’activité de l’individu ainsi que du climat. Les quantités nécessaires dépendent aussi de la nature de la substance minérale (de 1 g/jour pour le calcium à 0,015 g/jour pour le zinc). Sept éléments minéraux doivent être consommés en quantités assez importantes : il s’agit du calcium, du phosphore, du potassium, du soufre, du sodium, du chlore et du magnésium. Une douzaine d’autres, appelés oligo-éléments, sont nécessaires en quantités infimes.

Les rôles

Principaux oligoéléments

Les besoins

En théorie…

Les besoins Ils sont satisfaits par une alimentation comprenant des produits végétaux peu raffinés et des fruits.

3.7 Les vitamines

Favorise la croissance, un bon état de la peau et des muqueuses et une résistance aux maladies.

Favorise la fixation du calcium et, donc, le développement du squelette.

Maintient en bon état les tissus musculaires et nerveux et le système reproducteur. Exerce une action antioxydante.

Est indispensable à la coagulation sanguine.

Assure le bon fonctionnement du système nerveux, maintient en bon état les tissus, favorise l’assimilation des glucides et la croissance.

Maintient les organes en bon état et favorise l’assimilation.

Assure un bon état de la peau, des muqueuses et des cheveux.

Les rôles Leurs actions sont très diverses. La majorité des vitamines collaborent avec les enzymes en favorisant leur activité ; d’autres interviennent comme matière première pour la fabrication de composés chimiques.

on iti Éd

Contribue à la construction des tissus à partir des nutriments.

Hydrosolubles

Des doses infimes suffisent (entre 0,01 et 100 mg par jour selon la vitamine). Comme aucun aliment ne contient toutes les vitamines, une alimentation diversifiée permet d’assurer les apports nécessaires.

Les besoins

Rôles

Les vitamines sont des substances organiques indispensables à la croissance et au fonctionnement des organismes et qui agissent à de très faibles concentrations. L’organisme humain est incapable d’élaborer la plupart d’entre elles et doit donc les trouver dans son alimentation.

Liposolubles

Vitamines

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Assure le bon fonctionnement des réactions biochimiques des cellules. Maintient la peau et les cheveux en bon état.

Participe à la fabrication des globules rouges, en particulier chez le fœtus.

B12

Est essentielle à la formation des globules rouges.

Stimule les défenses naturelles de l’organisme, accélère la cicatrisation.

Assure le bon fonctionnement cellulaire en particulier au niveau énergétique et sur le plan de la croissance.

2 Phospholipides

Glucose

Acides gras

Galactose

Triglycérides Cholestérol

Vitamines

Autres stérols

s rol Sté

Fructose

on M ac os des

Glu

cide

Acides aminés

Cellulose

iti Éd

ces stan Sub érales min

Glycogène

Molécules du vivant

Chitine

Amidon

Polypeptides

Subst a organ nces iques

lys ac

Maltose

ari

Protides

Disacchari

Lactose

Lipides

s ide ar

Saccharose

Protéines

Sels minéraux

En théorie…

Eau

Dioxygène

Dioxyde de carbone

Nous sommes des consommateurs

La digestion est réalisée par l’appareil digestif. Il comprend le tube digestif, succession de cavités communiquant entre elles, qui s’étend de la bouche à l’anus, et des glandes qui y déversent

leurs sécrétions (sucs digestifs, bile). Certaines glandes sont intégrées dans les parois du tube digestif, d’autres sont des glandes annexes. La digestion comporte à la fois des processus mécaniques et chimiques. Les processus mécaniques permettent la réduction des aliments en petites particules, leur brassage avec les sucs digestifs, ainsi que leur progression le long du tube digestif. Les processus chimiques assurent la transformation des grosses molécules organiques. Ces différentes réactions sont menées à bien par des enzymes spécifiques contenues dans les différents sucs digestifs.

La digestion est un processus physiologique de transformation des aliments jusqu’au stade de petites molécules, les nutriments, capables de traverser la paroi intestinale et assimilables par les cellules. L’eau, les sels minéraux, les monosaccharides, les acides aminés et les acides gras transitent dans le tube digestif sans y subir de transformation alors que les macromolécules organiques y sont scindées en molécules de petite taille.

En théorie…

4 Le grand voyage des aliments

Bouche

Foie

Éd

Cardia

Œsophage

iti

Pharynx

Glandes salivaires

Vésicule biliaire Estomac Pylore Pancréas

Intestin grêle Gros intestin Appendice Rectum Anus

ACTIVITÉ 5

QUE DEVIENT LE REPAS QUE JE MANGE ? – Présenter sous une autre forme, comparer

Pour mener à bien cette activité, tu dois maîtriser l’anatomie du système digestif et les différents constituants du vivant. Nous avons suivi le trajet d’un repas, spaghettis à la sauce bolognaise accompagnés d’un verre d’eau, tout au long du tube digestif et nous en avons analysé la composition à différents niveaux du tube digestif. Les tableaux 1 à 6 donnent les résultats de ces analyses.

Analyse et interprétation des résultats

Substance présente - en quantité importante : +++ - en quantité moins importante : ++ - en quantité peu importante : + - en quantité négligeable : 0

Complète les tableaux ci-dessous en comparant les tableaux de résultats deux à deux (1 et 2, 2 et 3, 3 et 4 et 4 et 5) : • Indique si les quantités des différentes substances varient, en utilisant les symboles suivants :  si la quantité augmente,  si la quantité diminue, = s’il n’y a pas de variation. • Indique les transformations : quelle substance est transformée en quelle autre substance ?

Abondance

amidon

+++

disaccharides monosaccharides

acides aminés triglycérides acides gras fibres eau

+++

iti

peptides

traces

Éd

protéines

Que se passe-t-il dans la bouche ?

Les substances

Composition des spaghettis à la sauce bolognaise + verre d’eau Les aliments = ce que je mange

Résultat des analyses

Les substances amidon disaccharides

monosaccharides

protéines

+++

peptides

acides aminés

triglycérides

+++

acides gras

vitamines

fibres

sels minéraux

eau

Tableau 1

Évolution de leur quantité

vitamines sels minéraux

Transformations subies dans la bouche : ...................................................................................................................... ......................................................................................................................

Nous sommes des consommateurs

Composition du bol alimentaire qui entre dans l’œsophage Abondance

amidon

disaccharides

monosaccharides

Que se passe-t-il dans la l’œsophage ?

traces

protéines

+++

peptides

acides aminés

triglycérides

Les substances amidon disaccharides

+++

acides gras

fibres

eau

+++

vitamines

sels minéraux

Évolution de leur quantité

monosaccharides protéines peptides acides aminés triglycérides acides gras fibres

eau

Tableau 2

Les substances

vitamines

Composition du bol alimentaire qui entre dans l’estomac Abondance ++

disaccharides

acides aminés triglycérides acides gras

+++ 0

fibres

eau

+++

vitamines

sels minéraux

Tableau 3

Que se passe-t-il dans la l’estomac ?

+++

iti

peptides

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

traces

Éd

protéines

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

amidon

monosaccharides

Transformations subies dans l’œsophage :

Les substances

sels minéraux

Les substances

Évolution de leur quantité

amidon disaccharides monosaccharides protéines peptides acides aminés triglycérides acides gras fibres eau vitamines sels minéraux

Transformations subies dans l’estomac : ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

Composition du chyme (ce qui sort de l’estomac) Abondance

amidon

disaccharides

monosaccharides

Que se passe-t-il dans la première partie de l’intestin grêle ?

traces

protéines

peptides

acides aminés

triglycérides

Les substances amidon disaccharides

+++

acides gras

fibres

eau

+++

vitamines

sels minéraux

Évolution de leur quantité

monosaccharides protéines peptides acides aminés triglycérides acides gras

Tableau 4

fibres

eau

Les substances

vitamines

Composition du chyme qui se trouve dans la deuxième partie de l’intestin grêle Abondance

amidon disaccharides

monosaccharides

acides aminés triglycérides acides gras

Transformations subies dans la première partie de l’intestin grêle : ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

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

+++

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

+++

fibres

eau

+++

vitamines

sels minéraux

Tableau 5

iti

peptides

+++

Éd

protéines

Les substances

sels minéraux

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

Nous sommes des consommateurs

Que trouve-t-on dans le rectum ? Les substances

Abondance 0

disaccharides

monosaccharides

protéines

peptides

acides aminés

triglycérides

acides gras

fibres

eau

vitamines

sels minéraux

amidon

Tableau 6

Bilan de la digestion

Dans la bouche

1) Maintenant, tu peux résumer les transformations subies tout au long du tube digestif par l’amidon, les protéines, les triglycérides, les fibres, l’eau, les sels minéraux et les vitamines. Dans l’œsophage

Glucides : - amidon

Fibres Eau Sels minéraux

Triglycérides

Éd

Protéines

iti

- monosaccharides

Dans l’intestin grêle

- disaccharides

Dans l’estomac

Vitamines

2) Compare les tableaux 5 et 6 et émets une hypothèse expliquant les variations d’abondance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ACTIVITÉ 6

L’ACTION DE L’AMYLASE – Mener à bien une démarche expérimentale

Matériel Physique

Chimique – – – – – – –

– 9 tubes à essai en Pyrex/Duran – 1 porte-tube – étuve ou plaque chauffante et thermomètre – pipettes – 3 berlins – marqueur – chronomètre

eau glace liqueur de Fehling solution de Lugol solution d’amidon solution d’amylase bandelettes réactives au glucose

L’amylase est une enzyme digestive présente dans la salive. L’amidon est un polysaccharide dont l’unité est le glucose. Rappelle-toi les molécules avec lesquelles le lugol et la liqueur de Fehling réagissent.

Mode opératoire

Éd

iti

1. Prépare 9 tubes à essai et numérote-les. 2. Prélève et dépose, dans chacun des 9 tubes, 4 ml de la solution d’amidon. 3. Applique pour : - le tube à essai 1, le test au lugol. Ajoute 10 gouttes de lugol de couleur jaune. - le tube à essai 2, le test à la liqueur de Fehling. Ajoute 10 gouttes de liqueur de Fehling bleue. Chauffe le mélange au bain-marie à 80 °C pendant maximum 2 minutes. - le tube à essai 3, le test de détection du glucose avec les bandelettes réactives. Suis les indications données sur le mode d’emploi de celles-ci. 4. Ajoute, dans les tubes 4 à 9, 2 ml de la solution d’amylase puis agite légèrement les tubes. 5. Place les tubes 4, 5 et 6 à 37 °C, à l’étuve ou au bain-marie, durant 10 minutes. 6. Place les tubes 7, 8 et 9 dans de la glace fondante (0 °C) durant 10 minutes. 7. Agite légèrement les tubes et applique, pour chaque température, dans l’ordre des numéros, les tests au lugol, à la liqueur de Fehling et de détection du glucose. 8. Replace le tube 6 (celui où tu as fait le test de détection du glucose avec la bandelette) dans l’étuve durant encore 15 minutes. Refais ensuite le test de détection du glucose.

Nous sommes des consommateurs

Résultat Complète le tableau. n° du tube

Conditions expérimentales Contenu du tube

Résultats

Température

Test réalisé

Observations

2 3 4

on iti

Éd

Interprétations et conclusions

1) Quelles sont les molécules obtenues par réaction de l’amylase sur l’amidon ? Modélise cette réaction chimique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Sur base de tes observations, présente l’action de l’amylase et les conditions nécessaires à son activité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1 La bouche

4.2 L’œsophage

(1)

Le bol alimentaire parcourt les 25 cm de l’œsophage et pénètre dans l’estomac. Une onde de contraction musculaire fait avancer le bol alimentaire par petits sauts, un processus nommé péristaltisme.

(2)

En théorie…

Éd

iti

La salive est produite à raison d’environ 1,5 L par jour. La masse d’aliments rassemblée par la langue, le bol alimentaire, est déglutie au niveau du pharynx.

Les enzymes de la digestion sont symbolisées par des paires de ciseaux.

Le péristaltisme œsophagien et la progression du bol alimentaire

Nous sommes des consommateurs ACTIVITÉ 7

L’ACTION DE LA PEPSINE – Mener à bien une démarche expérimentale

Matériel Physique – – – – – – –

Biologique

5 tubes à essai en Pyrex/Duran 1 porte-tube 3 berlins étuve ou plaque chauffante et thermomètre pipettes marqueur chronomètre

Chimique

– solution d’ovalbumine (blanc d’œuf)

– – – –

eau glace solution de pepsine solution de chlorure d’hydrogène 1 M dans un compte-gouttes

La pepsine est une enzyme présente dans le suc gastrique. Le chlorure d’hydrogène est un acide présent dans l’estomac. Le blanc d’œuf est principalement constitué d’eau (88 %) et de protéines dont la plus abondante est l’ovalbumine.

Mode opératoire

Éd

iti

11. Prépare 5 tubes à essai et numérote-les. 12. Prélève et dépose, dans les tubes 1 à 5, 4 ml de la solution d’ovalbumine. 13. Ajoute 2 gouttes de la solution de chlorure d’hydrogène dans les tubes 1, 2, 3 et 4. 14. Ajoute 1 ml de la solution de pepsine dans les tubes 2 à 5. 15. Agite légèrement les 5 tubes. 16. Place le tube 2 dans la glace et le tube 3 entre 80 et 90 °C. 17. Place les autres tubes à 37 °C. 18. Observe les différents tubes et note l’aspect (limpide, trouble...) du contenu en début de manipulation et toutes les 5 minutes et cela durant 15 minutes.

Résultat Complète le tableau. n° du tube

Conditions expérimentales Contenu du tube

Résultats

Température

Test à la liqueur de Fehling

Observations

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iti

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Éd

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Nous sommes des consommateurs

Interprétations et conclusions 1) Sur base de tes observations, émets une hypothèse sur l’action de la pepsine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Dans quelles conditions cette enzyme est-elle active ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

4.3 L’estomac

4.4 L’intestin grêle

(1)

L’intestin grêle est un tube de 2 m de longueur chez une personne vivante, 6 à 7 m dans un cadavre suite au relâchement musculaire. Le duodénum, au début de l’intestin grêle, est la partie la plus importante pour la digestion : il reçoit la bile et le suc pancréatique et il produit le suc intestinal.

C’est par le cardia que le bol alimentaire pénètre dans l’estomac. Le tissu musculaire de l’estomac assure le brassage et le malaxage du bol alimentaire qui s’imprègne du suc gastrique. Le tissu glandulaire fabrique le suc gastrique, un liquide incolore (3 L par jour). Il contient du chlorure d’hydrogène, du mucus, de la pepsine et de la présure. La pepsine activée par le chlorure d’hydrogène est une enzyme qui découpe les protéines (1) en molécules plus petites, des polypeptides (2) ; la présure coagule le lait.

(2)

Éd

iti

La surface de l’estomac est protégée de l’action de la pepsine et du chlorure d’hydrogène par une couche de mucus. Le bol alimentaire ainsi transformé est devenu fluide, on l’appelle le chyme. Le pylore se relâche pour le laisser s’écouler, par jets successifs et espacés, dans l’intestin. Normalement, l’estomac se vide en 2 à 6 heures suivant le type d’aliment consommé.

En théorie…

La bile Fabriquée par le foie et stockée dans la vésicule biliaire, la bile est un liquide verdâtre qui ne contient aucune enzyme mais a un rôle important dans la digestion des lipides. Elle les émulsifie en les transformant en fines gouttelettes de triglycérides qui se dispersent dans l’eau et les rend ainsi accessibles aux lipases.

G. : 400 × Les lipides contenus dans le beurre sont émulsifiés en gouttelettes visibles au microscope.

Le suc pancréatique Le suc pancréatique est un liquide incolore dont le débit journalier varie de 1,5 à 2,5 L. C’est la plus importante des sécrétions digestives, car elle possède des enzymes capables de dégrader les protéines, les lipides et les glucides. Des protéases (dont la trypsine et la chymotrypsine) scindent les protéines (1) en polypeptides (2).

Et l’amylase poursuit la digestion de l’amidon (1) en maltose (2).

(2)

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

(1)

Le suc intestinal Le suc intestinal est sécrété par la muqueuse intestinale. Il contient des enzymes qui achèvent la simplification moléculaire.

(3) (4)

(2)

Des peptidases découpent les polypeptides (2) en tripeptides et dipeptides (3) et en acides aminés (4).

Des sucrases scindent les disaccharides (2) en monosaccharides (3) : la maltase (maltose  2 glucoses), la lactase (lactose  glucose + galactose), la saccharase (saccharose  glucose + fructose).

(2)

(1)

(3)

Des peptidases découpent les tripeptides et dipeptides (3) en acides aminés (4).

Éd

iti

La lipase scinde les triglycérides (1) en diglycérides (2), monoglycérides (3) et acides gras (4).

(2)

(1) (4)

(3)

(2)

Des lipases transforment les diglycérides (2) et les monoglycérides (3) en acides gras (4) et glycérol (5). (4)

(3) (2) (5)

(3)

(4)

2 En outre, des contractions permettent de petits mouvements de va-et-vient et de segmentation du chyme, le mélangeant ainsi aux sucs digestifs. Le péristaltisme intestinal fait progresser le chyme le long de l’intestin.

La segmentation

Les fèces sont conservées dans le rectum avant d’être évacuées par l’anus. La défécation correspond au relâchement des sphincters de l’anus et à une contraction de la paroi intestinale.

iti

Le péristaltisme

Éd

L’intestin grêle est le siège principal de l’absorption des produits de la digestion, c’est-à-dire des nutriments.

En théorie…

4.5 Le gros intestin

Le gros intestin ou côlon constitue la partie terminale du tube digestif. Il reçoit les résidus alimentaires non digérés et non absorbés. L’ensemble des microorganismes qui sont dans l’intestin, la flore intestinale, participe à la fermentation de composés organiques non absorbés par l’intestin grêle. C’est l’origine de la production de gaz. Une partie des petites molécules ainsi obtenues et une grande quantité d’eau sont absorbées par la paroi du côlon. Les matériaux non digérés sont éliminés sous forme de fèces.

Nous sommes des consommateurs ACTIVITÉ 8

L’ACTION DU SUC PANCRÉATIQUE – Mener à bien une démarche expérimentale

Dans le livre Expériences sur la digestion de l’homme et de différentes espèces d’animaux écrit en 1777 par l’abbé Lazzaro Spallanzani, naturaliste, on trouve le texte suivant : « Mais si ces aliments ne se dissolvent pas parfaitement dans l’estomac, M. Gosse a observé qu’ils finissaient de se dissoudre dans leur passage au travers des intestins, soit par l’action continuée des sucs gastriques, soit par leur mélange avec la bile, le suc pancréatique et les autres fluides qu’ils y trouvent… » La mission scientifique de ton équipe est d’imaginer et de réaliser des expériences permettant de vérifier une partie de l’hypothèse émise par Spallanzani : « Les aliments finissent par se dissoudre notamment par l’action du suc pancréatique. »

Matériel Biologique – – – –

solution de suc pancréatique blanc d’œuf farine (amidon) huile

– tous les réactifs proposés dans les activités 6 et 7.

– tout le matériel proposé dans les activités 6 et 7.

Chimique

Physique

Indiquez le mode opératoire suivi, les résultats obtenus, vos interprétations et vos conclusions. ......................................................................................................................................................................................................................................................... .........................................................................................................................................................................................................................................................

iti

Éd

ACTIVITÉ 9

LES SUCS DIGESTIFS – Résoudre

On réalise l’expérience suivante. Solution d’amidon + extrait de suc pancréatique

Tube 1

Tube 2

Solution d’amidon

Les tubes sont incubés à 37 °C. On réalise des prélèvements à intervalles de temps réguliers pour en analyser le contenu. 1) Quelles sont les constantes, c’est-à-dire les paramètres communs aux deux tubes ?

2) Quelles sont les variables, c’est-à-dire les conditions expérimentales qui diffèrent d’un tube à l’autre ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd Amidon

Quantité (UA)

iti

Les graphiques suivants traduisent les résultats obtenus. Les quantités sont données en unités arbitraires (UA).

0,5

ono

e (m

s luco

arid

ch sac

0,5 Am

ido

Contenu du tube 1

5 temps (min)

Contenu du tube 2

5 temps (min)

Nous sommes des consommateurs

3) Analyse les graphiques obtenus et réponds aux questions suivantes. a) Que trouve-t-on dans le tube 1 au début de l’expérience (au temps t = 0 min) ?

Quelle substance ?

En quelle quantité ?

b) Que s’est-il passé dans le tube 1 durant les 5 minutes d’expérience ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c) Que trouve-t-on dans le tube 2 au début de l’expérience (au temps t = 0 min) ?

Quelle substance ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

En quelle quantité ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d) Que trouve-t-on dans le tube 2 au temps t = 2 min ? Quelles substances ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

e) Que trouve-t-on dans le tube 2 au temps t = 5 min ?

Quelles substances ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

f) Que s’est-il passé dans le tube 2 durant les 5 minutes d’expérience ?

g) Quelle explication peux-tu donner pour rendre compte de ces résultats ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

5 Le dernier voyage des nutriments 5.1 Le sas d’entrée : l’absorption des nutriments

Membrane séreuse Muscles longitudinaux Muscles circulaires

Sousmuqueuse

L’absorption des nutriments se fait essentiellement au niveau de l’intestin grêle. L’organisation anatomique de la paroi intestinale est parfaitement adaptée à sa fonction. La paroi de l’intestin, richement vascularisée, forme de nombreux replis circulaires, eux-mêmes constitués de villosités. Chaque villosité est bordée d’une seule couche de cellules absorbantes. Cette organisation anatomique permet aux capillaires sanguins d’être très près des cellules absorbantes de la paroi intestinale et, par conséquent, d’absorber rapidement les nutriments pour les transporter vers toutes les cellules de l’organisme. En tenant compte des microvillosités des cellules intestinales, on atteint une surface d’absorption équivalente à l’aire d’un terrain de tennis (200 m2). L’absorption est aussi favorisée par la longueur de l’intestin grêle. L’eau est absorbée tout au long du tube digestif. Au niveau de la bouche, l’eau absorbée entraîne par la même occasion de petites molécules comme certains poisons (cyanure) ou médicaments : en posant des pilules de nitroglycérine sous leur langue, les personnes souffrant de malaises cardiaques permettent à ce médicament absorbable par la muqueuse buccale de passer rapidement dans leur sang. Certains monosaccharides sont rapidement et directement absorbés par la muqueuse buccale : les sportifs mangent des bonbons énergétiques avant une compétition. Au niveau de l’estomac, une partie de l’eau, un peu d’alcool et certains médicaments (comme l’acide acétylsalicylique, le principe actif de l’aspirine) peuvent se retrouver dans la circulation sanguine. Mais c’est dans le côlon que la majeure partie de l’eau est absorbée, avec les sels minéraux et les vitamines.

Villosités

Replis circulaires de la muqueuse

Capillaire sanguin

Éd

iti

En théorie…

Microvillosités

5.3 Les nutriments a rrivent au bout de leur voyage

Le sang qui s’est chargé de nutriments au niveau des villosités intestinales se rend au cœur, qui le propulse vers toutes les parties de l’organisme, transportant et distribuant les nutriments aux différents organes.

Le sang transporte les différents nutriments et le dioxygène à travers tout l’organisme, alimentant de cette manière les cellules qui le constituent. Tous ces nutriments vont servir au métabolisme de la cellule soit pour la production d’énergie, soit pour la construction de nouvelles macromolécules. Eau Dioxyde de carbone Dioxygène Aliments

iti

Nutriments

Énergie

Macromolécules

Éd

ent

im utr

Aliments

Système circulatoire

me Systè tif diges

Syst respi ème ratoir e

Dioxygène Dioxyde de carbone Aliments

5.2 La voie navigable : transport et distribution des nutriments

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Excréments Cellules

Le système respiratoire permet d’oxygéner le sang et d’évacuer le dioxyde de carbone produit dans les cellules. Le système digestif assure l’apport des nutriments. Le système circulatoire transporte les nutriments, le dioxygène, les déchets...

Toute réaction métabolique nécessite l’intervention d’enzymes, symbolisées par les ciseaux (enzymes de dégradation) et la truelle (enzymes de synthèse).

2 • Les monosaccharides sont principalement destinés à la production d’énergie. Comme la chaudière de la maison brûle du mazout pour produire de la chaleur, la cellule utilise les monosaccharides comme combustible et produit de l’énergie au cours d’un processus que l’on appelle la respiration. Cette dégradation des monosaccharides se fait en plusieurs étapes, sous l’action de nombreuses enzymes. La molécule privilégiée par la cellule comme source d’énergie est le glucose. Le bilan de la respiration s’écrit : dioxyde + eau + énergie de carbone

1 g de glucose fournit 17 kJ dont environ la moitié est utilisable par la cellule tandis que l’autre moitié est transformée en chaleur qui permet entre autres de maintenir la température corporelle aux environs de 37 °C.

ACTIVITÉ 10

En théorie…

et peut être modélisé :

• Les acides aminés sont pour l’essentiel assemblés en protéines utilisées par la cellule pour ses propres besoins (protéines des muscles, enzymes, protéines des membranes) ou qu’elle exporte (hormones, mucus, enzymes digestives). Les acides aminés ne seront dégradés avec production d’énergie que s’il y a pénurie des autres combustibles ou en cas de surabondance de protéines.

glucose + dioxygène 

• Les acides gras et autres lipides sont la principale source d’énergie pour de nombreuses cellules. La transformation de 1 g de lipide en présence de dioxygène fournit 38 kJ, dont 13 kJ d’énergie utilisable par la cellule et 25 kJ d’énergie dégradée sous forme de chaleur. Les lipides sont également des matériaux de construction qui interviennent dans la composition des structures cellulaires (les membranes par exemple) ou de substances comme certaines hormones.

HISTOIRE DE LEVURES – Analyser des résultats expérimentaux, interpréter,

iti

communiquer

Éd

La levure (Saccharomyces cerevisiae) est un organisme unicellulaire faisant partie des Mycètes (champignons). Elle est connue, dans le commerce, sous les noms de « levure de boulangerie » ou « levure de bière ». Les levures sont hétérotrophes et consomment des substances organiques puisées directement dans le milieu ou stockées dans leur cellule. Elles peuvent réaliser la respiration ou la fermentation qui produisent l’énergie utilisable pour leurs activités et leur croissance. À l’aide des documents ci-dessous et de tes connaissances compare, sous forme de tableau, ces deux types de métabolismes utilisés par les levures.

Une suspension de levures est aérée pendant une douzaine d’heures, à température constante, afin que les levures épuisent tout le glucose disponible. Ensuite, la suspension est placée dans une enceinte fermée munie d’une sonde mesurant la concentration en dioxygène (O2) du milieu. Après une minute, on introduit du glucose. Le graphique ci-contre présente l’enregistre ment obtenu.

Concentration de dioxygène (UA)

Document 1

Ajout de glucose

Temps (min)

Nous sommes des consommateurs

Document 2

Des levures sont mises en culture. Après 24 h, on compte le nombre de levures présentes. On prélève 250 ml de cette suspension que l’on place en conditions aérobies (présence de dioxygène) et 250 ml que l’on place en conditions anaérobies (absence de dioxygène). On ajoute continuellement du glucose afin que la respiration et la fermentation soient maintenues. On compte le nombre de levures présentes dans les suspensions après 24 h, 48 h et 72 h.

Suspension

Nombre de levures par μl de suspension Initialement

Après 24 h

Après 48 h

Après 72 h

En conditions aérobies

2750

4650

6630

8690

En conditions anaérobies

2750

3650

4710

5860

Document 3

En conditions aérobies

En conditions anaérobies

2,60

2,02

0,75

0,00

0,74

0,23

0,00

0,46

Masse de levures (g)

0,08

Volume d’O2 utilisé (L) Volume de CO2 dégagé (L) Masse d’éthanol formé (g)

0,07

Éd

iti

Masse de glucose (g)

Deux suspensions de levures contenant initialement 2,00 g de levures et 1,00 g de glucose sont placées à la même température, l’une en conditions aérobies, l’autre en conditions anaérobies, durant un même laps de temps. Le tableau ci-dessous présente les résultats de quelques paramètres mesurés en fin d’expérience.

Quand le dioxygène fait défaut, que ce soit de manière temporaire ou permanente, les cellules ne peuvent pas réaliser la respiration. Ces cellules exploitent d’autres réactions permettant de récupérer l’énergie contenue dans la matière organique, c’est la fermentation. Mais la fermentation ne transforme pas totalement le glucose en dioxyde de carbone ; il reste des déchets organiques qui contiennent encore beaucoup d’énergie ; certains de ces déchets sont toxiques pour la cellule.

L’homme exploite par ailleurs des fermentations réalisées par des microorganismes pour la production de yaourt, de choucroute, de boissons alcoolisées... Les bactéries du yaourt et de la choucroute font la fermentation lactique. Des levures réalisent la fermentation alcoolique durant laquelle elles transforment le glucose en éthanol (alcool) et en dioxyde de carbone. Le glucose, présent dans les fruits ou l’amidon des graines de céréales, est ainsi à l’origine de l’éthanol du vin, du cidre, de la bière…, boissons alcoolisées plus ou moins gazeuses selon que l’on a conservé ou laissé s’échapper le dioxyde de carbone produit. La pâte à pain lève grâce au dioxyde de carbone, l’éthanol se vaporisant et s’échappant en tout début de cuisson.

Éd

iti

Lors d’un effort mesuré, comme la marche ou un exercice sportif auquel nous sommes préparés, l’énergie nécessaire aux cellules est fournie par la respiration cellulaire. Si l’effort est intense et prolongé, les cellules musculaires peuvent manquer de dioxygène et elles exploitent alors

une autre réaction biochimique permettant de récupérer de l’énergie contenue dans le glucose : c’est la fermentation lactique. Cette fermentation laisse un déchet organique, l’acide lactique, qui peut être à l’origine des crampes.

5.4 Comment la cellule produit-elle son énergie en lʼabsence de dioxygène ?

En théorie…

La choucroute est une préparation à base de chou finement coupé et issue de la fermentation lactique réalisée par des bactéries. La bière est issue de la fermentation alcoolique de céréales par des levures.

Nous sommes des consommateurs

Le simple fait de vivre signifie que l’organisme est le siège de transformations chimiques. Le métabolisme est l’ensemble de ces transformations.

ACTIVITÉ 11

Le métabolisme se manifeste par une dépense d’énergie qui maintient le corps en état et permet la réalisation des activités.

En théorie…

6 Se nourrir : une question d’équilibre

DE QUOI DÉPENDENT LES BESOINS ÉNERGÉTIQUES ? – Présenter sous une autre forme, communiquer

Les besoins énergétiques sont exprimés en kJ/(kg.jour).

1) Cette unité montre que les besoins énergétiques dépendent d’une caractéristique de l’individu. Laquelle ?

��

s on

Éd

iti

Besoins énergétiques (kJ/(kg.jour))

Les besoins énergétiques varient en fonction d’autres facteurs. Le graphique ci-dessous donne les besoins énergétiques, par unité de masse et par jour, d’un individu au repos complet à une température ambiante de 20 °C, en fonction de plusieurs facteurs.

Hommes Femmes

Âge (années)

L’analyse du graphique te permettra de répondre aux questions suivantes. 2) Quels sont les facteurs qui influencent les besoins énergétiques mis en évidence dans ce graphique ? ��

3) Compare les besoins énergétiques de l’homme avec ceux de la femme au cours de leur vie. ��

4) Comment évoluent les besoins en fonction de l’âge ? ��

Il y a deux exceptions à cette évolution globale. Quelles sont ces exceptions et à quelles périodes de la vie correspondent-elles ? ��

Comment peux-tu expliquer ces deux exceptions ?

��

5) Maintenant, tu peux préciser le titre au graphique que tu viens d’analyser.

��

Éd

iti

��

L’Organisation mondiale de la Santé a défini les besoins énergétiques d’un individu comme « la quantité d’énergie nécessaire pour compenser les dépenses et assurer une taille et une composition corporelle compatibles avec le maintien à long terme d’une bonne santé et d’une activité physique adaptée au contexte économique et social ».

25 %

Éd

iti

Le premier type est appelé métabolisme de base et correspond à la dépense énergétique minimum permettant le maintien des processus vitaux : fonctionnement cérébral, mouvements respiratoires, battements cardiaques, maintien de la température à 37 °C… On le mesure au repos complet, à jeun depuis 12 heures et à une température ambiante comprise entre 20 et 25 °C afin de n’avoir à lutter ni contre le froid ni contre la chaleur. Il représente à lui seul 60 à 70 % des dépenses. Il dépend de la masse, du sexe et de l’âge. Ce métabolisme est moins élevé chez la femme que chez l’homme. En effet, la masse graisseuse, naturellement plus abondante chez la femme, est faite de cellules adipeuses au métabolisme peu actif. Le métabolisme de base diminue au cours de la vie : de 225 kJ/(kg.jour) chez le bébé, il passe à environ 100 kJ/(kg.jour) chez lʼadulte. Cette diminution ne se fait pas de manière régulière. En effet, le métabolisme augmente pendant la petite enfance et la puberté parce que le corps dépense alors beaucoup d’énergie pour la croissance ainsi que pour la maturation nerveuse et sexuelle. La masse influence également le métabolisme : les pertes de chaleur par la surface de la peau sont proportionnellement plus basses chez une personne massive que chez une personne mince. Le métabolisme de base exprimé en kJ/(kg.jour) diminue donc avec l’augmentation de masse.

Les besoins énergétiques répondent à trois types de dépenses.

Le troisième type correspond aux dépenses variables liées au travail musculaire, à la température ambiante et à certains états particuliers caractérisés par une production de matière (croissance, cicatrisation, gestation, lactation…). Elles comptent pour 25 % des dépenses.

6.1 Les besoins énergétiques

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Le deuxième type correspond aux dépenses permettant d’assurer la digestion, l’absorption et le stockage des aliments. Elles représentent environ 10 % des dépenses.

10 % 65 %

Métabolisme de base Dépenses d’entretien Dépenses variables

2 Nous avons vu que les dépenses dépendent de plusieurs facteurs, mais c’est la partie variable qui va permettre de déterminer les besoins en énergie. On classe les activités en : – activités légères : assis la plupart du temps, télévision, ordinateur, école...

Masse (kg)

Besoins énergétiques en (kJ/jour)

Âge (ans)

Masse (kg)

Besoins énergétiques en (kJ/jour)

3500

3200

12,5

4600

4440

5500

14,5

5400

5740

16,5

5670

6040

18,5

6000

6340

23,5

6700

26,5

7150

7670

10‑18

8010

8800

9950

11100

12230

13380

31‑60

Après 60

7140 7650 7500

8050

8840

9640

10430

11230

19‑30

9000

11030

31‑60

8800

9340

Après 60

8000

30 33

11400

Besoins énergétiques de l’homme

iti

26,5

6340 6700

10‑18

19‑30

23,5

Éd

En théorie…

Âge (ans)

– activités moyennes : déplacements, rangement, ménage, marche… – activités lourdes : activité sportive intense, manipulation d’objets lourds… Les besoins énergétiques peuvent être estimés sur 24 heures pour chaque individu.

Besoins énergétiques de la femme

ayant une activité physique légère.

(On ajoutera 1250 kJ/jour pour une femme enceinte et 2000 kJ/jour pour une femme allaitante.)

Nous sommes des consommateurs

ACTIVITÉ 12

QUELS SONT TES BESOINS ÉNERGÉTIQUES ? – Résoudre une application concrète

Le tableau suivant donne un aperçu des dépenses énergétiques correspondant à diverses activités. Il va te permettre d’estimer tes propres dépenses. Dépenses en kJ/heure

Adolescent de 14‑15 ans au repos complet en position allongée

Masse en kg × 6,4

Adolescente de 14‑15 ans au repos complet en position allongée

Masse en kg × 5,7 460

Activités en position debout : toilette, habillage, repas, petits déplacements, cuisine, achats…

600

Activités professionnelles : peinture, jardinage, activités ménagères... Marche lente…

800

Activités professionnelles : construction, mécanique automobile… Marche rapide, gymnastique, volley-ball…

1200

Travaux forestiers, terrassement Football, tennis double, cyclisme sur route… Natation, rugby, handball, course à pied… Escalade, basket…

Activités en position assise : TV, ordinateur, jeux de société ou vidéo, repas, lecture, travail de bureau, couture, transports…

Activités lourdes

Activités moyennes

Activités légères

Aucune activité

Catégories d’activité

1800 2000 2500

Natation vitesse, marathon, ski de fond, tennis simple…

3000

Ski vitesse

4000 4500

Monter les escaliers

1) Calcule ta dépense énergétique moyenne par 24 h. Le tableau suivant te guidera dans tes calculs. Durée (h)

Calcul

Total (kJ)

��

iti

Activité

Éd

Aucune (métabolisme de base) Activités faibles – en position assise – en position debout Activités moyennes Activités lourdes

Total de ta dépense énergétique globale en 24 h

��

2) Quelle est la valeur des besoins énergétiques te correspondant (page 58) ? ��

3) Tes dépenses correspondent-elles à tes besoins théoriques ? ��

Si non, explique ces différences. ��

��

Éd

iti

��

6.2 La santé dans l’assiette

Il est intéressant de savoir que, dans nos pays, on mange trop : trop de viande, trop de graisses, trop de sucres… Alors, à la poubelle le « steak-frites-salade-mayo », ou le « poulet- compote-croquettes » ? Bien sûr que non !

Une alimentation saine doit assurer l’équilibre des besoins de l’organisme, aussi bien des besoins énergétiques que des besoins plastiques et fonctionnels. Aujourd’hui, nous ne nous contentons pas simplement de manger pour vivre, mais aussi pour bien vivre.

Adopter une alimentation équilibrée n’est pas une mission impossible. Avec la pyramide alimentaire, nous pouvons y parvenir. Elle nous permet non seulement de visualiser les différentes familles d’aliments, mais nous renseigne aussi sur les quantités à consommer pour atteindre l’objectif d’une alimentation saine : les aliments figurant à la base de cette structure doivent être les plus consommés, les quantités diminuant au fur et à mesure que l’on s’élève vers le sommet de la pyramide.

L’aliment idéal, source de protéines, lipides, glucides, vitamines, minéraux n’existe pas (sauf le lait maternel pour le nourrisson) d’où la nécessité d’un apport quotidien et varié de toutes les catégories d’aliments, dans les proportions définies pour la couverture des besoins physio logiques de notre organisme. Les apports nutritionnels journaliers recommandés, quantitatifs et qualitatifs, permettent de déterminer la ration alimentaire.

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

Éd

iti

Produits gras, salés et/ou sucrés, boissons sucrées et/ou alcoolisées, viandes transformées et charcuterie, en petites quantités

Matières grasses ajoutées à consommer modérément en variant les sources 15 à 25 g de fruits à coque et graines par jour Viandes, volailles, poissons, œufs, légumineuses, alternatives végétales 1 à 2 fois par jour ; maximum 300 g de viande rouge par semaine Produits laitiers et alternatives végétales enrichies en calcium 2 à 3 fois par jour Féculents à chaque repas ; privilégier les céréales complètes

250 g de fruits et minimum 300 g de légumes par jour

Eau à volonté et boissons non sucrées

2 ACTIVITÉ 13

S’ALIMENTER AU JOUR LE JOUR… – Résoudre une application concrète

1) Sur une feuille A4, dessine un tableau à 10 colonnes dont voici les en-têtes : CE QUE J’AI MANGÉ Nourriture Énergie Jour Quantité Repas, consommée : fournie et en collations aliments par les heure grammes aliments + boissons

Protides Glucides

Type lacté

Type viande, poisson

Lipides Origine animale

Origine végétale

2) Ce tableau t’accompagnera 2 jours, un jour d’école et un jour de week-end. Pendant ces deux jours, tu complètes les quatre premières colonnes.

3) Ensuite, complète la colonne « énergie fournie » et calcule la somme des apports énergétiques de chacune de tes journées.

Pour cela tu peux : • consulter les documents ou sites dont tu indiques les références ; • utiliser des tables de composition des aliments ; • lire les informations données sur les étiquettes.

Énergie fournie lors de ma journée d’école

Énergie fournie lors de ma journée de week-end

��

iti

4) À l’activité précédente, tu as calculé la quantité d’énergie que tu dépenses par jour. Inscris cette valeur :

Éd

��

5) Compare les valeurs obtenues en 3) et en 4) et réponds à la question suivante : ton alimentation couvre-t-elle tes besoins énergétiques ? (Une différence de 10 % entre les valeurs n’est pas significative.) Si oui, bravo. Si non, que faire pour rapprocher ces valeurs ? ��

Nous sommes des consommateurs

Mais, il ne suffit pas d’avoir une alimentation qui couvre tes besoins énergétiques, il faut aussi qu’elle soit équilibrée. Comment y parvenir ?

iti

6) Dans la pyramide ci-dessous, colorie les étages qui correspondent aux aliments que tu as consommés lors dʼune des 2 journées. Réfère-toi à la page 61.

Éd

7) Consommes-tu des aliments de tous les niveaux selon les quantités recommandées ? Si oui, bravo. Si non, que pourrais-tu modifier dans ton alimentation pour quʼelle soit plus équilibrée ? ��

6.3 Manger c’est bien, bien manger c’est mieux !

• Manger des fruits et légumes en suffisance pour leurs apports en vitamines, sels minéraux et fibres.

Varier les apports alimentaires • Choisir différents aliments dans chaque compartiment de la pyramide en veillant aux quantités proposées.

De nombreuses études ont montré un lien entre la consommation de ces aliments et une diminution du risque de maladies cardiovasculaires et de certains cancers. De plus, en consommant des fruits et des légumes naturellement colorés, nous bénéficions d’un apport diversifié en composés protecteurs (antioxydants…).

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• Boire au moins 1,5 L par jour et préférer l’eau aux boissons trop sucrées. L’eau est la meilleure des boissons et la seule nécessaire. L’eau de distribution est bonne à boire : sa qualité est plus sévèrement contrôlée que celle de l’eau en bouteille et le calcaire qu’elle peut contenir n’ôte rien à sa valeur. C’est quasi le seul produit livré sans déchet à domicile : l’eau arrive au robinet ou à la fontaine à eau sans emballage, ce qui est précieux pour notre environnement, et sans grands frais de transport, ce qui est précieux pour notre portefeuille. L’eau du robinet coûte 50 à 300 fois moins cher que l’eau en bouteille.

En théorie…

• Consommer du pain, des pommes de terre, des céréales qui sont la principale source d’énergie d’une alimentation équilibrée. Préférer les produits non raffinés (du pain, des pâtes ou du riz complets) qui diminuent le risque de cancer du tube digestif et le taux de cholestérol.

• Consommer des herbes aromatiques fraî ches qui remplaceront avantageusement le sel. Il est présent naturellement en suffisance dans les aliments. L’excès de sel peut provoquer de l’hypertension a rtérielle. Le persil est l’une des plantes les plus minéralisées. De plus, 2 à 3 cuillerées à soupe bien pleines de persil haché couvrent notamment 20 % des apports journaliers recommandés (A JR) en vitamines C et A. • Alterner la consommation de viandes et de poissons, sources de protéines. Le poisson contient globalement moins et de meilleures matières grasses que les viandes. • Consommer des produits laitiers. Ils sont riches en protéines, en vitamines liposolubles (sauf dans les produits écrémés) et en éléments minéraux tels que le phosphore, le magnésium, le potassium et bien évidemment le calcium. Les personnes intolérantes au lactose peuvent le remplacer par d’autres aliments (boissons à base de soja).

Nous sommes des consommateurs

• Éviter les excès de produits sucrés et gras pouvant entraîner des maladies cardio vasculaires et le diabète et limiter les aliments frits à 1 fois par semaine. Choisir les bonnes matières grasses : les huiles de colza et d’olive sont riches en acides gras polyinsaturés dont les omégas 3 et 6. Ces derniers, consommés en bonnes proportions, ont un effet favorable pour la prévention des maladies cardiovasculaires et du diabète, et sur la santé en général. • Limiter la consommation de boissons alcooli sées et caféinées qui ont un impact négatif sur le système nerveux.

Prendre un déjeuner « Un déjeuner de roi, un dîner de prince, un souper de mendiant » : voilà le secret du bon équilibre nutritionnel. Ce proverbe résume à lui seul toute l’importance du déjeuner. Plusieurs études confirment que l’adolescent qui déjeune : – fournit un meilleur rendement scolaire ; – est plus performant au cours d’éducation physique ; – entretient des rapports plus harmonieux avec les autres et se sent mieux dans sa peau.

Ne pas sauter de repas

Être attentif à la qualité des aliments L’état de fraîcheur, la date de péremption, les conditions de stockage, les additifs alimentaires, le mode de conservation doivent être pris en considération lors du choix des aliments.

Une activité physique intense justifie de manger davantage. Grignoter à tout moment en étudiant, en regardant la télévision ou devant l’ordinateur ne se justifie par contre pas.

Adapter les apports énergétiques aux besoins de l’organisme

Sauter un repas ne diminue pas l’apport énergétique quotidien, l’organisme n’est pas dupe, il va récupérer par des grignotages.

La digestion et l’absorption commencent dans la bouche. Le fait de bien broyer facilite l’action des sucs digestifs. Chaque bouchée devrait être mâchée 20 fois avant d’être avalée.

Consacrer du temps aux repas Prendre le temps de s’arrêter, de se détendre, de profiter des repas et choisir une variété d’aliments ajoute du plaisir aux repas. Il y a plus de 2400 ans, Hippocrate affirmait déjà : « Que ton aliment soit ton seul médicament ».

En théorie…

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Mastiquer suffisamment

2 ACTIVITÉ 14

LA RÈGLE DU 421 – Résoudre une application concrète

Une autre manière d’équilibrer ton alimentation est de respecter la règle du 421 = GPL, qui préconise de consommer : 4 parts de Glucides ; 2 parts de Protides ; 1 part de Lipides.

Il ne faut pas utiliser cette règle du 421 avec une balance, mais la concevoir comme une règle « de terrain » permettant, au quotidien, d’équilibrer son alimentation. Il s’agit de consommer un nombre déterminé de portions d’aliments. Ainsi une journée comprendra : 4 portions d’aliments contenant des glucides répartis de la manière suivante : – une fois des légumes ou fruits crus ; – une fois des légumes ou fruits cuits ; – une fois des sucres lents : pain, pommes de terre, pâtes ; – une fois des sucres rapides : miel, confiture, sorbet, choco. 2 portions d’aliments sources principales de protides répartis de la manière suivante : – un aliment de type lacté : fromage ou yaourt ; – un aliment de type viande ou poisson. 1 aliment source principale de lipides en veillant à consommer des lipides d’origine végétale (huile) pour moitié, d’origine animale (beurre, fromage…) pour le reste.

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Vérifie l’équilibre du menu suivant par la règle du 421. - Salade de carottes râpées à l’huile d’olive - Cabillaud cuit au four - Petits pois cuits à lʼeau - Pommes de terre vapeur - Une portion de gouda - Un sorbet - Deux verres d’eau

Salade de carottes à l’huile d’olive Cabillaud cuit au four Petits pois cuits à lʼeau Pommes de terre vapeur Une portion de gouda Un sorbet Deux verres d’eau

Origine végétale

Lipides Origine animale

Type viande poisson

Protides

Sucres rapides

Sucres lents

Légumes/fruits cuits

Légumes/fruits crus

Aliments consommés

Glucides

Type lacté

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1) Pour cela, complète le tableau suivant en traçant une croix dans les cases correspondant à la composition des aliments consommés.

Nous sommes des consommateurs

2) Ce menu est-il équilibré ? Justifie brièvement. ��

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7 Les dysfonctionnements alimentaires ACTIVITÉ 15

LES TROUBLES ALIMENTAIRES – Présenter sous une autre forme, communiquer

Les liens entre l’alimentation et la santé sont de mieux en mieux connus ; le risque de développer des maladies liées à des dysfonctionnements alimentaires existe cependant. Par binôme, vous allez réaliser une affiche qui illustre un dysfonctionnement ou un trouble du comportement alimentaire (boulimie, malbouffe, intolérance, diabète…) et en faire la présentation orale. Pour cela, vous devez présenter des informations pertinentes (définition, causes, conséquences, solutions…) pour illustrer ce dysfonctionnement alimentaire. N’oubliez pas que, avant de commencer à réaliser l’affiche, il faut rechercher des documents, choisir des sources fiables et intéressantes dont vous fournirez les références à votre professeur, rechercher les informations pertinentes, synthétiser et résumer.

Vous serez évalués sur : • la qualité de l’affiche ; • la pertinence et la qualité des informations fournies ; • la présentation orale.

L’affiche est un moyen de communiquer efficace si vous suivez quelques règles.

• INFORMATION : votre affiche doit être utile au lecteur. Ø Choisissez les titres qui reflètent bien le contenu. Ø Ne sortez pas du sujet, allez à l’essentiel, mais soyez complet.

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• CONCISION : votre affiche doit donner beaucoup d’informations en un minimum d’espace. Ø Rédigez des textes courts, sans mots inutiles. Ø Choisissez des illustrations qui complètent les textes sans faire double emploi.

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• CLARTÉ : votre affiche doit être facile à lire. Ø Mettez en évidence les titres et les sous-titres. Ø Délimitez clairement les paragraphes. Ø Facilitez le repérage du sens de la lecture. Ø Veillez à l’orthographe. • VISIBILITÉ : votre affiche doit attirer le regard et être agréable à regarder. Ø Écrivez les textes en gros caractères. Ø Utilisez des illustrations de grand format. Ø Choisissez les couleurs de façon pertinente en les utilisant lorsque c’est utile. Ø Soignez la composition et la présentation.

La dénutrition pour les populations des pays pauvres

1,9 %

38,8 %

VA s

Europe

Amérique du Nord

Asie orientale

Asie centrale

Océanie

Afrique du Nord

19,6 %

Asie occidentale

Asie du Sud-Est

Amérique latine et Caraïbes

Afrique subsaharienne

Asie du Sud

Nombre de personnes sous-alimentées (en millions)

De nombreuses personnes ne peuvent accéder comme il le faudrait à la nourriture dont elles ont besoin, avec comme conséquence des situations de faim et de malnutrition à grande échelle dans le monde. Aujourd’hui, presque 800 millions de personnes, dont certaines en Belgique, souffrent de sous- alimentation chronique, car la nourriture dont elles disposent n’est même pas suffisante pour répondre aux besoins énergétiques minimums.

En 2018, une enquête belge de santé publique estimait que 34 % de la population belge présentait une surcharge pondérale tandis que 21 % de la population était obèse. Le nombre de personnes obèses a augmenté spectaculairement en 10 ans, passant de 14 à 21 %. La masse idéale n’est pas une valeur mais une zone dans laquelle la masse doit se situer pour être en bonne santé. Cette zone est définie par les valeurs de l’Indice de Masse Corporelle (IMC). La formule suivante permet de déterminer son IMC : masse en kg (taille en m)²

7.1 Les maladies liées à l’apport quantitatif en aliments ou nutriments

En théorie…

Nous sommes des consommateurs

39,6 %

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Sous-alimentation en 2019 par région (source FAO)

2,0 % 22,6 %

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La surconsommation dans les pays riches

Hommes

Elle provoque obésité, affections cardio vasculaires... En Belgique, en 2017, les maladies cardiovasculaires étaient la première cause de décès. En 2020, 15 % des décès étaient dus à la pandémie de Covid-19 et plus de 20 % aux maladies cardiovasculaires.

Femmes

29,1 %

46,3 %

Maigres (IMC < 18,5) De poids normal (18,5 < IMC < 24,9) À surcharge pondérale (25 < IMC < 29,9) Obèses (IMC > 30)

Répartition de la population belge selon l’IMC en 2018 (Source : Sciensano)

• En vitamines : un manque de vitamine A entraîne une maladie oculaire et peut conduire à la cécité. • En minéraux : un manque de fer peut entraîner des problèmes d’anémie. • En protéines : un manque d’acides aminés essentiels peut conduire à la maladie de Kwashiorkor (croissance retardée, troubles de la plupart des systèmes).

L’anorexie et la boulimie

Ces maladies du comportement alimentaire sont liées à des troubles psychologiques qu’il ne faut pas sous-estimer et qui exigent une prise en charge médicale. L’anorexie est caractérisée par un besoin irraisonné de perdre du poids s’accompagnant d’un refus de s’alimenter ou de garder les aliments consommés. L’anorexie peut mener à des problèmes de santé extrêmement graves. La boulimie est caractérisée par un besoin irraisonné de manger excessivement. La boulimie peut conduire à l’obésité et à d’autres problèmes de santé. Anorexie et boulimie affectent davantage les filles que les garçons.

vancées pour expliquer ce phénomène sont a liées à des modifications des comportements dans nos sociétés. • L’internationalisation des repas et l’engou ement pour les aliments exotiques nous exposent à des aliments de plus en plus diversifiés auxquels certains individus peuvent réagir de façon allergique. • Le recours fréquent aux plats industriels, qui renferment un grand nombre d’ingrédients, est susceptible de nous faire rencontrer plus d’allergènes. Les traitements industriels peuvent provoquer la transformation de molécules inoffensives en molécules allergisantes. • L’utilisation abusive des antibiotiques, l’hygiène excessive et la diminution de l’allaitement maternel perturbent le développement de lʼimmunité. L’amélioration du dépistage des allergies augmente aussi le nombre de cas détectés.

Les carences

En théorie…

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7.2 Les maladies liées à la n ature des aliments consommés Les allergies alimentaires Les aliments les plus fréquemment en cause sont, chez l’enfant, l’œuf, la cacahuète et le lait. Aujourd’hui, le nombre des allergies augmente de façon préoccupante. Les hypothèses

Les intolérances alimentaires Ce sont des réactions moins fréquentes que les allergies et dont la cause n’est pas toujours bien connue. L’intolérance au lactose contenu dans les produits laitiers affecte des personnes dépourvues de la lactase, enzyme capable de digérer le lactose en glucose et galactose.

Les intoxications alimentaires L’intoxication alimentaire est provoquée par l’ingestion de substances nocives. Il s’agit, dans la plupart des cas, de bactéries responsables d’une gastro-entérite, parfois de toxines, c’est-à-dire de produits secrétés par les bactéries elles-mêmes.

Nous sommes des consommateurs

7.3 Les maladies m étaboliques

Le diabète

En théorie…

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Le cholestérol se trouve naturellement dans la plupart des tissus humains, spécialement dans le cerveau et la moelle épinière. Il joue donc un rôle primordial dans le développement du système nerveux des enfants et contribue par la suite à son bon fonctionnement. Il possède également d’autres fonctions spécifiques en participant notamment à la fabrication d’hormones. Toutefois, l’excès de cholestérol ou hyper cholestérolémie peut s’avérer mortel à long terme, car il peut obstruer les artères et provoquer de graves problèmes cardiovasculaires. On peut également relever qu’aucun symptôme n’est ressenti à court terme (le risque est en général sur le moyen ou le long terme) ce qui en fait une maladie devant être dépistée grâce à des bilans sanguins prescrits par le médecin.

Le diabète est une affection chronique au cours de laquelle l’organisme ne produit pas suffisamment d’insuline (type 1) ou n’est pas suffisamment sensible à l’insuline produite (type 2). L’insuline est une hormone fabriquée par le pancréas, qui permet la pénétration du glucose dans les cellules. Chez les diabétiques, le glucose ne pénètre pas en assez grande quantité dans les cellules. Il s’accumule dans le sang, privant ainsi celles-ci d’une importante source d’énergie. La conséquence majeure du diabète est le risque de complications aboutissant à la cécité, à la perte de sensibilité des extrémités des membres, à la gangrène pouvant même nécessiter l’amputation des membres inférieurs. Le diabète est une maladie fréquente. De plus en plus de personnes sont confrontées à l’une de ses formes, le diabète de type 2. En Belgique, 500 000 personnes environ souffrent de diabète de type 2, mais on estime qu’un diabétique sur deux s’ignore. Comment éviter le diabète de type 2 ? En respectant les règles d’une alimentation équilibrée et en pratiquant suffisamment d’exercice.

L’hypercholestérolémie

Activités complémentaires SAVOIR 1) Complète la grille de mots croisés. 9 1

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11) Organisme qui doit s’alimenter de matières organiques pour construire sa propre matière et en extraire l’énergie assage des nutriments dans le sang 12) P 13) E nzyme qui découpe les polypeptides en tripeptides, dipeptides et acides aminés 14) Substances organiques indispensables à la croissance et au fonctionnement des organismes et qui agissent à de très faibles concentrations 15) E nzyme qui scinde les protéines en polypeptides 16) E nzyme qui scinde les triglycérides en diglycérides, monoglycérides et acides gras 17) E lle assure le maintien de l’humidité buccale et la dilution des aliments. 18) L iquide libéré dans le duodénum qui émulsifie les lipides 19) Processus au cours duquel la cellule utilise les monosaccharides comme combustible et produit de l’énergie nzyme qui découpe l’amidon en glucides plus petits 10) E

Nous sommes des consommateurs

2) Définis les termes suivants. • BOULIMIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• DIGESTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• NUTRIMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• RATION ALIMENTAIRE

• SUCRASE

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• SUC GASTRIQUE

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3) Sélectionne l’affirmation correcte. Les éléments minéraux sont apportés par :  a. le glycérol. q b. les vitamines. q c. l’eau de boisson. q d. les additifs alimentaires. 4) Sélectionne l’affirmation correcte. Les lipides : q a. sont mauvais pour la santé. q b. peuvent être consommés à volonté. q c. sont indispensables au bon fonctionnement des cellules. q d. représentent une source d’énergie rapidement utilisable.

5) Relie les aliments aux nutriments correspondants. • Glucose • Glycérol • Maltose • Triglycérides • Polypeptides • Acides gras • Acides aminés

Amidon • Protéines • Lipides •

6) Cite les rôles des aliments. Pour chacun de ces rôles, précise ceux qui concernent les glucides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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7) Donne un titre à ce schéma, légende-le et rédige un court texte montrant l’adaptation de la structure représentée à sa fonction.

Nous sommes des consommateurs

8) Sélectionne les affirmations correctes. q a. Les apports en protides doivent être d’environ 15 % des apports énergétiques totaux. q b. Les protides représentent une source d’énergie importante, mais qui nécessite un délai de mise en œuvre. q c. Certains protides permettent les réactions biochimiques au sein des êtres vivants. q d. Les excédents de protides ne sont pas mis en réserve, mais sont éliminés dans l’urine. 9) Tous les paramètres suivants, sauf un, peuvent faire varier les dépenses énergétiques quotidiennes. Quel est l’intrus ? q a. L’âge q b. Le sexe q c. La masse q d. L’activité physique q e. La température ambiante q f. La quantité d’eau absorbée 10) Donne 4 règles importantes pour avoir une alimentation équilibrée.

SAVOIR FAIRE

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1) Tu es certainement curieux de savoir quels nutriments t’apportent les aliments de tes repas. À titre d’exercice, donne les nutriments issus de la digestion des repas simples suivants : • Une tartine non beurrée couverte de confiture

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• Du fromage blanc entier (c’est-à-dire non écrémé) et sucré . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Un morceau de viande très maigre (on considère qu’il ne contient pas de graisse) accompagné de pommes de terre nature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) La trypsine est une enzyme présente dans le suc pancréatique. L’ovalbumine est une protéine contenue dans le blanc d’œuf. On réalise l’expérience suivante. Eau + ovalbumine en particules

Eau + ovalbumine en particules

Trypsine

Tube 2

Trypsine

Tube 3

Tube 1

Eau + ovalbumine en cube

Les tubes sont placés à 37 °C. La masse d’albumine est identique dans les 3 tubes. La masse de trypsine est identique dans les tubes 2 et 3. 1) Quels sont les paramètres communs aux trois tubes (les constantes) ?

iti

2) Pourquoi place-t-on les tubes à 37 °C ?

Éd

3) Quelles sont les conditions expérimentales qui diffèrent, les variables, d’un tube à l’autre ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Après 20 minutes d’incubation à 37 °C, on analyse le contenu des deux tubes. Temps

Tube 1

Tube 2

Tube 3

0 min

100 % d’ovalbumine

20 min

100 % d’ovalbumine

100 % d’acides aminés

90 % d’ovalbumine 10 % d’acides aminés

Nous sommes des consommateurs

4) Compare les résultats obtenus dans les différents tubes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Quelle explication peux-tu donner pour rendre compte de ces résultats ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6) Les résultats obtenus dans le troisième tube soulignent l’importance de certains phénomènes digestifs. Lesquels ?

Éd

iti

3) La digestion de l’amidon Le pain est essentiellement composé d’amidon. Quelles transformations subit-il tout au long du tube digestif ? 1) Situe et indique, en rouge, les glandes participant à la digestion de l’amidon ainsi que la nature de leurs sécrétions. 2) Situe et indique, en bleu, le nom de l’organe où a lieu la transformation. Indique la transformation subie.

4) Le blanc d’œuf est essentiellement composé d’ovalbumine, substance protéique visqueuse qui se fige à 65 °C. Quelles transformations subit-il tout au long du tube digestif ?

Éd

iti

1) S chématise le système digestif. 2) Situe et indique, en rouge, le nom des glandes participant à la digestion de l’ovalbumine ainsi que la nature de leurs sécrétions. 3) Situe et indique, en bleu, le nom de l’organe où a lieu la transformation et, entre parenthèses, la transformation subie.

Ce sont des producteurs

VA s

À LA FIN DE CE CHAPITRE, TU SERAS CAPABLE DE…

Vues de l’espace, les terres encore vierges de constructions humaines sont vertes, car occupées par les plantes ; seules les étendues désertiques ou enneigées présentent une autre coloration. Quelle est l’importance des plantes dans les écosystèmes ?

iti

SAVOIR

Éd

a. D éfinir et utiliser les mots-clés apparaissant en rouge dans ce chapitre. iter les caractéristiques des cellules végétales. b. C c. E xpliquer la diffusion et l’osmose. d. E xpliquer la nutrition végétale.

e. Décrire l’influence des facteurs environnementaux sur l’activité photosynthétique. f. D onner les rôles de la photosynthèse et de la respiration.

SAVOIR FAIRE a. Analyser des documents photographiques de cellules végétales observées au microscope optique et identifier les organites de celles-ci. b. Utiliser un microscope optique. c. R éaliser des préparations microscopiques de cellules végétales avec et sans coloration. d. À l’aide d’observations au microscope optique : • identifier les principaux constituants et réaliser des croquis d’observation de différentes cellules végétales ; • déterminer l’ordre de grandeur de la dimension d’une cellule végétale ; • calculer un grossissement. e. Rechercher des facteurs susceptibles d’influencer la photosynthèse (lumière, dioxyde de carbone ou gaz carbonique, eau, chlorophylle), à l’aide d’une démarche expérimentale. f. C omparer les quantités de dioxygène produites lors de la photosynthèse et consommées lors de la respiration d’une plante. g. Décrire des phénomènes de diffusion et d’osmose, à partir d’expériences. h. Comparer et modéliser la photosynthèse et la respiration à l’aide des équations bilans. i. A nalyser et interpréter des résultats expérimentaux.

1 Anatomie externe d’une plante à fleurs Une plante à fleurs est constituée de différents organes : racines, tiges, feuilles, fleurs et fruits. Prenons comme exemple la moutarde des champs (Sinapis arvensis) de la famille des Brassicacées. Cette plante indigène, de 20 à

100 cm de hauteur, pousse aux abords des habitations, dans les friches, sur les talus des chemins creux et dans les cultures. Elle fleurit de mai à octobre.

L’inflorescence est constituée de fleurs qui contiennent notamment les organes qui servent à la reproduction.

En théorie…

10 μm

iti

Une feuille

Une cellule

Éd

La tige porte les bourgeons, les feuilles, les inflorescences et les fruits.

Les fruits renferment les graines contenant un embryon de plante.

Les poils absorbants La racine

Ce sont des producteurs

2 Quelle est la structure des cellules

végétales ? ACTIVITÉ 1

FAMILIARISE-TOI AVEC LE MICROSCOPE – Expérimenter, observer

Matériel Physique

Chimique

– Pleuroccocus vulgaris frais

– eau

– microscope – lames porte-objet – lamelles couvre-objet – petit couteau – papier absorbant – papier millimétré

Biologique

Sors délicatement le microscope de sa boîte ou de sa housse, installe le câble électrique et branche-le.

Oculaire

Tube optique

Condenseur

Potence

iti

Vis macrométrique

Éd

Vis micrométrique

Barillet Objectif Valet Platine Diaphragme Source lumineuse

Découvre le microscope Place le microscope avec la potence vers toi et repère : • la platine : endroit où tu places la préparation que tu vas observer ; • les valets : éléments utilisés pour empêcher la préparation de bouger ; • l’oculaire : endroit où tu places l’œil pour observer la préparation ; sur l’oculaire, repère un nombre suivi du signe ×, il indique le grossissement de l’oculaire ; • les objectifs fixés au barillet : dispositifs optiques proches de l’objet à observer ; un grossissement différent est noté sur chaque objectif, le plus court étant le moins puissant. Le grossissement du microscope correspond au produit des grossissements de l’objectif et de l’oculaire. • le diaphragme : dispositif contrôlant le diamètre de la zone éclairée de la préparation ; • la vis macrométrique : dispositif permettant de rapprocher rapidement l’objectif de la platine ; • la vis micrométrique : dispositif permettant de rapprocher lentement l’objectif de la platine.

3 Réalise une préparation microscopique

Pleurococcus vulgaris est probablement la plante verte unicellulaire la plus répandue au monde. En Belgique, elle se développe sur la face ouest, la plus humide, des troncs d’arbres.

1. Gratte légèrement un tronc bien vert et récolte un peu de poudre verte.

2. Dépose, sans fragment d’écorce, un peu de cette poudre verte dans une goutte d’eau sur une lame porte-objet.

Éd

iti

3. Prends une lamelle couvre-objet entre les doigts sans laisser de traces de doigts sur la surface et déposela sur le fragment en l’inclinant graduellement pour permettre aux bulles d’air de se dégager. 4. Essuie si nécessaire, avec un morceau de papier absorbant, l’excès d’eau.

Lamelle couvre-objet Lame porte-objet

Observe ta préparation au microscope 1. Allume l’éclairage de ton microscope. 2. Ouvre le diaphragme pour obtenir une luminosité maximale. 3. Fais tourner le barillet pour sélectionner l’objectif de plus faible grossissement. 4. Place ta préparation sur la platine en la maintenant avec les valets. Ta préparation doit être au centre du trou de la platine. 5. Regarde sur le côté du microscope et rapproche le plus possible l’objectif de la platine à l’aide de la vis macrométrique, mais sans toucher la préparation. 6. Mets l’œil à l’oculaire et éloigne l’objectif en tournant lentement la vis macrométrique en sens inverse.

Ce sont des producteurs

17. Quand tu distingues de très petites cellules vertes plus ou moins groupées, affine la mise au point à l’aide de la vis micrométrique. 18. Recherche une zone intéressante à regarder en déplaçant avec précaution la préparation. Le dépla cement apparent de la préparation se fait en sens inverse du déplacement réel ; lorsque tu pousses la préparation vers la droite, l’image se déplace vers la gauche, lorsque tu pousses la préparation vers le haut, l’image se déplace vers le bas. 19. Tourne le barillet pour passer au grossissement moyen et affine la mise au point uniquement à l’aide de la vis micrométrique. Réduis l’ouverture du diaphragme sans trop assombrir l’image. 10. Pour observer au fort grossissement, pratique de la même manière. Observée au plus fort grossissement, chaque cellule est délimitée par une épaisse paroi à laquelle est intérieurement accolée la membrane cytoplasmique, trop fine pour être distinguée. Le cytoplasme contient essentiellement un volumineux chloroplaste granuleux en forme de cloche cachant parfois le noyau central sphérique. En se divisant, Pleurococcus vulgaris forme de petits amas de 2 ou 4 cellules. Évalue la taille d’une cellule

G. : 100 × 10

11. Découpe une languette de papier millimétré. 12. Humidifie-la et place-la entre lame porte-objet et lamelle couvre-objet. 13. Place ta préparation sur la platine du microscope en la maintenant avec les valets. Ta préparation doit être au centre du trou de la platine. 14. Observe au faible grossissement. Évalue le diamètre du champ d’observation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15. Observe aux grossissements supérieurs. Décris ce que tu observes. Peux-tu donner le diamètre du champ d’observation ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iti

Éd

16. Pour un microscope donné, avec le même oculaire, le diamètre du champ d’observation est inversement proportionnel au grossissement de l’objectif. Complète le tableau suivant. Grossissement du microscope

Diamètre du champ d’observation

��

G. : 4 × 10

Avec le microscope utilisé dans cet exemple, au grossissement 4 × 10, le diamètre du champ d’observation mesure environ 4,5 mm. Dès lors, à 40 × 10, le diamètre du champ d’observation vaut 10 fois moins, soit environ 0,45 mm ou 450 µm.

3 ACTIVITÉ 2

TRADUIS UNE OBSERVATION PAR UN DESSIN

Matériel Physique – crayon noir – gomme – feuille blanche – latte

Les dessins sont très importants pour t’aider à observer puis comprendre et mémoriser tes observations. Mais il ne s’agit pas de dessiner n’importe comment, il faut trouver un compromis entre ce que tu vois vraiment et une simplification exagérée. Si tu te crois « mauvais » en dessin, ne te décourage pas : les règles suivantes vont t’aider.

1. Pour réaliser un bon dessin, tu dois être soigneux. • Utilise un crayon noir bien taillé et une feuille blanche non lignée ni quadrillée. • Trace des traits uniques et sans raccord. • Trace les traits de légende rectilignes, non fléchés et qui ne se croisent pas.

2. Pour réaliser un bon dessin, tu dois être précis. • Fais un dessin le plus précis possible en respectant les proportions et les formes des structures observées. • Représente en quelques exemplaires les structures présentes plusieurs fois.

Éd

iti

3. Pour réaliser un bon dessin, tu dois être complet. • Écris le titre complet, souligné. • Écris les légendes hors dessin, alignées du même côté. • Inscris ton nom. • Indique le type de coloration ou l’absence de coloration. • Indique les grossissements du microscope (objectif × oculaire). • Indique la taille moyenne des cellules ou un trait d’échelle. Voici comment traduire par un dessin l’observation d’un stomate d’une feuille d’arum d’Éthiopie (Zantedeschia aethiopica).

G. : 40 × 10

Les stomates sont des structures ponctuant l’épiderme des feuilles des plantes vertes. Par leur degré d’ouverture, ils régulent les échanges gazeux en fonction des conditions extérieures (température et humidité).

Ce sont des producteurs

Voici quelques erreurs à éviter.

Stomate de feuille de Zantedeschia aethiopica

Cellule stomatique Cellule épidermique Noyau Ostiole Cytoplasme Chloroplastes Paroi cellulosique doublée intérieurement de la membrane cytoplasmique 100 µm

Sans colorant Grossissement : 40 × 10

Éric Vanine

Éd

iti

À l’activité précédente, tu as réalisé une préparation microscopique de Pleurococcus vulgaris et tu as pu y observer ses différents constituants. Réalise un dessin légendé de quelques cellules de cette plante verte unicellulaire.

G. : 100 × 10

3 ACTIVITÉ 3

QUELLE EST L’UNITÉ DE BASE DES PLANTES ? – Utiliser le microscope, réaliser et observer des préparations microscopiques, présenter sous une autre forme (réalité → dessin)

Matériel Physique – microscope – lames porte-objet – lamelles couvre-objet – scalpel – 3 verres de montre – papier absorbant – pipettes

Biologique

Chimique

– bulbe d’oignon frais – rameau d’élodée

– eau – solution de rouge neutre – solution de Lugol – solution de bleu de méthylène

Observe des cellules de bulbe d’oignon

L’oignon (Allium cepa) est une plante comestible dont le bulbe est un organe souterrain stockant des réserves nutritives. Il est constitué d’une tige courte terminée par un bourgeon et recouverte de feuilles charnues. Feuille charnue

Feuille sèche

1. Coupe un bulbe d’oignon en deux.

Éd

iti

2. Prélève un fragment, le plus mince possible, d’épiderme de la face interne d’une feuille charnue.

3. Dépose une goutte d’eau sur une lame porte-objet. 4. Étale correctement, sans pli, le fragment d’épiderme dans la goutte d’eau.

5. Prends une lamelle couvre-objet entre les doigts sans laisser de traces de doigts sur la surface et dépose-la sur le fragment en l’inclinant graduellement pour permettre aux bulles d’air de se dégager. 6. Essuie si nécessaire, avec un morceau de papier absorbant, l’excès d’eau.

Lame porte-objet

Lamelle couvre-objet

Ce sont des producteurs

17. Observe ta préparation au microscope. Ta préparation est réussie si : • le fragment d’épiderme est bien étalé ; • le fragment est suffisamment mince pour ne présenter qu’une ou deux couches de cellules ; • il n’y a pas de bulles d’air. 18. Repère : • la paroi cellulosique délimitant la cellule, et à laquelle est intérieurement accolée la membrane cytoplasmique, trop fine pour être distinguée ; • la vacuole qui occupe la majorité du volume de la cellule ; • le cytoplasme granuleux repoussé en périphérie par la vacuole ; • le noyau, petit et plus brillant. 19. Évalue la taille d’une cellule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

Utilise des colorants

iti

10. Réalise un dessin légendé d’une cellule et de la zone de contact avec ses voisines.

Des colorants sont indispensables pour mettre en évidence certaines structures. • Le lugol colore l’amidon en bleu intense ; le noyau et le cytoplasme prennent une coloration jaunâtre, ce qui accroît les contrastes. • Le rouge neutre colore la vacuole en rouge-rose lorsque la cellule est en vie. Sinon, il colore le cytoplasme. • Le bleu de méthylène colore le cytoplasme en bleu clair et le noyau en bleu foncé. 1. Prélève un nouveau fragment d’épiderme. Dépose-le dans un verre de montre contenant une dizaine de gouttes d’un colorant : 2. • soit du rouge neutre, • soit du lugol, • soit du bleu de méthylène. 3. Laisse agir 2 minutes. 4. Dépose le fragment coloré sur la lame porte-objet dans une goutte d’eau. Place une lamelle couvre-objet sur ta préparation. Essuie si nécessaire, avec un morceau de papier 5. absorbant, l’excès d’eau. 6. Observe ta préparation au faible grossissement puis aux autres grossissements.

7. Note le colorant utilisé et les structures ainsi mises en évidence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Observe des cellules de feuilles d’élodée

Les élodées sont des plantes exotiques d’eau douce utilisées par les aquariophiles. Elles ont été rejetées dans le milieu naturel et ont envahi les eaux stagnantes et courantes.

L’élodée du Canada (Elodea canadensis)

Éd

iti

1. À l’aide de la pince, arrache délicatement une jeune feuille près du sommet d’un rameau d’élodée. 2. Dépose-la sur une lame porte-objet dans une goutte d’eau et recouvre d’une lamelle couvre-objet. 3. Éponge à l’aide d’un papier essuie-tout l’excès d’eau. 4. Observe aux différents grossissements. Les cellules étant relativement épaisses, manœuvre sans cesse légèrement la vis micrométrique afin de mettre au point dans tout le volume cellulaire et repère : • l a paroi cellulosique délimitant la cellule, et à laquelle est intérieurement accolée la membrane cytoplasmique, trop fine pour être distinguée ; • l a grande vacuole transparente ; • l e cytoplasme incolore repoussé en périphérie par la vacuole ; • d ans le cytoplasme, les nombreux chloroplastes colorés naturellement en vert et qui circulent lentement autour de la vacuole, entraînés par les courants cytoplasmiques ; • le noyau. 5. Évalue la taille d’une cellule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ce sont des producteurs

6. Réalise un dessin légendé de quelques cellules observées au fort grossissement.

Caractérise la cellule végétale

Éd

iti

Réalise la synthèse de tes observations sous la forme d’un tableau comparatif entre les cellules d’oignon et d’élodée.

En théorie…

3 L’unité fondamentale de tout organisme vivant est la cellule. Tous les organismes que l’on place parmi les plantes ont en commun un même type cellulaire : la cellule végétale qui présente un certain nombre de caractéristiques. Paroi cellulosique doublée intérieurement de la membrane cytoplasmique Vacuole

Noyau

Cytoplasme

Chloroplaste

Schéma d’une cellule végétale

Cellules non colorées de feuille d’élodée à feuilles alternes (Lagarosiphon major) observées au microscope optique. Les corpuscules verdâtres sont des chloroplastes.

Elle entoure la cellule. Elle est constituée d’un polysaccharide, la cellulose, et lui donne sa rigidité.

La membrane cytoplasmique

Elle délimite le contenu de la cellule et règle des échanges de matière avec le milieu externe.

Le cytoplasme

Il consiste en une gelée qui contient de l’eau, des substances minérales et des substances organiques (surtout des protéines), et dans laquelle baignent les organites, structures assurant chacune une fonction précise.

iti

C’est un organite de grande taille, qui occupe la majorité du volume de la cellule mature. La vacuole contient essentiellement de l’eau. L’entrée de l’eau provoque le gonflement (turgescence) de la cellule et la pression exercée assure sa rigidité et permet sa croissance rapide. La vacuole sert également au stockage de réserves glucidiques et protéiques, de pigments ou de déchets toxiques.

Éd

La vacuole

La paroi cellulosique

Les plastes

Ce sont des organites qui contiennent des substances de réserve comme l’amidon ou des pigments. Le chloroplaste renferme les chlorophylles.

Le noyau

C’est un organite, généralement sphérique, délimité par une enveloppe nucléaire. Il est le centre organisateur qui contient le plan nécessaire à la synthèse des substances chimiques indispensables à la cellule et à la transmission du patrimoine héréditaire.

Ce sont des producteurs

3.1 Quelles sont les substances minérales nécessaires à la plante ?

contenant tous les éléments dont la plante a besoin pour son développement. Ces solutions ont permis l’hydroculture : les plantes sont placées sur des dispositifs contenant la solution nutritive dans laquelle les racines plongent.

On peut déduire de la composition des engrais les éléments chimiques que les plantes doivent trouver dans leur milieu. Ce sont essentiellement l’azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K). Cependant, les engrais sont fabriqués pour fournir les éléments pour lesquels les plantes souffrent de carences dans les cultures.

Une plante carencée en un élément se développe moins bien. Il ne sert alors à rien d’apporter les autres éléments ; c’est toujours celui qui est le moins présent qui limite le développement de la plante. C’est pourquoi, à l’heure actuelle, les agriculteurs font analyser le sol de leurs cultures afin de décider quel engrais épandre et en quelle quantité. En trop grandes quantités, les engrais deviennent toxiques. L’agriculteur peut augmenter le rendement de ses champs grâce aux engrais, mais pas à l’infini.

Azote (N) total Azote nitrique Azote ammoniacal Azote uréique Oxyde de phosphore (P2O5) Oxyde de potassium (K2O)

0,010 0,004 0,020 0,012 0,001 0,004

3.2 Les plantes sont ce qu’elles absorbent

Bore (B) Cuivre (Cu) Fer (Fe) Manganèse (Mn) Molybdène (Mo) Zinc (Zn)

Éd

iti

8,0 1,7 2,3 4,0 6,0 4,0

Oligoéléments :

Engrais liquide NPK 8-6-4 avec oligoéléments Teneurs minimales garanties : %

En théorie…

3 La plante se nourrit

Les plantes ont besoin d’un grand nombre d’éléments outre N, P et K : le soufre (S), le magnésium (Mg), le fer (Fe), le sodium (Na), le calcium (Ca) et le chlore (Cl). L’eau fournit l’hydrogène (H). Elles doivent encore trouver d’autres éléments, mais en moindre quantité, avec des variations importantes selon l’espèce considérée : le bore (B), le manganèse (Mn), le zinc (Zn), le cuivre (Cu), le molybdène (Mo)… Ces éléments minéraux se retrouvent généralement sous forme de sels minéraux dans la nature. À partir de ces données, des chercheurs ont proposé des solutions nutritives minimales,

Malgré leur diversité apparente, les plantes sont constituées des mêmes éléments. H O C N K P Autres Proportion en masse des éléments présents dans la matière sèche des plantes

La majorité des éléments qui composent les plantes est apportée par les substances minérales présentes dans le sol ou l’eau. Par contre, le carbone (C) et l’oxygène (O), constituants majeurs des plantes, proviennent du dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’atmosphère ou dissous dans l’eau.

3 ACTIVITÉ 4

LA PLANTE PRÉLÈVE DU DIOXYDE DE CARBONE DANS SON ENVIRONNEMENT Mener à bien une démarche expérimentale

Le carbone est présent dans l’environnement, entre autres, sous forme de dioxyde de carbone. À l’aide d’un indicateur coloré, le bleu de bromothymol, il est possible de mettre en évidence la présence de dioxyde de carbone dans l’eau. Vérifie que la plante l’utilise effectivement.

Matériel Physique

Biologique –  2 rameaux d’élodée d’environ 6 cm de longueur

Mets en évidence le dioxyde de carbone par un test spécifique

– eau déminéralisée – solution de bleu de bromothymol – huile

– 4 grands tubes à essai – 1 porte-tubes – papier aluminium – 1 paille – marqueur pour verre – 1 erlenmeyer (ou un berlin) de 250 ml

Chimique

Mode opératoire

1. Remplis à moitié l’erlenmeyer d’eau. Ajoute 2 gouttes de la solution de bleu de bromothymol. Note la couleur de la solution. 2. À l’aide d’une paille, souffle dans l’eau que tu enrichis ainsi en dioxyde de carbone jusqu’à ce que la couleur de la solution vire (change). Note la couleur obtenue.

Conclusions

iti

Quelle est la couleur d’une solution de bleu de bromothymol en absence ou en présence de dioxyde de carbone ?

Éd

La plante prélève du dioxyde de carbone

Mode opératoire 1. Numérote 4 tubes à essai. Remplis-les aux 3/4 avec le contenu de l’erlenmeyer. 2. Dans les tubes 2 et 4, place un rameau d’élodée. Celui-ci doit être complètement immergé. 3. Verse ensuite dans les 4 tubes un filet d’huile, jusqu’à avoir une couche d’huile d’environ 5 mm à la surface de l’eau. 4. Emballe entièrement les tubes 3 et 4 de papier aluminium afin de mettre ces tubes à l’obscurité. 5. Place les 4 tubes sur un appui de fenêtre bien éclairé ou devant une source de lumière artificielle. 6. Après une heure ou deux, observe et note la coloration de la solution des différents tubes.

Couche d’huile Solution Élodée

Ce sont des producteurs

Tubes placés à la lumière Tube 1 sans l’élodée

Tubes placés à l’obscurité

Tube 2 avec l’élodée

Tube 3 sans l’élodée

Tube 4 avec l’élodée

Temps initial

Questions

Éd

iti

Temps final

1) Pourquoi a-t-on déposé une couche d’huile dans chaque tube à essai ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Quels sont les paramètres identiques aux 4 tubes c’est-à-dire les constantes ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Quelles sont les conditions expérimentales qui diffèrent, c’est-à-dire les variables, d’un tube à l’autre ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusions 1) Les plantes absorbent-elles le dioxyde de carbone et, si oui, dans quelles conditions ? Justifie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

2) Dessine un tube contenant une élodée et, sur ce dessin, modélise tes conclusions par des flèches correctement orientées et légendées.

En théorie…

Ce sont des producteurs

3.3 Le modèle de la nutrition végétale La plante puise de l’eau et des substances minérales par ses racines. Au niveau des feuilles, elle absorbe du dioxyde de carbone. Les feuilles des plantes aquatiques absorbent ces mêmes substances.

Dioxyde de carbone

Sels minéraux

Éd

iti

Eau

Dioxyde de carbone

Eau

Sels minéraux

3 3.4 Par quels mécanismes les plantes échangent-elles des substances avec leur environnement ? ACTIVITÉ 5

LES SUBSTANCES SE DÉPLACENT – Expérimenter, modéliser

Matériel Physique

Chimique – cartouche d’encre – eau

– 3 berlins de 100 ml – 1 carré de tissu (coton) de 10 cm de côté – 1 carré de 10 cm de côté découpé dans un sachet en plastique – marqueur pour verre – montre ou chronomètre

Éd

iti

1. Numérote les trois berlins de 1 à 3 et verses-y de l’eau jusqu’à 2 cm du bord. 2. Place le morceau de tissu sur le berlin 2 de telle manière qu’il trempe à peine dans l’eau comme le montre la photo ci-contre. 3. Fais de même avec le berlin 3, mais en remplaçant le morceau de tissu par un morceau de plastique. 4. Retire une cartouche d’encre d’un stylo (ceci afin qu’elle soit ouverte) et presse-la délicatement audessus de chaque berlin afin d’y verser quelques gouttes. Pendant 1 heure, à intervalles de 15 minutes, 5. observe les dispositifs expérimentaux et note, dans le tableau ci-dessous, les modifications éventuelles apparaissant dans les berlins. Laisse ton montage en place et vérifie ses caractéristiques le lendemain.

Mode opératoire

Résultats Temps

En début d’expérience

Berlin 1

Berlin 2

Berlin 3

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��

Ce sont des producteurs

Après 30 minutes

Berlin 3

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Berlin 2

Après 15 minutes

Berlin 1

Temps

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iti

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Après 1 heure

Après 10 heures ou plus

Éd

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Interprétations et conclusions 1) Explique les résultats obtenus dans les différents berlins. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Modélise la situation initiale et la situation en fin d’expérience dans les trois berlins. Les molécules d’eau seront représentées par et celles de l’encre par . En début d’expérience Berlin 2

Berlin 3

Éd

En fin d’expérience

iti

Berlin 1

Berlin 2

Berlin 3

3) Le phénomène observé dans les berlins 1 et 2 porte le nom de diffusion. Construis une définition de ce concept. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ce sont des producteurs

ACTIVITÉ 6

LA MEMBRANE LAISSE ENTRER ET SORTIR CERTAINS COMPOSÉS Expérimenter, expliquer un phénomène

Matériel Physique – 1 berlin de 500 ml – 1 tube à essai – balance – marqueur pour verre

Biologique

Chimique

– 20 cm de boyau de porc ou de mouton

Mode opératoire

– solution de glucose – empois d’amidon – solution de Lugol (solution de KI + I2) – bandelettes réactives au glucose – eau

1. Prélève 1 ml d’empois d’amidon que tu verses dans un tube à essai et ajoute quelques gouttes de la solution de Lugol. Le lugol est un réactif spécifique à l’amidon. Note la couleur que prend la solution.

2. Remplis le berlin de 500 ml avec de l’eau et ajoute de la solution de Lugol jusqu’à obtention d’une coloration jaune bien marquée.

3. Prends le boyau, rince-le soigneusement sous l’eau du robinet à l’intérieur et à l’extérieur afin d’éliminer toute la solution salée de conservation. 4. Fais un ou deux nœuds à une extrémité.

Éd

iti

5. Remplis le boyau avec la solution d’amidon et la solution de glucose (moitié-moitié). 6. Ferme l’autre extrémité du boyau en le nouant le plus près possible du niveau du mélange. Tu obtiens une petite « saucisse » que tu rinces correctement sous l’eau du robinet. 7. Place-la dans le berlin contenant la solution de Lugol. 8. Observe ton dispositif expérimental et teste avec les bandelettes la présence ou non de glucose dans la solution où baigne la « saucisse » dès le début de l’expérience et après 5, 15, 30 et 60 minutes.

Résultats Complète le tableau ci-dessous au fur et à mesure de tes observations. Solution contenue dans le boyau

Solution dans laquelle baigne le boyau

Après 30 minutes

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iti

Après 60 minutes

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Après 15 minutes

Couleur

Après 5 minutes

Présence de glucose

Initialement

Couleur

Éd

Interprétations et conclusions

1) Quels sont les composés qui ont franchi la paroi du boyau ? Justifie ton affirmation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Comment expliques-tu le sens de migration ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Comment appelle-t-on ce mode de transport ?

100

Ce sont des producteurs

4) Quel composé traverse le plus rapidement la paroi du boyau ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Quel composé ne peut pas traverser la paroi du boyau ? Justifie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6) Sur le schéma de la « saucisse » ci-dessous, précise le trajet des différentes substances qui ont traversé la paroi du boyau en indiquant la substance et le sens de migration.

iti

7) Propose un modèle explicatif du phénomène observé. Émets une hypothèse qui permettrait d’expliquer ce phénomène.

Éd

8) Les biologistes affirment que la membrane cytoplasmique présente une perméabilité sélective. Avec tes propres mots, explique ce que signifie cette affirmation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 ACTIVITÉ 7

L’EAU SE DÉPLACE – Expérimenter, expliquer un phénomène

La pomme de terre (Solanum tuberosum) est une plante vivace munie de tiges souterraines nommées tubercules, lieux de stockage de l’amidon.

Matériel Physique – couteau

Biologique

Chimique

– 1 grosse pomme de terre

– eau distillée – sel de cuisine (NaCl) – liquide physiologique (solution NaCl 9 g/L aux propriétés semblables à celles du cytoplasme)

Mode opératoire

1. Coupe la pomme de terre de façon à avoir un fond plat sur lequel la poser.

Éd

iti

2. Du côté opposé, creuse trois puits d’environ 1,5 cm de profondeur en les espaçant le plus possible (attention de ne pas percer le fond).

3. Dans le premier puits, verse de l’eau distillée jusqu’à ras bord. 4. Dans le deuxième puits, verse du liquide physiologique jusqu’à ras bord. 5. Dans le dernier puits, verse du sel de cuisine jusqu’à ras bord. 6. Après 15 minutes, observe les modifications intervenues dans les 3 puits.

102

Ce sont des producteurs

Résultats et interprétations 1) Complète le tableau suivant.

Observations

Puits 2 Liquide physiologique

Puits 3 Sel de cuisine

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Décris les déplacements de l’eau

Puits 1 Eau distillée

2) Complète les schémas suivants en indiquant le contenu des puits et en précisant, par des flèches correctement orientées, les déplacements de l’eau.

Après 15 minutes

Éd

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En début d’expérience

3) Émets une hypothèse expliquant les déplacements d’eau que l’on appelle « osmose ». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

3 ACTIVITÉ 8

L’OSMOSE À L’ÉCHELLE CELLULAIRE – Expérimenter, expliquer un phénomène

Matériel Physique

Biologique – bulbe d’oignon frais (rouge de préférence)

– microscope – lames porte-objet et lamelles couvre-objet – scalpel – pince fine – papier essuie-tout – marqueur pour verre – 3 verres de montre

Chimique – Si tu utilises un bulbe d’oignon blanc, solution de rouge neutre dans un flacon compte-gouttes ; le rouge neutre colore la vacuole en rouge-rose lorsque la cellule est en vie, sinon, il colore le cytoplasme. – eau distillée – solution de saccharose à 342 g/L

Mode opératoire et observations

1. Numérote les 3 verres de montre et remplis le premier avec de l’eau distillée, le deuxième avec la solution de saccharose et le troisième avec la solution de rouge neutre si tu n’utilises pas des oignons rouges.

2. Coupe un bulbe d’oignon en deux et prélève trois fragments, les plus minces possible, d’épiderme de la face interne d’une feuille charnue (voir activité 3). Prends la partie colorée si tu utilises des oignons rouges. 3. Si tu utilises un bulbe d’oignon blanc, place les 3 fragments d’épiderme dans la solution de rouge neutre pendant cinq minutes.

4. Ensuite, place un de ces fragments d’épiderme dans le verre de montre contenant l’eau distillée et les deux autres dans le verre de montre contenant la solution de saccharose.

5. Laisse les fragments 5 minutes dans leur solution.

iti

6. Réalise une première préparation microscopique, dans une goutte d’eau distillée, avec le fragment placé dans l’eau distillée. Observe ta préparation au microscope.

Éd

7. Réalise une deuxième préparation microscopique, dans une goutte de solution de saccharose, avec un des fragments placés dans la solution de saccharose. Observe ta préparation sans attendre. 8. Réalise un dessin légendé de quelques cellules des deux premières préparations.

104

Ce sont des producteurs

19. Réalise une troisième préparation microscopique, dans une goutte d’eau distillée, avec le second fragment placé dans la solution de saccharose. Observe ta préparation au microscope sans attendre et pendant quelque temps.

10. Décris en quelques mots ce que tu observes. Compare tes observations avec les précédentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Éd

Interprétations

Propose une hypothèse expliquant les phénomènes observés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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En théorie…

3 Les substances que la plante prélève dans son environnement pénètrent par diffusion et osmose. Dans l’air et dans l’eau, les molécules se déplacent les unes par rapport aux autres. Cette agitation moléculaire est à l’origine de la diffusion.

L’osmose est le mécanisme par lequel les molécules d’eau libres, non associées aux solutés, se déplacent à travers une membrane qui lui est perméable. Si la membrane sépare deux milieux de même concentration en substances dissoutes, les milieux sont dits isotoniques. Sinon, l’eau diffuse à travers la membrane du milieu le moins concentré en substances dissoutes, solution hypotonique, vers le milieu le plus concentré, solution hypertonique. Eau peu concentrée en glucose

Eau plus concentrée en glucose

Diffusion globale de l’eau

Eau pauvre en dioxyde de carbone

iti

Eau riche en dioxyde de carbone

Si deux solutions de concentrations différentes en un soluté sont séparées par une membrane qui lui est perméable, le soluté traverse la membrane en se déplaçant de la solution où il est le plus concentré vers la solution où il l’est le moins, et finalement les concentrations s’équilibrent de part et d’autre de la membrane.

Une goutte d’encre diffuse lentement dans un volume d’eau immobile jusqu’à obtention d’un milieu homogène.

Éd

Diffusion globale du CO2

Membrane perméable au CO2

Diffusion du dioxyde de carbone du milieu riche en dioxyde de carbone vers le milieu pauvre en dioxyde de carbone

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Membrane seulement perméable à l’eau

L’osmose est la diffusion d’eau d’un milieu moins concentré en soluté vers un milieu plus concentré en soluté.

Ces deux phénomènes, la diffusion et l’osmose, se déroulent en même temps à travers la membrane des cellules de la plante.

Ce sont des producteurs

4 Quel est le devenir des éléments absorbés

par la plante ? ACTIVITÉ 9

LA PLANTE ÉCHANGE-T-ELLE D’AUTRES COMPOSÉS AVEC SON ENVIRONNEMENT ? Interpréter et conclure

Tubes placés à la lumière

Tubes placés à l’obscurité

Tube 2

Tube 3

Tube 4

Éd

iti

En début d’expérience

Tube 1

Il est possible de mettre en évidence la présence de dioxygène dans une solution aqueuse : une solution de bleu de méthylène décolorée vire au bleu en présence de dioxygène. 4 tubes à essai sont numérotés et remplis aux 3/4 d’eau ; on y ajoute 1 ml de la solution de bleu de méthylène décoloré. Dans les tubes 2 et 4, on place un rameau d’élodée. On verse ensuite dans chaque tube un filet d’huile, jusqu’à avoir une couche d’huile d’environ 5 mm à la surface de l’eau. Les tubes 3 et 4 sont placés à l’obscurité et les tubes 1 et 2 sont placés devant une source de lumière, pendant deux heures. Le tableau suivant donne les observations réalisées.

Après 2 heures

107

2) Quels sont les paramètres identiques aux 4 tubes, c’est-à-dire les constantes ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4) Observes-tu des changements de couleur ? Dans quel(s) cas ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Interprète ces changements de couleur.

6) Quelles conclusions peux-tu tirer de cette expérience ?

Éd

iti

7) Dessine un tube contenant une élodée et, sur ce dessin, modélise tes conclusions par des flèches correctement orientées et légendées.

108

Ce sont des producteurs ACTIVITÉ 10

QUE FABRIQUE LA PLANTE ? – Interpréter et conclure

Un groupe d’étudiants a réalisé l’expérience suivante. Des plantes aquatiques sont placées dans deux aquariums maintenus à 20 °C. Le premier aquarium est exposé à la lumière pendant 48 h tandis que le second est maintenu à l’obscurité durant la même période. Après ces deux jours, on prélève quelques plantes de chaque aquarium. On les traite à l’eau bouillante qui fait éclater les tissus puis à l’alcool bouillant qui les décolore. On prélève des feuilles de chaque lot et on les soumet au test au lugol qui met en évidence la présence d’un polysaccharide, l’amidon : le lugol jaune vire au bleu sombre en présence d’amidon. Les feuilles provenant des plantes exposées à la lumière se colorent en bleu sombre tandis que les feuilles issues de plantes maintenues à l’obscurité ne changent pas de couleur. 1) Quelles conclusions peux-tu tirer de cette expérience ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

2) Modélise tes conclusions.

3) La fabrication de glucide par la plante s’appelle la photosynthèse. Ce terme est-il approprié ? Justifie ta réponse par l’étymologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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ACTIVITÉ 11

QUE FAUT-IL ENCORE À LA PLANTE POUR FABRIQUER L’AMIDON ? Interpréter et conclure

Le lierre commun (Hedera helix) est une plante grimpante dont les variétés se distinguent par la forme des lobes foliaires et la couleur des feuilles, certaines variétés présentant un feuillage panaché vert et blanc.

Des expériences de mise en évidence de l’amidon sont réalisées sur un lierre panaché, exposé préalablement à la lumière durant 24 h. Ces expériences utilisent Le lugol jaune qui vire au bleu sombre en présence d’amidon.

Éd

iti

On prélève quelques feuilles et on les plonge dans de l’éthanol bouillant pendant 5 minutes afin de les décolorer.

On plonge les feuilles dans une solution de Lugol et on observe le résultat ci-contre.

1) Interprète les résultats obtenus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Quel est le facteur nécessaire à la photosynthèse mis en évidence dans cette expérience ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

110

4.1 La photosynthèse chlorophyllienne

La plante utilise le dioxyde de carbone (CO2) et l’eau (H2O) pour fabriquer du glucose (C6H12O6) au cours d’un processus qu’on appelle la photosynthèse chlorophyllienne. La plante utilise ce glucose et des éléments minéraux supplémentaires prélevés dans le milieu extérieur pour la fabrication de ses autres substances organiques (protides, lipides, autres glucides...). Elle en utilise une partie pour sa croissance, son fonctionnement et met l’excédent en réserve. La plante étant capable de fabriquer ses matières organiques à partir de matières minérales est qualifiée d’autotrophe.

4.1.1 Dans quelles conditions la plante réalise-t-elle la photosynthèse ?

En théorie…

Ce sont des producteurs

La fabrication de glucose se déroule dans les organes verts exposés à la lumière. D’où le nom donné à cette réaction : « photo » pour lumière et « synthèse » pour fabrication.

4.1.2 Pourquoi les plantes vertes sont-elles vertes ?

POURQUOI LES PLANTES VERTES SONT-ELLES VERTES ? – Mener à bien

ACTIVITÉ 12

une démarche expérimentale

Éd

Matériel

iti

L’épinard (Spinacia oleracea) est une plante herbacée cultivée comme légume. On ne l’observe plus à l’état sauvage.

Physique

– 1 cylindre gradué de 250 ml minimum – 1 bouchon de liège – mortier et pilon – sable du Rhin – 1 berlin – 1 entonnoir – papier filtre – bande de papier à chromatographie (à défaut, bande de papier filtre) – attache trombone – pipette Pasteur

Biologique – 3 feuilles d’épinard bien vertes

Chimique – solution à chromatographie (85 % éther de pétrole, 15 % acétone) – éthanol dénaturé à 90°

111

Mode opératoire Prépare les extraits de plantes 1. Découpe les feuilles d’épinard en petits morceaux que tu places dans le mortier avec un peu de sable. 2. Verse quelques ml d’éthanol dénaturé dans le mortier et broie les feuilles.

iti

3. Filtre le contenu du mortier. Garde précieusement le filtrat à l’abri de la lumière. Celui-ci sera appelé « extraits de plantes ».

Éd

Prépare un chromatographe suivant le modèle ci-contre

Bouchon de liège

Attache trombone

Cylindre gradué

Papier à chromatographie

112

Ce sont des producteurs

Procède à la chromatographie des extraits de plantes

1. Verse la solution à chromatographie dans le cylindre gradué sur une hauteur de 2 cm et bouche soigneuse ment le cylindre avec le bouchon de liège. 2. À 2,5 cm du bas du papier à chromatographie, trace un léger trait au crayon. 3. À l’aide d’une pipette Pasteur, prélève des extraits de plantes. 4. Dépose plusieurs petites gouttes successives le long du trait en veillant à obtenir un trait fin. Laisse sécher. Recommence l’opération 3 fois. 5. Suspends ton papier à chromatographie dans le cylindre gradué et ferme-le. Le bas du papier doit tremper dans la solution, mais le trait doit rester audessus du liquide et le papier ne peut pas toucher les bords du cylindre. 6. Laisse le front du solvant migrer sur une dizaine de cm. 7. Retire ton papier à chromatographie du cylindre gradué.

Observations et interprétations

1) Repère et entoure les zones colorées sur ta bande de papier à chromatographie. 2) Identifie les différents pigments et indique leur nom. Normalement, les extraits végétaux renferment quatre types de pigments qui sont : • la chlorophylle b vert clair ; • la chlorophylle a vert plus foncé ; • le carotène orange ; • les xanthophylles jaunes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iti

Éd

Colle ici ta bande de papier

113

Conclusions 1) Pourquoi les plantes sont-elles vertes ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Justifie l’utilisation de l’expression « photosynthèse chlorophyllienne » par les biologistes lorsqu’ils évoquent la fabrication de glucides par les plantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

3) Dessine un tube contenant une plante aquatique et, sur ce dessin, modélise les conclusions obtenues dans cette expérience et dans les activités 4, 9, 10 et 11 par des flèches correctement orientées et légendées.

114

En théorie…

Ce sont des producteurs

La couleur verte de certains organes de la plante est due à un groupe de pigments particuliers : les chlorophylles. Celles-ci apparaissent vertes, car elles absorbent le rouge et le bleu et diffusent le vert. Il existe d’autres pigments, les xanthophylles jaunes et les carotènes orangés, qui sont masqués par les chlorophylles dans les organes verts. À l’inverse, ces pigments masquent les chlorophylles chez certaines espèces. L’énergie lumineuse absorbée par les chlorophylles est transformée, dans les chloroplastes, en énergie chimique contenue dans les molécules de glucose.

 glucose + dioxygène

dioxyde + eau + énergie de carbone

Le bilan de la photosynthèse s’écrit :

Le principe de la photosynthèse est la réorganisation des éléments chimiques (C, H, O) grâce à l’énergie lumineuse. Au départ de dioxyde de carbone et d’eau, la plante fabrique du glucose (C6H12O6) qu’elle stocke sous forme d’amidon, et du dioxygène. De cette manière, le carbone est assimilé par la plante.

4.1.3 Bilan et rôle de la p hotosynthèse

Éd

iti

et peut être modélisé par un schéma :

ou par l’équation bilan :

6 CO2 + 6 H2O + énergie → C6H12O6 + 6 O2

À l’automne, les feuilles vertes des arbres, comme celles du hêtre des bois (Fagus sylvatica), perdent progressivement leurs chlorophylles et laissent apparaître d’autres pigments, les xanthophylles jaunes et les carotènes orangés.

115

ACTIVITÉ 13

INFLUENCE DES FACTEURS EXTÉRIEURS SUR L’INTENSITÉ DE LA PHOTOSYNTHÈSE interpréter, communiquer, prévoir

De nombreuses expériences ont été réalisées dans le but d’étudier l’influence des facteurs extérieurs sur l’intensité de la photosynthèse. Nous reprendrons les résultats d’une étude réalisée par J. Otte avec des plantes aquatiques (genre Cabomba) utilisées par les aquariophiles.

Pour visualiser la photosynthèse et évaluer son intensité, ces expériences mesurent la quantité d’un produit de la photosynthèse : le dioxygène. Celui-ci se dégage des plantes aquatiques sous forme de bulles. Plus importante est l’activité photosynthétique, plus important est le dégagement de dioxygène. En comptant le nombre de bulles dégagées par minute, il est possible d’estimer l’activité photosynthétique de la plante.

À la surface des ornières inondées et des mares, on voit souvent en été de grosses bulles verdâtres : il s’agit de colonies d’algues filamenteuses gonflées par le dioxygène que ces plantes produisent par photosynthèse lorsque l’ensoleillement est important.

1. Éclairement et photosynthèse

L’intensité lumineuse dépend de la distance entre l’objet éclairé et la source de lumière. En diminuant la distance entre la lampe et le plant de Cabomba, on augmente son éclairement. Seul l’éclairement varie, les autres conditions expérimentales sont identiques.

Éd

iti

Résultats

116

Intensité de la photosynthèse (nombre de bulles/min)

Distance spot-plante (cm)

Éclairement (lux)

185,0

1 125

133,0

2 250

85,0

4 500

55,5

9 000

31,5

18 000

Ce sont des producteurs

Traitement des données, interprétations et conclusions

1) À partir des données du tableau, trace, sur papier millimétré, un graphique de l’intensité de la photosynthèse en fonction de l’éclairement.

iti

2) L’éclairement influence-t-il l’activité photosynthétique ? Justifie.

Éd

3) Quelle relation existe-t-il entre l’intensité lumineuse et l’activité photosynthétique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4) Écris l’équation bilan de la photosynthèse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Situe dans l’équation bilan l’intervention de la lumière. Comment l’équation bilan peut-elle rendre compte des résultats expérimentaux ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

117

2. Température et photosynthèse Dans cette expérience, seule la température varie, les autres conditions expérimentales sont identiques.

Résultats Intensité de la photosynthèse (nombre de bulles/min)

Température (°C)

Traitement des données, interprétations et conclusions

Éd

iti

1) À partir des données du tableau, trace, sur papier millimétré, un graphique de l’intensité de la photosynthèse en fonction de la température.

118

Ce sont des producteurs

2) La température influence-t-elle l’activité photosynthétique ? Justifie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Quelle relation existe-t-il entre la température et l’activité photosynthétique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prévisions Penses-tu que la température à laquelle l’activité de la photosynthèse est maximale est la même pour toutes les plantes ? Justifie ta réponse. Imagine une expérience permettant de valider ta réponse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Éd

iti

119

3. Quantité de dioxyde de carbone dans le milieu et photosynthèse Dans cette expérience, on fait varier la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans le milieu. Les autres conditions expérimentales restent identiques. Par facilité, la solution la plus riche en dioxyde de carbone sera prise comme référence : 100 %. La solution dépourvue de dioxyde de carbone sera ainsi notée 0 %.

Résultats Intensité de la photosynthèse (nombre de bulles/min)

100

Quantité de CO2 disponible dans le milieu (%)

Éd

iti

1) À partir des données du tableau, trace, sur papier millimétré, un graphique de l’intensité de la photosynthèse en fonction de la quantité de CO2 dans le milieu.

120

Ce sont des producteurs

2) La quantité de dioxyde de carbone présente dans le milieu influence-t-elle l’activité photosynthétique ? Justifie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Quelle relation existe-t-il entre la quantité de dioxyde de carbone présente dans le milieu et l’activité photosynthétique ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4) Écris l’équation bilan de la photosynthèse.

5) Situe dans l’équation bilan l’intervention du dioxyde de carbone. Comment l’équation bilan peut-elle rendre compte des résultats expérimentaux ?

iti

Éd

121

ACTIVITÉ 14

VARIATION DE L’INTENSITÉ DE LA PHOTOSYNTHÈSE – Analyser des graphiques et conclure

Des scientifiques ont étudié l’influence de l’éclairement sur l’activité photosynthétique de différentes plantes vertes. Ils ont présenté leurs résultats sous forme de graphique. L’intensité de la photosynthèse est donnée en unité arbitraire (UA).

Plante de soleil

40 35 30 25

Plante d’ombre

20 15

10 5 0

40 60 80 100 Éclairement (% de l’éclairement solaire direct)

Analyse ce graphique et tires-en les conclusions.

Intensité de la photosynthèse (UA)

Intensité de la photosynthèse en fonction de l’éclairement

iti

Éd

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122

La quantité de dioxyde de carbone dans le milieu extérieur L’assimilation du carbone augmente avec la quantité de dioxyde de carbone disponible, mais ici aussi, avec un plafond au-delà duquel les plantes n’en assimilent pas plus.

La température

L’espèce

L’intensité de la photosynthèse augmente avec la température jusqu’à une température optimale. Au-delà de cet optimum, plus la température augmente, plus l’intensité de la photosynthèse diminue.

Dans l’obscurité, les plantes n’assimilent pas de carbone. Plus l’intensité lumineuse augmente, plus les plantes assimilent de carbone. Il y a toutefois une limite à la capacité d’assimilation : il existe une intensité maximale au-delà de laquelle l’assimilation n’augmente plus.

L’intensité lumineuse

L’eau et les substances minérales sont absorbées au niveau des racines et doivent être partagées entre tous les organes de la plante. Deux types de vaisseaux interviennent dans le transport : le xylème et le phloème. Le xylème assure la circulation de la sève minérale (sève brute), constituée d’eau et de substances minérales. La sève minérale monte jusqu’à la cime des plus hauts arbres grâce au phénomène d’évapotranspiration. Au niveau des feuilles, l’eau s’évapore, ce qui provoque une aspiration d’eau dans les parties sous-jacentes. D’autres phénomènes comme la poussée radiculaire contribuent à l’ascension de la sève minérale. Le phloème assure la circulation de la sève organique (sève élaborée) qui permet l’approvisionnement en glucose de toutes les cellules de la plante. Dans les vaisseaux du phloème, la sève organique est mise sous pression, ce qui assure sa circulation.

4.1.4 Quels sont les facteurs environnementaux qui influencent l’intensité de la photosynthèse ?

En théorie…

Ce sont des producteurs

Éd

iti

Les exigences de luminosité, de température et de quantité de dioxyde de carbone dans le milieu varient d’une espèce à l’autre, ce qui est à mettre en relation avec leurs préférences pour certains écosystèmes.

4.2 Comment les substances nutritives sont‑elles trans portées et distribuées au sein de la plante ? Le glucose est fabriqué uniquement dans les organes verts, mais il est la source de carbone pour toutes les cellules de la plante. Par conséquent, il doit être transporté et distribué. Flux de la sève minérale dans le xylème Flux de la sève organique dans le phloème

123

3 4.3 Utilisation des substances nutritives par la plante

4.4 Le bilan des échanges gazeux

Le glucose, l’eau et les substances minérales sont utilisés par les cellules pour fabriquer leur propre matière organique : lipides, protides, autres glucides... Cette fabrication nécessite de l’énergie fournie par la respiration, réalisée par toutes les cellules. Elles respirent aussi bien le jour que la nuit.

Le jour, une plante éclairée photosynthétise plus qu’elle ne respire ; le bilan de ces deux activités fait qu’elle consomme du dioxyde de carbone et produit du dioxygène. La nuit, à l’obscurité, seule la respiration se passe. Sur un cycle de 24 h, la plante consomme globalement du dioxyde de carbone et produit du dioxygène.

Le bilan de la respiration s’écrit :



dioxyde + eau + énergie de carbone

glucose + dioxygène

et peut être modélisé par un schéma :

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + énergie

iti

La respiration cellulaire se produit aussi bien chez les plantes que chez les animaux et leur fournit l’énergie.

Éd

En théorie…

ou par l’équation bilan :

124

Ce sont des producteurs

ACTIVITÉ 15

RESPIRATION ET/OU PHOTOSYNTHÈSE – Analyser et interpréter des graphiques

200

300

150

200

100

50 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temps (min)

Concentration en O2 (UA)

400

Concentration en CO2 (UA)

Des algues unicellulaires chlorophylliennes sont placées dans un bioréacteur durant 20 minutes. Des capteurs y mesurent les concentrations de dioxyde de carbone et de dioxygène tout au long de l’expérience. Un logiciel de traitement de données permet d’établir le graphique suivant.

Quels traitements imposés à ces algues pourraient expliquer les courbes obtenues ?

q a. Les algues sont exposées à la lumière de 0 à 4 min puis elles ont été placées à l’ombre avant d’être mises

Éd

iti

à l’obscurité de t = 7,5 min à t = 10 min. De t = 10 min à t = 15 min, elles ont reçu le même éclairement qu’en début d’expérience. q b. Les algues sont restées à l’obscurité de 0 à 4 min puis elles ont été placées à la lumière avec une augmentation de l’éclairement à 7,5 min avant d’être remises à l’obscurité à t = 10 min. q c. Les algues ont été placées à la lumière les 10 premières minutes et à l’obscurité de t = 10 min à t = 15 min. q d. Les algues ont été placées à l’obscurité les 10 premières minutes puis elles ont été exposées à la lumière de t = 10 min à t = 15 min.

125

Activités complémentaires SAVOIR 1) Complète la grille de mots croisés. 8 1

4 9

Éd

iti

11. P igments verts des plantes leur permettant d’utiliser l’énergie lumineuse 12. C orps pur simple produit par les plantes lors de la photosynthèse 13. Processus au cours duquel la plante utilise du dioxyde de carbone et de l’eau pour fabriquer du glucose 14. Qualifie un organisme capable de fabriquer ses matières organiques à partir de matières minérales 15. O rganisme aux cellules entourées d’une paroi cellulosique et réalisant la photosynthèse 16. Processus au cours duquel le glucose est dégradé, libérant ainsi de l’énergie 17. I ls apportent des éléments nutritifs dans le but d’augmenter le rendement des cultures. 18. Culture des plantes placées sur des dispositifs contenant des solutions nutritives dans lesquelles les racines plongent 19. P olysaccharide composé de molécules de glucose 10. S ubstance inorganique naturelle présente dans le sol ou l’eau 11. Molécule organique fabriquée par la plante lors de la photosynthèse

126

Ce sont des producteurs

3) Décris l’influence de la lumière sur la photosynthèse.

2) En t’appuyant sur un schéma simple, modélise et explique la nutrition d’une plante terrestre.

iti

Éd

4) Quel est le rôle de la photosynthèse ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5) Définis les termes suivants. • CELLULE VÉGÉTALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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• CELLULOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• CYTOPLASME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• VACUOLE

• NOYAU

Éd

iti

6) Donne un titre à cette photo et légende-la.

128

Ce sont des producteurs

7) Donne les rôles des structures suivantes. a) Paroi cellulosique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b) Membrane cytoplasmique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c) Plaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8) Sélectionne les affirmations correctes relatives à la vacuole des cellules végétales. q a. La vacuole peut être colorée. q b. La vacuole contient de l’amidon. q c. La vacuole rejette les déchets toxiques. q d. La vacuole occupe la quasi-totalité du volume des cellules adultes. q e. La vacuole peut contenir des réserves glucidiques et protéiques. q f. La sortie d’eau provoque la turgescence. 9) Explique les différences : a) entre osmose et diffusion.

iti

Éd

b) entre sève minérale et sève organique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129

SAVOIR FAIRE

Dans cette expérience, on utilise le bleu de bromothymol, un indicateur coloré que tu as déjà utilisé à l’activité 4. La couleur d’une solution de bleu de bromothymol permet d’évaluer la concentration de dioxyde de carbone dissous dans la solution comme le montre l’échelle colorimétrique ci‑contre.

Concentration de dioxyde de carbone dissous

1) Une expérience de physiologie végétale

Couleur de la solution

On prépare 5 tubes à essai que l’on remplit aux 2/3 d’une solution de bleu de b romothymol quelque peu enrichie en dioxyde de c arbone. Dans les tubes 2 et 3, on place un rameau d’élodée et dans les tubes 4 et 5, un morceau de tubercule de pomme de terre. On verse ensuite dans les 5 tubes un peu d’huile pour empêcher les échanges avec le milieu extérieur. Les tubes 3 et 5 sont placés à l’obscurité et les 3 autres tubes sont exposés à la lumière d’un projecteur LED de 6 W.

À l’obscurité

À la lumière

Éd

iti

Après 180 minutes, on observe les différents tubes.

Analyse et interprète les résultats obtenus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

130

Ce sont des producteurs

iti

Éd

Intensité de la photosynthèse (UA)

2) Des scientifiques ont étudié l’influence de la quantité de dioxyde de carbone du milieu sur l’activité photosynthétique des plantes vertes. Ils ont présenté leurs résultats sous forme de graphique. L’intensité de la photosynthèse est donnée en unité arbitraire (UA).

1 0

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 Teneur en dioxyde de carbone (UA)

Analyse ce graphique et tires-en les conclusions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

131

3) L’expérience suivante est menée avec une cellule artificielle dont la membrane est perméable à l’eau (H2O) et aux ions Na+ et Cl-. On remplit la cellule artificielle d’une solution aqueuse de chlorure de sodium (9 g/L) et on la place dans une solution aqueuse de chlorure de sodium (18 g/L). En solution aqueuse, le chlorure de sodium se trouve sous forme d’ions Na+ et Cl-. En utilisant un vocabulaire scientifique précis, explique quels seront les mouvements respectifs des molécules d’eau et des ions Na+ et Cl– . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iti

4) La plante verte échange du dioxygène (Ú) et du dioxyde de carbone (Ú) avec son environnement. a) Sélectionne le modèle qui illustre au mieux ces échanges lorsque la plante est maintenue à la lumière.

Éd

C’est le modèle ........................................... b) Justifie ton choix.

5) Modélise le bilan de la respiration en utilisant les termes suivants : dioxyde de carbone, dioxygène, eau, énergie et glucose. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

132

L’écosystème, une mécanique bien huilée

iti

SAVOIR

À LA FIN DE CE CHAPITRE, TU SERAS CAPABLE DE…

La vie n’est possible qu’en relation avec son environnement physique, où elle trouve un lieu d’ancrage ainsi que la matière et l’énergie. De plus, les vivants dépendent les uns des autres, notamment pour se nourrir. Tous les vivants font partie d’un gigantesque réseau de relations en équilibre dynamique.

SAVOIR FAIRE a. Identifier, à partir de l’observation d’un milieu de vie, le biotope, la biocénose et l’écosystème.

b. D istinguer les facteurs biotiques et abiotiques.

b. Retrouver à partir de documents et caractériser dans un écosystème donné : • des relations interspécifiques ; • des relations intraspécifiques ; • des relations entre les êtres vivants et leur biotope.

Éd

a. Définir et utiliser les mots-clés apparaissant en rouge dans ce chapitre. c. Présenter les relations existant entre les êtres vivants au sein d’un écosystème. d. Expliquer l’organisation des chaînes trophiques. e. Schématiser les transferts de matière et les flux d’énergie dans un réseau trophique simple. f. Expliquer comment la biodiversité assure la stabilité des écosystèmes. g. Modéliser le cycle du carbone.

c. Montrer à l’aide de différents réseaux trophiques le lien entre la diversité des espèces et la stabilité d’un écosystème. d. Construire une chaîne trophique simple et indiquer les transferts de matière et le flux d’énergie. e. Analyser, par le biais d’une approche expérimentale, un écosystème simple et expliquer comment l’écosystème tend vers un état d’équilibre. f. Comparer des écosystèmes contrastés.

133

1L es êtres vivants vivent dans des

écosystèmes ACTIVITÉ 1

LES MILIEUX DE VIE – Utiliser les ressources, organiser, communiquer

Observe les documents 4.1 et 4.2 aux pages 136 à 139. Le document 4.1 illustre plusieurs stations de la mare : berge ensoleillée, berge ombragée, sous l’eau, à la surface de l’eau. Le document 4.2 illustre plusieurs stations d’une rivière et de ses abords : berge, lisière forestière, sous l’eau. Pour chaque station, quelques paramètres physico-chimiques et plusieurs organismes ont été représentés. Pour chacune d’entre elles, complète la fiche d’observation. Mare, berge ensoleillée Organismes (Facteurs biotiques)

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��

Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Mare, berge ombragée Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Organismes (Facteurs biotiques)

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��

Éd

iti

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

Mare, sous l’eau

Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Organismes (Facteurs biotiques)

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��

Mare, à la surface

134

Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Organismes (Facteurs biotiques)

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

��

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Rivière, berge Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Organismes (Facteurs biotiques)

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

��

Rivière, lisière forestière Organismes (Facteurs biotiques)

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

��

Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Rivière, sous l’eau

Paramètres physico-chimiques (Facteurs abiotiques)

Organismes (Facteurs biotiques)

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

��

iti

��

Éd

1) Les stations ne sont pas peuplées par les mêmes organismes. Comment peux-tu expliquer les différences observées ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) À partir de cette observation, comment pourrais-tu définir le milieu de vie d’un ensemble d’êtres vivants, c’est-à-dire le biotope ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

135

Document 4.1 Une mare

Éd

iti

Sous l’eau

4 6

 Sialis de la vase (Sialis lutaria).  Gallinule poule d’eau (Gallinula chloropus).  Agrion jouvencelle (Coenagrion puella).  Gardon (Rutilus rutilus).  Épinoche (Gasterosteus aculeatus).  Saprolegnia sp., mycète décomposant un cadavre d’épinoche.  Brochet (Esox lucius).

136

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Éd

iti

Sur l’eau

11 14

 Bouscarle de Cetti (Cettia cetti).  Héron cendré (Ardea cinerea).  Tenthrède de l’iris (Rhadinoceraea micans).  Grenouille verte (Rana esculenta).  Nénuphar jaune (Nuphar lutea).  Faux-nénuphar (Nymphoides peltata) et lentille à plusieurs racines (Spirodela polyrhiza).  Araignée Pirata piraticus.

137

Document 4.2 Le long de la Semois

Éd

iti

 Caloptéryx éclatant (Calopterys splendens).  Martin-pêcheur d’Europe (Alcedo atthis).  Éphémère Ephemera danica.  Scutellaire toque (Scutellaria galericulata).

138

L’écosystème, une mécanique bien huilée

iti

Éd

Sous l’eau 8

 Martinet noir (Apus apus).  Milan noir (Milvus migrans).  Bergeronnette des ruisseaux (Motacilla cinerea).  Renoncule flottante (Ranunculus fluitans).  Truite de rivière (Salmo trutta fario).  Vairon (Phoxinus phoxinus).  Écrevisse à pattes rouges (Astacus astacus).

139

En théorie…

4 1.1 L’écosystème Les êtres vivants se sont installés partout à la surface de la Terre. Ils occupent des milieux très divers. Une unité fonctionnelle où vivent des organismes de manière durable constitue un écosystème, qui peut être de taille variable, de la mare à l’océan, de l’arbre à la forêt. Même une fissure dans un trottoir peut constituer un écosystème.

Cirse commun (Cirsium vulgare)

Phanéroptère commun (Phaneroptera falcata)

Vesse-de-loup perlée (Lycoperdon perlatum)

iti

Un écosystème se compose de deux éléments.

Éd

• Le biotope est un milieu inorganique défini par un ensemble de caractéristiques physico-chimiques appelées facteurs abiotiques. Les facteurs abiotiques peuvent être clima tiques (température, vent, précipitations…), édaphiques (caractéristiques du sol) ou encore caractéristiques d’un milieu aquatique (la teneur en dioxygène et en dioxyde de carbone, l’acidité…). • La biocénose est l’ensemble des êtres vivants qui occupent ce biotope. Ceux-ci sont répartis en groupes naturels d’individus dont les caractères semblables leur permettent de se reproduire entre eux et de donner des descendants féconds. Ces groupes sont appelés espèces. Chaque espèce de notre planète s’installe dans un biotope précis, selon ses besoins et ses tolérances.

140

écosystème biocénose biotope

Les êtres vivants exercent, sur le biotope et les uns sur les autres, des actions qui établissent de nombreuses relations reprises sous le nom de facteurs biotiques.

L’écosystème, une mécanique bien huilée

ACTIVITÉ 2

ÉTUDE DE MILIEUX DE VIE – Mener à bien une démarche expérimentale, identifier, observer, communiquer

Matériel Physique – – – – –

appareil photo thermomètre fiche de relevés carte topographique loupe

– – – –

paire de jumelles (éventuellement) hygromètre (éventuellement) luxmètre (éventuellement) guides d’identification et clés de détermination des espèces de plantes (Flores), de mycètes (Flores mycologiques) et d’animaux (Faunes)

Travail de terrain

Avec ton groupe, complète la fiche de relevés ci-dessous, pour le milieu qui vous est attribué (forêt, bois, parc, mare, étang, rivière…).

Date et heure Localisation du site (Pays, commune, altitude…)

Météo (Ciel dégagé/couvert, temps sec/brouillard/pluie, vent absent/faible/fort, température…)

Éd

Brève description du milieu

iti

Relief (Pente nulle/faible/moyenne/forte, exposition…)

Espèces d’animaux rencontrées (nom et/ou photo)

Espèces de plantes rencontrées (nom et/ou photo)

Espèces de mycètes rencontrées (nom et/ou photo)

141

Travail en classe 1) À partir de ta fiche de relevés, tu vas organiser le milieu étudié. a) Quels sont les facteurs abiotiques du milieu observé ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b) Quels sont les organismes qui occupent le milieu observé ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2) Compare tes résultats à ceux d’autres groupes. a) Tu vois que les différents milieux étudiés ne sont pas peuplés par les mêmes organismes. Comment peux-tu expliquer les différences observées ?

iti

Éd

b) Malgré les différences observées, chaque milieu constitue un écosystème. Quels sont les composants de tout écosystème ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

142

1.2 Les relations entre les êtres vivants Dans un écosystème, les êtres vivants, y compris l’Homme, exercent les uns sur les autres différents types d’actions. On peut distinguer les relations intraspécifiques qui concernent des individus appartenant à la même espèce et les relations interspécifiques qui désignent les relations entre individus d’espèces différentes.

1.2.1 Les relations intraspécifiques

En théorie…

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Un chat qui se frotte sur les jambes effectue un marquage odorant non perceptible pour l’Homme.

Les relations entre les êtres vivants peuvent aussi prendre la forme d’une coopération, ce qui permet aux individus d’un groupe d’être plus efficaces pour exploiter les ressources de leur environnement ou de mieux se défendre que s’ils étaient solitaires. C’est ainsi qu’en colonie, les abeilles domestiques (Apis mellifera) sont plus performantes pour se défendre contre un intrus ou pour exploiter les sources de nectar et de pollen des fleurs, et produire ainsi le miel qui nourrit les larves et la colonie en hiver.

Éd

iti

Au sein d’une même espèce, les individus du même âge et du même sexe ont les mêmes exigences. C’est pourquoi tous les individus sont en compétition les uns avec les autres, car les ressources sont limitées. Les plantes sont en compétition pour l’espace disponible, l’accès à la lumière et aux substances nutritives. Chez les animaux, la compétition concerne surtout la recherche de nourriture et d’un partenaire sexuel. Certaines espèces ont acquis un mode de vie social. Chez ces espèces, il peut exister une compétition pour l’acquisition d’un certain rang social. Dans la plupart des populations animales, ce sont les individus dominants qui ont accès à la reproduction et à des parts de nourriture plus importantes.

Combat de lucanes cerfs-volants mâles (Lucanus cervus) pour l’accès à l’accouplement

Certaines espèces animales ont adopté au gré de leur évolution un instinct territorial. Les individus se disputent un territoire qui leur garantit l’accès aux ressources alimentaires et/ou aux partenaires sexuels. Par exemple, les félins, y compris le chat domestique (Felis catus), ont des stratégies territoriales qui ont pour effet de réduire la compétition.

143

Certaines espèces peuvent avoir un comportement social différent en fonction des situations. Par exemple, les mésanges forment des bandes en hiver, notamment pour rechercher la nourriture. Par contre, en période de reproduction, au printemps, les couples défendent des territoires où ils nichent et s’approvisionnent.

Ce bombyx disparate mâle (Lymantria dispar) repère les femelles en percevant les phéromones sexuelles grâce à ses antennes plumeuses.

• Les signaux tactiles sont importants lors du contact avec un partenaire sexuel ou la progéniture. Chez les nombreuses espèces d’abeilles par exemple, l’abondante pilosité est un facteur déclenchant l’accouplement.

Au sein d’une même espèce, les individus sont amenés à échanger des informations, que ce soit pour marquer un territoire, coordonner un groupe social, attirer un partenaire sexuel ou assurer les soins à la progéniture. Différents moyens de communication existent. • Les signaux visuels sont surtout utilisés pour attirer un partenaire sexuel, consolider le couple, la famille ou le groupe, ou repousser un concurrent.

• Les signaux olfactifs sont utilisés pour communiquer sur de grandes distances ou pour laisser un message subsistant un certain temps.

En théorie…

Éd

iti

La poitrine du rougegorge familier (Erithacus rubecula) est un signal visuel très puissant puisqu’un mâle peut attaquer son propre reflet dans une vitre, le prenant pour un concurrent.

• Les signaux auditifs remplissent certaines fonctions identiques à celles des signaux visuels ; ils sont privilégiés pour la communication de nuit ou à distance. Ils ont aussi des fonctions particulières ; c’est le cas des signaux d’alarme destinés aux congénères.

Pour attirer une femelle, ce crapaud calamite (Bufo calamita) mâle amplifie son chant grâce à un sac vocal.

144

Accouplement d’osmies rousses (Osmia bicornis)

Chez beaucoup d’espèces animales, y compris l’Homme, les parents s’occupent des besoins de leur progéniture : le petit humain est incapable de se débrouiller seul. En outre, il a besoin de contacts physiques (visuels, auditifs, olfactifs, tactiles) pour se développer normalement.

1.2.2 Les relations interspécifiques La présence d’une espèce dans un écosystème influence les autres espèces de la biocénose. Elle peut le faire de trois manières distinctes : – en entrant en compétition ; – en étant prédateur ; – en s’associant avec d’autres espèces.

Une espèce s’implante dans un biotope uniquement si elle y trouve des ressources : de quoi se nourrir, de la lumière, de l’eau, des substances minérales, de quoi construire son nid… Évidemment, les besoins varient s’il s’agit d’une plante, d’un animal ou d’un mycète.

La plupart du temps, plusieurs espèces se partagent les mêmes ressources : elles sont en compétition. Plus une ressource est rare, plus forte est la compétition entre les espèces qui l’utilisent. Cette situation n’est profitable à aucune des espèces et peut aller jusqu’à la disparition de certaines d’entre elles.

La compétition entre espèces

En théorie…

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Éd

iti

Une friche fleurie (avant-plan) est progressivement envahie par des sorbiers des oiseleurs ( Sorbus aucuparia), des aubépines à un style ( Crataegus monogyna) et des rosiers des chiens ( et  Rosa canina). Ces plantes seront à leur tour dominées par des bouleaux verruqueux ( et  Betula pendula) et la friche se transformera en un bois de bouleaux (à l’arrière-plan).

145

L’introduction d’une espèce exotique aux besoins semblables à ceux d’une espèce indigène génère une compétition qui peut réduire les effectifs de l’espèce indigène, parfois jusqu’à son extinction locale. C’est le cas en Europe du vison américain (Mustela vison) qui supplante le vison européen (Mustela lutreola), ou de la tortue de Floride (Trachemys scripta) qui concurrence la cistude d’Europe (Emys orbicularis).

La prédation La prédation est une relation strictement alimentaire au cours de laquelle une espèce, le prédateur, capture diverses proies, les tue et s’en nourrit. On peut associer à la prédation le cas des herbivores qui consomment diverses plantes sans nécessairement les détruire entièrement.

En théorie…

Une mouche Asilide (Laphria flava) a capturé un cercope rouge sang (Cercopis vulnerata).

Tortue de Floride (Trachemys scripta)

iti

Les associations d’espèces

Éd

Cistude d’Europe (Emys orbicularis)

Certaines espèces parviennent à réduire la compétition en éliminant les compétiteurs, comme le noyer royal (Juglans regia) qui diffuse, dans le sol, des substances chimiques empêchant d’autres plantes de pousser à proximité.

Noyer royal (Juglans regia), feuilles et fruits

146

Lorsqu’il s’établit des rapports étroits entre deux espèces différentes, on parle d’association. Cette association peut prendre différentes formes, dont l’apport pour les espèces concernées peut être nul, favorable ou défavorable.

On parle de commensalisme lorsqu’une espèce est avantagée en présence de l’autre (source de nourriture, support), alors que cette dernière n’a aucun avantage ni inconvénient dans la relation. Les espèces commensales peuvent aussi vivre isolément. C’est le cas de la souris grise, du moineau domestique et des blattes. En Belgique, ces dernières trouvent dans leur cohabitation avec l’Homme la nourriture, la chaleur et les abris nécessaires pour survivre au climat.

La blatte américaine (Periplaneta americana)

L’écosystème, une mécanique bien huilée

On parle de symbiose lorsque les deux espèces trouvent chacune un avantage dans la relation. De nombreuses plantes à fleurs dépendent des insectes avec qui elles sont en symbiose pour se reproduire. Lorsque la dépendance est telle que les deux espèces ne peuvent vivre l’une sans l’autre, on parle de symbiose stricte, alors qu’une association facultative est appelée mutualisme.

VA Une galle est une déformation structurée d’une partie d’une plante, provoquée par un parasite spécifique. Le bédégar est une galle de la feuille du rosier, induite par l’hyménoptère Diplolepis rosae.

Prédation

Commensalisme

Symbiose

Les lichens, comme Xanthoria parietina, sont des associations symbiotiques strictes entre un mycète qui construit un abri et draine l’eau, et une algue qui apporte la nourriture produite par photosynthèse.

Dans le parasitisme, une espèce, le parasite, tire avantage d’une autre, son hôte. Le parasite vit sur ou dans son hôte et se nourrit à son détriment.

Parasitisme

Å Ï Ô

Espèce A

Espèce B

Å Å Å Å

Ô Ï Å Ô

La relation est bénéfique pour l’espèce.

La relation n’est ni bénéfique ni défavorable à l’espèce. La relation est défavorable à l’espèce.

En théorie…

Éd

iti

La bryone (Bryonia dioica) est une plante recevant la visite de nombreuses espèces d’insectes qui transportent le pollen nécessaire à sa reproduction. Andrena florea est une abeille qui se nourrit essentiellement du pollen de la bryone. C’est un cas de mutualisme.

La tique Ixodes ricinus est un parasite qui se nourrit du sang de quelques espèces de mammifères dont l’Homme. Elle peut lui transmettre une bactérie parasite responsable de la maladie de Lyme.

147

ACTIVITÉ 3

UN MILIEU RICHE EN VIE : LE CHÊNE – Sélectionner les ressources utiles, communiquer

Le chêne pédonculé (Quercus robur) est un des arbres les plus prestigieux de la forêt caducifoliée. On le rencontre également isolé ou en bordure des allées. À l’automne, le chêne essaime ses fruits, les glands, enfermant une graine qui pourra donner un jeune chêne. Si les conditions sont favorables à la germination et si les relations avec les autres organismes lui permettent de croître, il pourra vivre plus de 300 ans. De très nombreux organismes entretiennent des relations avec le chêne. Les exemples cités dans les encadrés ci-dessous sont illustrés dans le document 4.3 pages 150 et 151. Trouve les types de relations interspécifiques mises en évidence dans les exemples ci-dessous et complète le tableau de la page suivante.

Comme tous les Corvidés, le geai des chênes (Garrulus glandarius) est omnivore. Il se nourrit surtout de fruits forestiers et cultivés. Les glands, qu’il cache en automne pour l’hiver, représentent la majorité de son alimentation. Les glands enterrés oubliés germent au printemps et donnent de nouveaux arbres. Le geai des chênes est aussi un prédateur qui n’hésite pas à s’attaquer aux œufs et aux oisillons des oiseaux plus petits (merles, grives).

Les glands sont mangés et digérés par l’écureuil roux (Sciurus vulgaris), le campagnol roussâtre (Myodes glareolus) et le sanglier (Sus scrofa).

Des mousses, comme Hypnum cupressiforme, et des lichens, comme Evernia prunastri, recouvrent le tronc ou les branches, y rencontrant des conditions climatiques favorables à leur développement.

Des insectes comme le clyte bélier (Clytus arietis) et la rhagie mordante (Rhagium mordax) pondent leurs œufs sous l’écorce du chêne. Les larves creusent des galeries dans le bois grâce à des enzymes qui décomposent la cellulose.

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Sur les feuilles et les bourgeons, on rencontre toute une gamme de galles, excroissances végétales provoquées par les sécrétions des larves d’insectes qui s’y développent. De nombreuses petites guêpes solitaires, les Cynipidés, sont, entre autres, responsables de la formation de galles. Par exemple, Andricus foecundatrix produit une galle qui donne au bourgeon la forme d'un petit artichaut appelé rose du chêne et Cynips divisa cause, à la face inférieure des feuilles, des galles en « petits pois » d’abord roses puis rouge foncé. Le gui (Viscum album) se rencontre rarement sur les chênes, d’où l’importance que les druides accordaient au gui récolté sur ces arbres. Ancré par un suçoir inséré dans une branche, le gui soutire eau et sels minéraux à la plante hôte. Le mycélium de certains mycètes, tel le bolet du chêne (Leccinum quercinum), forme des enchevêtrements avec les radicelles du chêne et y prélève des substances organiques. Ces mycorhizes favorisent la croissance du chêne en lui fournissant de l’eau et des substances minérales. Les tiges grimpantes du lierre (Hedera helix) s’accrochent au tronc et aux branches grâce à des racines transformées émettant de nombreuses racines ventouses. Ces racines n’ont aucune fonction absorbante. De nombreuses chenilles sont friandes des feuilles du chêne, comme celles de l’ennomos du chêne (Ennomos quercinaria) et de la phalène du bouleau (Biston betularia). L’armillaire couleur de miel (Armillaria mellea) est un mycète qui forme des touffes. Il profite des blessures de l’arbre pour se nourrir de son bois, finit par le tuer et continue à se nourrir de l’arbre mort.

148

L’écosystème, une mécanique bien huilée Relation : – neutre – favorable – défavorable

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Acteur(s) de la relation avec le chêne et brève description de la relation

Pour le chêne

Nom du type de relation

Pour l’autre espèce ��

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149

Document 4.3 Quelques espèces liées au chêne

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7 8

 Geai des chênes (Garrulus glandarius).  Chenille de la phalène du bouleau (Biston betularia).  Gui (Viscum album).  Chêne pédonculé (Quercus robur).  Écureuil roux (Sciurus vulgaris).  Mousse Hypnum cupressiforme.  Campagnol roussâtre (Myodes glareolus).  Sanglier (Sus scrofa).

150

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Éd

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17 15

 Ennomos du chêne (Ennomos quercinaria).  Galle de la feuille du chêne causée par Cynips divisa.  Lierre (Hedera helix).  Galle du bourgeon du chêne causée par Andricus foecundatrix.  Lichen Evernia prunastri.  Clyte bélier (Clytus arietis).  Armillaire couleur de miel (Armillaria mellea).  Bolet du chêne (Leccinum quercinum).  Rhagie mordante (Rhagium mordax).

151

2 Pourquoi les organismes s’installent-ils

Les caractéristiques physiques et chimiques d’un biotope peuvent être classées en facteurs climatiques et en facteurs édaphiques ; ces derniers rendent compte des propriétés du sol où vivent les êtres vivants.

2.1 Le sol Terrier de blaireau (Meles meles) et animal au fond du terrier

2.2 L’eau, un autre milieu de vie L’eau comme milieu de vie n’est pas chimiquement pure, mais est une solution contenant diverses substances minérales et organiques en quantités variables. Sa salinité, par exemple, permet de distinguer les eaux douces, saumâtres et marines.

Le sol est un mélange de substances minérales résultant de la décomposition des roches et de substances organiques produites par la décomposition des débris végétaux. Il forme une couche plus ou moins épaisse dont la plupart des organismes dépendent : • les plantes s’y développent, s’y accrochent et y puisent des matières minérales ; • les mycètes y prospèrent en y trouvant la matière organique dont ils se nourrissent ; • certains animaux s’y réfugient, y construisent leur terrier ou y vivent sans jamais en sortir.

En théorie…

dans un endroit plutôt que dans un autre ?

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Le sol se caractérise par sa composition chimique, sa texture et son humidité. Ces caractéristiques influent sur l’installation des espèces : un sol suffisamment meuble est nécessaire pour creuser un terrier, certaines plantes nécessitent des sols sableux perméables ou au contraire gorgés d’eau, des mycètes demandent un sol riche en matière organique…

Le pied-bleu (Lepista nuda) est un mycète fréquent qui se développe dans l’humus de nos forêts et le sol de nos jardins.

152

Les eaux douces des étangs conviennent à la reproduction des libellules (ici Libellula quadrimaculata) qui ne tolèrent pas l’eau salée.

Les anémones de mer (ici Anemonia viridis) ne vivent que dans l’eau salée, dans les zones côtières.

2.3 La lumière Toutes les plantes ont besoin de lumière. C’est le facteur fondamental de la photosynthèse. Mais les exigences de luminosité varient d’une espèce à l’autre. Les espèces héliophiles ont

Cabaret des oiseaux (Dipsacus fullonum)

besoin d’un ensoleillement important pour atteindre une activité photosynthétique optimale. Les espèces sciaphiles, moins exigeantes en luminosité, se développent parfaitement dans des lieux ombragés.

En théorie…

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Buddléa (Buddleja davidii)

Molène noire (Verbascum nigrum)

Centaurée jacée (Centaurea jacea)

Vesce bigarrée (Vicia villosa)

Origan (Origanum vulgare)

Grande marguerite (Leucanthemum vulgare)

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Prairie ensoleillée abritant des plantes héliophiles

Fausse capillaire (Asplenium trichomanes)

Langue de cerf (Asplenium scolopendrium)

Géranium herbe-à-Robert (Geranium robertianum)

Mousse Plagiomnium undulatum

Lierre (Hedera helix)

Epipactis à larges feuilles (Epipactis helleborine)

Gouet tacheté (Arum maculatum)

Bois ombragé hébergeant des plantes sciaphiles

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2.4 Les perturbations du biotope

Alors que la croissance des arbres augmente avec la concentration de dioxyde de carbone, les grandes sécheresses estivales causent la mort des arbres, soit directement, soit indirectement, en les rendant moins résistants aux parasites (mycètes, coléoptères) ou aux polluants atmosphériques.

Les grandes sécheresses, les incendies, les tempêtes et les inondations sont les événements qui surviennent de temps en temps et qui sont souvent qualifiés de catastrophiques, car ils bouleversent le biotope. Si ces perturbations surviennent trop fréquemment, certains éco systèmes n’ont pas le temps de se développer. Par exemple, sur les îles balayées régulièrement par des tempêtes, les arbres ne peuvent pas pousser et l’écosystème forestier ne se développe pas.

En théorie…

3 L’écosystème, une multitude de relations

Biocénose

Biotope

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agit

sur…

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En théorie…

Écosystème ag it

it ag

154

d’autres éléments : des températures élevées entraînent de la sécheresse. Il en résulte que les écosystèmes ne sont jamais définitivement figés, mais changent au cours du temps : ils évoluent.

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Un écosystème est avant tout une relation très particulière entre le biotope et la biocénose. La biocénose a des exigences plus ou moins strictes envers le biotope, qu’elle modifie en retour : par exemple, les plantes qui colonisent un sol nu y puisent des minéraux et l’ameublissent par l’action des racines. De plus, les espèces qui constituent la biocénose s’influencent mutuellement. Il existe des relations de dépendance : par exemple, le gui (Viscum album) dépend de l’arbre qu’il parasite et de la grive draine (Turdus viscivorus) qui mange ses fruits et dissémine ses graines. Il y a aussi des relations de compétition : par exemple, des plantes exotiques introduites occupent la place de plantes indigènes. Enfin, des éléments du biotope peuvent agir sur

L’écosystème, une mécanique bien huilée ACTIVITÉ 4

L’ÉCOSYSTÈME EST LE SIÈGE D’UN FLUX DE MATIÈRE – Sélectionner les ressources utiles, modéliser

Au 1er degré, tu as étudié le régime alimentaire des êtres vivants. Essaie de te rappeler les informations acquises, aide-toi éventuellement de ton cours du 1er degré. Voici une série d’affirmations. Indique si elles sont vraies ou fausses. Dans ce dernier cas, corrige l’information erronée. a) Un herbivore se nourrit prioritairement de plantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b) Un carnivore se nourrit à la fois de plantes et d’animaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c) Un omnivore se nourrit à la fois de plantes et d’animaux.

d) Un décomposeur se nourrit de débris organiques.

e) Une plante a besoin de matières uniquement minérales pour croître, fleurir, fructifier…

f) Une plante verte a besoin de prélever des matières organiques dans l’environnement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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g) Un réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires.

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h) Un maillon est un élément d’une chaîne alimentaire ou d’un réseau trophique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

i) Un maillon d’une chaîne alimentaire représente un individu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

j) Un décomposeur dégrade les matières minérales en matières organiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

k) La matière effectue un circuit fermé partant du biotope, parcourant ensuite la chaîne alimentaire ou le réseau trophique, puis retournant au biotope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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À partir des informations recueillies, schématise le cycle de la matière en y incluant les différents niveaux trophiques et les matières minérales. Indique les transferts de matières organiques par des flèches vertes et les transferts de matières minérales par des flèches grises.

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L’écosystème, une mécanique bien huilée ACTIVITÉ 5

ASSEMBLE CEUX QUI SE RESSEMBLENT – Présenter sous une autre forme : cerner la question, utiliser des modèles, communiquer

Observez, aux pages 158 à 161, la représentation de 2 écosystèmes différents : une prairie fleurie et la savane africaine. 1) Par groupes de 3, recherchez dans diverses sources d’information le régime alimentaire des organismes au sein de leur écosystème respectif. Schématisez, à l’aide de flèches, les relations alimentaires des organismes représentés. Chaque flèche part de l’organisme consommé vers l’organisme qui le mange.

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• Relations alimentaires entre les habitants d’une prairie fleurie

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• Relations alimentaires entre les habitants de la savane africaine

157

Document 4.4 Une prairie fleurie

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 Fauvette grisette (Sylvia communis).  Épeire diadème (Araneus diadematus) capturant la syrphe Eristalis tenax.  Criquet des pâtures (Chorthippus parallelus).  Limace rouge (Arion rufus).  Chenille de livrée des prés (Malacosoma castrensis).  Crapaud commun (Bufo bufo).  Hérisson d’Europe (Erinaceus europaeus).

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L’écosystème, une mécanique bien huilée

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 Pigeon colombin (Columba oenas).  Autour des palombes (Accipiter gentilis).  Petit nacré (Issoria lathonia).  Staphylin odorant (Ocypus olens) capturant une coccinelle à sept points (Coccinella septempunctata).  Mouche morte attaquée par le mycète Entomophthora muscae.  Ver de terre Lumbricus sp.  Bolet rude (Leccinum scabrum).

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Document 4.5 La savane africaine

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4 5

 Crocodile du Nil (Crocodylus niloticus).  Buffle d’Afrique (Synceris caffer).  Impala (Aepyceros melampus).  Éléphant de savane d’Afrique (Loxodonta africana).  Girafe Masaï (Giraffa camelopardalis tippelskirchi).

160

L’écosystème, une mécanique bien huilée

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 Lion (Panthera leo).  Aigle ravisseur (Aquila rapax).  Léopard (Panthera pardus).  Gnou à queue noire (Connochaetes taurinus).

161

2) À partir des relations que vous avez mises en évidence, créez des ensembles regroupant les organismes qui occupent un même niveau trophique dans les deux écosystèmes. Vous devez justifier chacun d’entre eux par le type d’organismes dont il se nourrit. Illustrez chaque groupe par plusieurs exemples.

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Exemples

Groupe

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3) Ces groupements vous permettent de mettre en évidence les différents niveaux trophiques que l’on retrouve dans tout écosystème. Nommez-les dans un ordre logique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

162

L’écosystème, une mécanique bien huilée

ACTIVITÉ 6

GUERRE CHIMIQUE – Cerner la question, sélectionner les données utiles

Toute l’énergie nécessaire à la survie d’un organisme passe par la chaîne alimentaire. Ainsi, tout organisme est à la fois proie et prédateur et, au cours de l’évolution, une course aux armements s’est développée entre les protagonistes des chaînes alimentaires. Les animaux peuvent se camoufler, fuir, se défendre...

Adulte  et larve  de la chrysomèle du peuplier (Chrysomela populi). La flèche indique une sécrétion de toxines.

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1) Établis le réseau trophique décrit dans ces textes.

Gert Van Heghe

Les chrysomèles sont des insectes coléoptères qui vivent en groupes à la surface des feuilles d’arbres, ou de plantes herbacées. Par exemple, la chrysomèle du peuplier vit, aux stades adulte et larvaire, sur les peupliers et les saules dont elle mange les feuilles qu’elle perce de trous. Lorsque l’insecte est menacé, il expulse des gouttelettes de substances toxiques dérivées de la salicine.

Les saules et les peupliers sont des arbres que l’on rencontre dans nos régions. Ils synthétisent une toxine, la salicine, qui les protège de certains prédateurs.

Aleksandrs Balodis

Lorsque certaines plantes sont mangées par des chenilles, les feuilles, lésées par l’action mécanique des mandibules et imbibées par la salive de l’insecte, libèrent des substances volatiles qui attirent des prédateurs des chenilles. D’autres plantes attaquées produisent deux types de substances, des toxines empoisonnant leurs prédateurs et des molécules de communication provoquant la production des mêmes toxines chez les plantes voisines de la même espèce. Ainsi, les prédateurs abandonnent leurs proies et évitent les plantes voisines au risque d’être empoisonnés.

2) Comment les saules se défendent-ils contre certains prédateurs ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Comment les chrysomèles se défendent-elles contre les prédateurs ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4) Quelle hypothèse peux-tu avancer quant à l’origine du moyen de défense utilisé par les chrysomèles ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

163

4 La diversité dans les niveaux trophiques

Les êtres vivants ne peuvent maintenir leur organisation qu’en consommant matière et énergie et en les transformant. Au sein des écosystèmes, les organismes forment des chaînes trophiques ou chaînes alimentaires, où chaque maillon se nourrit du précédent. Les chaînes alimentaires sont interconnectées et constituent un réseau trophique.

Éd

iti

Même si elles sont très diversifiées, les chaînes trophiques s’organisent toutes selon un même plan. À la base des chaînes trophiques, on trouve des organismes qui ne se nourrissent pas d’autres organismes ni de matières qui en sont dérivées. Ces organismes, appelés autotrophes, sont capables de synthétiser des matières organiques à partir de matières minérales présentes dans le biotope. Ce sont essentiellement les plantes vertes, qui réalisent la photosynthèse grâce à l’énergie de la lumière qu’elles intègrent dans les matières organiques. C’est pour cette raison que le premier maillon de la chaîne trophique est appelé producteur. Les organismes hétérotrophes, incapables de synthétiser la matière organique à partir de la matière minérale, sont des consommateurs. La matière dont ils se nourrissent renferme l’énergie dont ils ont besoin. Les animaux sont l’exemple le plus connu : ils consomment des plantes et d’autres animaux. Ainsi s’élabore une chaîne débutant par les producteurs qui servent de nourriture à des consommateurs primaires, les animaux herbivores. Ceux-ci constituent, à leur tour, l’alimentation de consommateurs secondaires, les carnivores. Eux-mêmes peuvent être mangés par des consommateurs tertiaires, prédateurs de carnivores, etc. Chaque organisme produit des déchets organiques (branches et feuilles mortes, excréments, urines…) et ils ne finissent pas tous sous la dent de prédateurs ; certains meurent de vieillesse ou de maladie. Les cadavres et les déchets organiques sont

récupérés par un maillon spécifique de la chaîne trophique : les décomposeurs. Parmi ceux-ci, les détritivores réduisent les débris organiques en fragments plus petits, plus ou moins agglomérés. Ces fragments plus petits sont utilisés par d’autres décomposeurs, les transformateurs. Ce sont pour l’essentiel des mycètes et des bactéries qui dégradent la matière organique en matière minérale, c’est la minéralisation. Ils sont donc l’aboutissement de la chaîne trophique, mais peuvent aussi être la proie d’autres consommateurs.

4.1 Les vivants utilisent de la matière et de l’énergie qu’ils prélèvent dans l’environnement

En théorie…

164

Les larves grégaires de la mouche de la Saint-Marc (Bibio marci) vivent dans le sol et se nourrissent de débris végétaux ; à l’automne, ces détritivores décomposent rapidement les feuilles mortes.

De nombreuses espèces de mycètes dont la morille Morchella esculenta sont des transformateurs qui dégradent la matière organique en matière minérale.

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Éd

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6 7

8 11 9

Quelques relations alimentaires au sein d’une chênaie à fougère-aigle (Toute flèche signifie « est consommé par ».) Les espèces, outre les plantes, sont la chouette hulotte (Strix aluco ), la grive musicienne (Turdus philomelos ), la chenille () et l’imago de la phalène du bouleau (Biston betularia ), la pipistrelle commune (Pipistrellus pipistrellus ), l’Homme (Homo sapiens ), le campagnol roussâtre (Myodes glareolus ), le ver de terre Lumbricus sp. , la limace rouge (Arion rufus ), l’amanite épaisse (Amanita spissa ) et le renard roux (Vulpes vulpes ).

165

En théorie…

4 4.2 Tout écosystème est traversé par deux flux

les producteurs. Cette matière circule ensuite entre les différents niveaux de consommateurs pour arriver, finalement, aux transformateurs qui dégradent la matière organique des cadavres et des déchets organiques en matière minérale. Celle-ci peut être à nouveau utilisée par les producteurs. La chaîne trophique est donc une circulation cyclique de la matière dans un écosystème, passant de la matière minérale à la matière organique, puis de nouveau à la matière minérale.

Un flux d’énergie, dont l’origine est la lumière solaire, traverse successivement les producteurs, puis les consommateurs et les transformateurs, qui dispersent cette énergie en respirant et au travers des déchets qu’ils laissent.

Le second flux est un transfert de matière permanent dans l’écosystème. La matière minérale est transformée en matière organique par

Respiration

O 2

iti

n iq rga

Éd

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Mat ière

org an iq ue

CONSOMMATEURS

CO2

O2 Respiration

CO2

Digestion

Photosynthèse

H2 O

Respiration

Minéralisation TRANSFORMATEURS

PRODUCTEURS

H 2O

Digestion

Matière minérale

Schéma montrant le flux d’énergie (en orange) et les transferts de matières organiques (en vert foncé) ou minérales (en gris)

166

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Chaque niveau trophique d’un écosystème peut être quantifié par sa biomasse (masse totale des individus) par unité de surface. Généralement, une faible proportion de la biomasse d’un niveau est incorporée au niveau supérieur. La biomasse diminue d’un niveau à l’autre car : • le consommateur ne mange pas tous les individus du niveau inférieur ;

• la nourriture ingérée par un consommateur n’est jamais entièrement absorbée : une partie n’est pas digérée et est perdue dans les excréments ; • la matière organique consommée lors de la respiration, par les organismes de chaque niveau, retourne à la matière minérale.

Cadavres et déchets organiques

Détritivores + Transformateurs

Matière minérale provenant de la respiration et de la minéralisation

Consommateurs primaires

Matière organique Producteurs

Matière minérale provenant de la respiration

Schéma simplifié des relations trophiques, montrant les transferts de matière au sein des écosystèmes Les matières transférées sont organiques (en vert foncé) ou minérales (en gris foncé).

En théorie…

Éd

iti

Cadavres et déchets organiques

Consommateurs secondaires

t déchets organ es e iqu r v es da a C

Cons. tertiaires

167

4 ACTIVITÉ 7

HIER, AUJOURD’HUI… ET DEMAIN – Mener à bien une démarche expérimentale, identifier, observer, communiquer

Pour diverses raisons, un sol peut être mis à nu, vierge de toute couverture végétale. Pourtant, celle-ci ne tarde pas à s’installer, mais cela ne se fait pas dans n’importe quel ordre. Il existe des espèces pionnières, qui sont les premières à s’installer, suivies par d’autres espèces qui s’installent par vagues successives.

Matériel

– – – –

4 piquets bobine de ficelle décamètre ou mètre petite pelle

Pour la vasque

Pour les déterminations

– une vasque de grandes dimensions, au fond perforé de quelques trous – cailloux ou morceaux de poterie – terre de jardin (chaque élève en apportera un peu)

– guide d’identification avec clé de détermination des espèces de plantes (Flore) – loupe

Pour le carré de terrain

Travail de terrain

Éd

Mode opératoire

iti

Par groupes de 3, vous allez simuler expérimentalement ce phénomène naturel. Vous allez suivre l’évolution d’un carré de terre au cours du temps. Si la situation de votre école ne permet pas de travailler sur un carré de terrain, vous utiliserez une vasque de grandes dimensions. Peut-être les classes des années précédentes ont-elles réalisé la même expérience. Vous pourrez ainsi observer la succession des espèces de plantes sur plusieurs années. Vous allez présenter un dossier reprenant les points suivants. 1. Un dessin, une photo, une description et, si possible, l’identification des plantes classées par ordre chronologique d’apparition ; 2. L’analyse de la biodiversité végétale, c’est-à-dire le nombre d’espèces présentes ; 3. La comparaison de la biodiversité des divers carrés ; 4. Une conclusion.

1. Construction de la zone d’étude À l’endroit désigné par le professeur, délimitez un carré de 1 m de côté à l’aide des piquets et de la ficelle. Enlevez la couche superficielle du sol en éliminant soigneusement toute plante et toute racine. Si vous avez dû creuser le sol, égalisez-en la surface. Émiettez la terre en surface. Si vous utilisez une vasque, vous pouvez chauffer au préalable la terre dans un four à 160 °C, afin de disposer d’un milieu parfaitement stérile. Installez la vasque, disposez dans le fond quelques cailloux ou fragments de poterie pour assurer le drainage et remplissez de terre. Émiettez la terre en surface. 2. Suivi de la zone d’étude À plusieurs reprises pendant l’année, examinez votre carré ainsi que ceux des années précédentes, faites un relevé des espèces de plantes et conservez ce relevé afin de réaliser le dossier que vous rendrez en fin d’année scolaire.

168

L’écosystème, une mécanique bien huilée

La biodiversité d’un écosystème, c’est-à-dire la diversité des espèces présentes, assure sa stabilité : les populations se limitent les unes les autres et aucune espèce ne prolifère. Tout au plus assiste-t-on à de petites variations locales et à des oscillations des effectifs autour d’une moyenne, oscillations pouvant couvrir des périodes allant de quelques années à plusieurs centaines d’années.

D’autre part, l’invasion par de nouvelles espèces est freinée, car toutes les places sont occupées. Enfin, en cas de problème climatique ou infectieux, toutes les espèces ne sont pas sensibles.

N VA

Même au sein d’un écosystème globalement en équilibre, un micro-écosystème peut être, par nature, destiné à évoluer vers sa disparition : un hêtre mort voit se succéder une suite de décomposeurs qui exploitent les restes organiques jusqu’à épuisement.

Éd

iti

Diverses études ont montré que les écosystèmes à grande biodiversité résistent mieux aux perturbations et sont plus stables dans le temps. D’une part, la disparition d’une espèce a peu d’impact, car d’autres occupent un niveau équivalent dans le réseau trophique, ce qui préserve les prédateurs et empêche la prolifération des représentants des niveaux inférieurs.

Diverses perturbations, locales comme un feu de broussailles ou la chute d’un arbre, ou plus étendues comme un feu de forêt, un tsunami ou un changement climatique engendrent un déséquilibre et l’écosystème évolue vers un nouvel équilibre ou disparaît avant de se reconstruire.

En théorie…

5 L’équilibre des écosystèmes

La végétation d’un écosystème perturbé évolue spontanément. Cette dynamique est progressive par le jeu de la compétition entre les plantes ; la surface initiale dénudée sera finalement complètement occupée. Sur les côtes calcaires de Meuse, des plantes annuelles puis des vivaces  s’installent ici et là sur la roche mise à nu par l’activité humaine (carrière abandonnée). Une végétation herbacée recouvre ensuite complètement le sol. Cette pelouse  est lentement envahie par des buissons épars dont les fruits ailés ou comestibles sont apportés par le vent (anémochorie) ou les animaux (zoochorie). Un bois de bouleaux  apparaît ensuite. La matière organique s’accumulant progressivement au sol, la chênaie  s’installe après plusieurs décennies. Les jeunes hêtres prospèrent enfin à l’ombre des chênes, si bien qu’en grandissant, ils privent les plantules de leurs prédécesseurs de la lumière dont elles ont besoin. Finalement, la hêtraie  prospère sur ce sol calcaire.

169

Au cours du XXe siècle, le faucon pèlerin (Falco peregrinus) a failli disparaître complètement d’Europe comme d’Amérique du Nord. La contamination de ses proies par le D.D.T. en était responsable, causant une fragilité des œufs et une diminution de la fécondité. Suite à l’interdiction de cette substance et la promulgation d’une directive européenne qui assure la protection des oiseaux sauvages sur le territoire de l’Union, 200 couples nicheurs ont été repérés en Belgique en 2020.

En théorie…

Éd

iti

• Les maraîchers et les jardiniers soucieux de protéger l’environnement peuvent pratiquer les cultures associées. Au lieu de semer une seule espèce sur la parcelle et d’éradiquer les « mauvaises herbes » et les « animaux nuisibles » à l’aide d’herbicides et de pesticides qui stérilisent le sol, ils plantent plusieurs espèces les unes à côté des autres et laissent une place aux plantes adventices, « mauvaises herbes » qui ne sont plus considérées comme telles. Les besoins en engrais et en pesticides sont réduits, ce qui favorise en retour la biodiversité naturelle.

Ces études scientifiques trouvent des applications. • Nos forêts ne sont plus naturelles, elles sont jardinées. Il y eut une époque où la monoculture était favorisée : on trouvait de grandes plantations homogènes d’épicéas ou de hêtres. Les tempêtes ou les maladies trouvaient ainsi un terrain favorable à la destruction massive des arbres. La tendance actuelle est de favoriser les forêts mélangées dont les diverses espèces n’ont pas la même sensibilité aux agents perturbateurs et se protègent les unes les autres. La mixité favorise aussi l’installation d’une flore de sous-bois et d’une faune diversifiées.

170

En Europe, le faucon crécerelle (Falco tinnunculus), comme les autres espèces de rapaces, a vu ses effectifs diminuer de manière catastrophique au cours du XXe siècle, notamment suite à la banalisation des habitats (destruction des arbres et haies…) et l’utilisation de pesticides toxiques pour ces oiseaux. Du coup, les campagnols, grands destructeurs des cultures, ont proliféré, causant des ravages dans ces monocultures. En Espagne et en France, des perchoirs et des nichoirs spécifiques sont implantés depuis quelques années dans les cultures et adoptés par les faucons. L’appauvrissement de la biodiversité et les déséquilibres écologiques qu’elle entraîne, même dans un écosystème fragile, peuvent être réversibles quand des mesures adéquates sont prises.

L’écosystème, une mécanique bien huilée

ACTIVITÉ 8

COMPARONS DES SITES CONTRASTÉS – Mener à bien une démarche expérimentale, identifier, observer, communiquer

Afin de comprendre les raisons de la perte de biodiversité de certains écosystèmes, tu vas comparer deux milieux qui peuvent paraître semblables aux yeux des non-initiés, mais qui se révèlent très contrastés lorsqu’on les observe attentivement.

Matériel Biologique

– matériel pour dessiner et/ou appareil photographique – loupe – Flores et Faunes permettant, si possible, d’identifier les espèces présentes dans les écosystèmes choisis

Deux écosystèmes parmi la liste non exhaustive : – une prairie naturelle et une pelouse tondue ; – un jardin potager et une terre cultivée (monoculture) ; – un mur en béton et un vieux mur de pierres sèches ; – une berge naturelle et une berge bétonnée ou aménagée ; – une forêt mixte et une forêt de conifères ; – un parc public entretenu et un massif boisé semi-naturel ; – une haie de plantes indigènes et une haie de conifères exotiques ; – une jachère et une prairie pâturée.

Physique

Travail de terrain

Éd

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Par groupes de 2, vous allez présenter un dossier papier ou informatique reprenant les points suivants. 1. Le matériel utilisé pour mener à bien votre travail sur le terrain ; 2. Les caractéristiques des deux écosystèmes : facteurs abiotiques (situation géographique, orientation, humidité, type de sol…) ; 3. Les photos pertinentes ou les dessins caractérisant le mieux possible les deux écosystèmes ; 4. Le dénombrement et la description succincte des différents êtres vivants que vous rencontrez dans ces différents milieux, en distinguant les animaux, les plantes, les mycètes et les lichens ; 5. L’analyse de la biodiversité de ces deux milieux ; 6. La comparaison de la biodiversité de vos deux milieux ; 7. La bibliographie.

Mode opératoire

Par groupes de 2, vous allez repérer, choisir, observer, photographier, dessiner et comparer deux écosystèmes similaires, mais contrastés. Pour votre travail, vous vous limiterez sur le terrain à un espace raisonnable de : – quelques dizaines de m2 pour la forêt, la clairière, la prairie, la jachère ; – 1 ou 2 m2 pour les murs ; – quelques mètres de longueur pour les berges, la haie.

Avertissements Il convient de demander aux propriétaires les autorisations nécessaires avant d’investir les lieux tels que les prairies, les potagers, les berges… Il faut impérativement limiter au maximum le piétinement de la parcelle d’étude et le dérangement de la faune. En forêt, par exemple, les bois morts soulevés doivent être remis en place dès la fin des observations. Les organismes observés doivent être respectés : les prélèvements doivent être très limités et les animaux capturés rapidement relâchés aux endroits où ils ont été trouvés.

171

6 Le cycle du carbone

Pour satisfaire ses besoins énergétiques industriels, domestiques et de transport, l’Homme brûle du charbon et du pétrole enfouis depuis des centaines de millions d’années, ce qui libère du CO2 dans l’atmosphère. La quantité libérée annuellement peut sembler dérisoire par rapport aux réservoirs, mais l’effet cumulé depuis des années n’est pas négligeable, puisque le CO2 atmosphérique a vu sa quantité augmenter de plus de 25 % depuis 180 ans environ, début de l’ère industrielle. La planète Terre permet la vie grâce à des cycles durant lesquels la matière circule sans fin. La Terre et les vivants sont en équilibre. Cependant, la croyance que la Terre est une source inépuisable a progressivement déséquilibré cette harmonie. Il est donc plus qu’urgent de ménager notre planète, car il n’y a qu’une seule Terre. Parfois, quelques gestes peuvent améliorer les choses sans pour autant bouleverser notre vie.

Avant l’apparition de la vie sur Terre, le CO2 était, après l’H2O, le gaz atmosphérique prédominant. Depuis l’apparition du vivant, le carbone est l’objet d’un cycle court de durée inférieure à 400 ans, dont les moteurs principaux sont la photosynthèse et la respiration. Le carbone du CO2 est assimilé dans les composés organiques lors de la photosynthèse, constituant la biomasse. Il est libéré sous forme de CO2, molécule minérale, lors de la respiration.

dans les océans et les autres masses d’eau ainsi que dans le sous-sol. L’atmosphère contient par ailleurs du carbone sous forme de CO2. Des flux se font naturellement en permanence entre ces différents réservoirs de carbone, mais les quantités échangées sont proportionnellement très faibles.

Notre planète comporte de nombreux éléments chimiques, certains abondants dans l’univers comme l’hydrogène, d’autres beaucoup plus rares, comme le carbone ou le potassium. Les êtres vivants sont faits de la matière prélevée dans l’environnement ; ils la restituent, sous forme de déchets et de produits divers ou lors de leur mort, et participent ainsi au cycle des éléments, contenus tantôt dans des molécules organiques, tantôt dans des composés minéraux. Le carbone circule donc en permanence entre l’atmosphère, la biosphère, la lithosphère (croûte terrestre) et l’hydrosphère (masses d’eau).

En théorie…

Éd

iti

Les océans interviennent dans la régulation de la concentration atmosphérique en CO2. Ils l’absorbent quand sa teneur augmente et le transforment en carbonates (CO32-). À l’inverse, quand la teneur atmosphérique en CO2 diminue, les carbonates sont décomposés et du CO2 est rendu à l’atmosphère. Un processus beaucoup plus lent peut soustraire le carbone organique au cycle. Ce carbone a été progressivement enfoui dans le sous-sol lors de la fossilisation, aboutissant à la formation du pétrole et du charbon. Ce processus a connu deux périodes d’accumulation majeure qui ont débuté il y a 600 millions d’années lors de l’apparition des animaux et il y a 360 millions d’années lors du développement de la couverture végétale. Par ailleurs, l’accumulation de coquilles calcaires, des squelettes de coraux… est à l’origine de roches calcaires (carbonate de calcium). La biomasse, le charbon et le pétrole enfouis dans le sous-sol constituent des réservoirs de carbone organique. Il existe aussi des réservoirs de carbone minéral, sous forme de carbonates,

172

En hiver, 1 kg de fraises achetées en Belgique a parcouru 2 400 km et a exigé 25 fois plus de pétrole pour son transport que la même quantité produite en saison et localement.

L’écosystème, une mécanique bien huilée

Ph ot os

Atmosphère

th yn

CO2

e ès

CO2

Respiration ust Comb

Biosphère

ion

Lithosphère

Éd

iti

Fo ss ilis at

on ati m m o Cons

CO32-

Charbon Pétrole

Hydrosphère

Les réservoirs de carbone sont l’ensemble des océans, la biomasse immobilisée sous forme de charbon et de pétrole, la biomasse vivante, l’atmosphère et les roches sédimentaires. La biomasse met constamment en réserve du carbone organique et, en même temps, restitue du CO2 au monde minéral. Les océans absorbent du CO2 atmosphérique et en libèrent. Ils stockent aussi du carbone dans les roches. Par son action, l’Homme enrichit l’atmosphère en CO2. Le carbone organique est représenté en vert, le carbone minéral en gris et les perturbations humaines en rouge.

En théorie…

Cycle biogéochimique du carbone

173

Activités complémentaires SAVOIR 1) Complète la grille de mots croisés. 12

9 1

2 10

Éd

iti

11. O rganisme hétérotrophe 12. A ssociation facultative entre organismes 13. U nité fonctionnelle où vivent des organismes de manière durable 14. O rganisme qui se nourrit de cadavres et de déchets organiques 15. M ilieu de vie des organismes 16. Relation biologique durable entre deux espèces où un des organismes se nourrit, s’abrite ou se reproduit au détriment de l’autre organisme nsemble des organismes qui occupent un milieu de vie 17. E 18. M asse des organismes occupant un niveau trophique d’un écosystème ivalité entre des organismes pour accéder aux ressources limitées du milieu où ils vivent 19. R 10. A ssociation intime et durable entre des organismes appartenant à des espèces différentes 11. Ensemble des individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance féconde 12. Relation strictement alimentaire au cours de laquelle un organisme se nourrit d’un autre organisme rganisme capable de synthétiser des matières organiques à partir de matières minérales 13. O 14. O rganisme qui dégrade la matière organique en matière minérale

174

L’écosystème, une mécanique bien huilée

2) Définis les termes suivants. • FACTEUR BIOTIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• RELATION INTRASPÉCIFIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• RÉSEAU TROPHIQUE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• CHAÎNE ALIMENTAIRE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• HÉTÉROTROPHE

• DÉTRITIVORE

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Éd

3) Sélectionne les affirmations correctes. q a. Les forêts mélangées résistent mieux aux maladies que les forêts plantées d’une seule espèce. q b. Pour améliorer la production de légumes d’un potager, il faut arracher toutes les mauvaises herbes. q c. Pour protéger les cultures des ravages causés par les rongeurs, il faut favoriser la présence d’oiseaux rapaces. q d. Le fait de débroussailler soigneusement les rives d’un cours d’eau est positif pour l’écosystème. 4) En t’appuyant sur un schéma fléché, explique l’organisation d’une chaîne alimentaire incluant tous les niveaux possibles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

Éd

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5) Schématise le cycle du carbone en y plaçant les termes suivants : Atmosphère – Biosphère – Combustion – Fossilisation – Hydrosphère – Lithosphère – Pétrole – Photosynthèse – Respiration – Usine

176

L’écosystème, une mécanique bien huilée

SAVOIR SAVOIR FAIRE FAIRE 1) Recherche dans la description de l’écosystème du terril ci-dessous : a) un facteur abiotique climatique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

b) un facteur abiotique édaphique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

c) une action du biotope sur lui-même. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d) une action de la biocénose sur le biotope.

e) une action de la biocénose sur elle-même.

Éd

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Les terrils sont des milieux artificiels constitués de déchets issus de l’extraction de la houille et accumulés à proximité des charbonnages. Un relief en saillie, des pentes fortes, une grande hauteur, un substrat grossier et de couleur noire… font des terrils des milieux particuliers. Les pentes sud sont très sèches et présentent des écarts de température importants et les pentes nord sont plus fraîches et plus humides. Quelques années après le dépôt des derniers matériaux issus de l’extraction minière, apparaissent quelques plantes, le tussilage, le diplotaxe vulgaire… qui jouent un rôle important dans la fixation du substrat grâce à leur système racinaire. Avec l’installation des premiers végétaux, deux espèces animales font rapidement leur apparition sur les terrils : le lézard des murailles et le criquet bleu. Le lézard des murailles se nourrit d’araignées, de papillons, de criquets… qu’il rencontre sur son chemin. Le criquet bleu se nourrit de plantes. De manière générale, les faces exposées au nord reçoivent un maximum d’humidité et se boisent plus rapidement, tandis que celles orientées au sud, plus ensoleillées, se recouvrent de pelouses sèches.

Lézard des murailles (Podarcis muralis)

Criquet bleu (Oedipoda caerulescens)

177

2) Des expériences ont été menées sur des paramécies, organismes unicellulaires d’eau douce. Deux espèces de paramécies (Paramecium caudatum, Paramecium aurelia) sont élevées isolément dans les mêmes conditions. Le milieu de culture contient de l’eau et des flocons d’avoine sur lesquels se développent des bactéries et des levures, les proies des paramécies. On a compté le nombre de paramécies au cours du temps.

50 μm

Paramecium caudatum

Éd

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Paramecium caudatum et Paramecium aurelia sont ensuite introduites ensemble dans un milieu de culture identique et sont comptées au cours du temps.

a) Analyse les résultats obtenus lorsque les paramécies sont élevées isolément et en mélange. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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178

L’écosystème, une mécanique bien huilée

b) I nterprète ces résultats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3) Lis le texte suivant et présente schématiquement les relations entre les êtres vivants évoqués.

Éd

iti

Un campagnol roussâtre est fort occupé à se gratter suite à une irritation de la peau provoquée par la piqûre d’une tique. Il n’entend pas l’approche d’un renard roux, qui en profite pour le capturer et le tuer. Ce renard mâle s’empresse vers son terrier pour offrir le repas à sa femelle. Elle vient chercher la proie sur le seuil. Elle ne quitte qu’un court instant ses quatre renardeaux, impatients de reprendre la tétée. En repartant, le renard croise un lapin de garenne sortant de son terrier voisin, sans s’y intéresser. En effet, le renard ne chasse jamais à proximité de sa tannière.

4) Le cerf élaphe est le plus grand mammifère sauvage belge que l’on peut observer dans les forêts de feuillus et les prairies. Le cerf se nourrit essentiellement d’herbes qu’il trouve dans les prairies et complète son menu de feuilles d’arbres, de fleurs, de glands et autres fruits, selon la région dans laquelle il vit et en fonction de la saison. Sélectionne les affirmations correctes. Le cerf élaphe est : q a. un autotrophe. q e. un prédateur. q b. un hétérotrophe. q f. un commensal. q c. un consommateur. q g. un herbivore. q d. un décomposeur. q h. un carnivore.

179

iti

Éd VA N

Index

Index absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 50

équilibre des écosystèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

additif alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

aliment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

estomac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

amidon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32, 115

facteur abiotique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

amylase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40, 45

facteur biotique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

anorexie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

fèces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

appareil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

appareil digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

fermentation alcoolique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

association . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

fermentation lactique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

autotrophe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111, 164

fibres alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21, 30

bile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

flux d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

biocénose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

glucide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 28, 32

biodiversité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

glucose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32, 111, 115 gros intestin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

héliophile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

biotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

herbivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

bol alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

hétérotrophe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 164

bouche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

hormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

boulimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

hydrosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

hypertonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

cellule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

hypotonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

cellule végétale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

IMC (Indice de Masse Corporelle) . . . . . . . . . . . . . . 69

carnivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

intestin grêle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

chaîne alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, 164

kJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

chaîne trophique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

lipase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

chlorophylle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115

lipide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 28, 32

iti

cellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32, 90

lithosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

côlon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

membrane cytoplasmique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

commensalisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

métabolisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 55

compétition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143, 145

métabolisme de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

consommateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, 164

mutualisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

coopération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

cycle biogéochimique du carbone . . . . . . . . . . . . 173

nutriment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

cycle du carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

obésité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

cytoplasme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

œsophage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

décomposeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, 164

organe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

détritivore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

osmose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

Éd

chyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

parasitisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

digestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 33

paroi cellulosique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 29, 32

peptidase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

écosystème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140, 154

péristaltisme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40, 46

élément minéral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 30

phloème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

émulsifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

photosynthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111, 115

énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27, 115, 124

plaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

enzyme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

prédation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

181

sève minérale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 sève organique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 suc digestif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 suc gastrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 suc intestinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 suc pancréatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 sucrase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 symbiose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 tissu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 transfert de matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 turgescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 vacuole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 villosité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 vitamine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21, 31, 32 xylème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Éd

iti

producteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, 164 protéase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 protéine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 32 protide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20, 29, 32 pyramide alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 ration alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 relation interspécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 relation intraspécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 réseau trophique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12, 164 respiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52, 124 rôle énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 rôle fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 rôle plastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 salive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 sciaphile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 sels minéraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32, 91 sève brute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 sève élaborée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

182

Table des matières

Table des matières Comment utiliser BIO pour tous ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Les compétences terminales et savoirs requis en sciences de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Les compétences terminales et savoirs requis en sciences générales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Chapitre 1 Le vivant : ce que tu sais déjà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1 La biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 Mais qu’est-ce que le vivant ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1 Les vivants utilisent de la matière et de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 Les vivants ressentent et réagissent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Les vivants se reproduisent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 Les vivants s’adaptent et évoluent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.5 Les vivants sont constitués d’une unité fondamentale : la cellule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3 À chacun sa place, à chacun son maillon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4 Le vocabulaire relatif aux savoirs et savoir-faire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Chapitre 2 Nous sommes des consommateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Éd

iti

1 De l’assiette à la cellule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Que mange-t-on ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 On est ce qu’on mange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Les glucides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Les lipides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Les protides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 L’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Les éléments minéraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Les fibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Les vitamines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Le grand voyage des aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 La bouche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 L’œsophage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 L’estomac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 L’intestin grêle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Le gros intestin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Le dernier voyage des nutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Le sas d’entrée : l’absorption des nutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 La voie navigable : transport et distribution des nutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Les nutriments arrivent au bout de leur voyage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Comment la cellule produit-elle son énergie en l’absence de dioxygène ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Se nourrir : une question d’équilibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Les besoins énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 La santé dans l’assiette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Manger c’est bien, bien manger c’est mieux ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Les dysfonctionnements alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Les maladies liées à l’apport quantitatif en aliments ou nutriments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Les maladies liées à la nature des aliments consommés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Les maladies métaboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Activités complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16 18 25 28 28 29 29 30 30 31 33 40 40 44 44 46 50 50 51 51 54 55 57 61 64 68 69 70 71 72

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Chapitre 3 Ce sont des producteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

1 Anatomie externe d’une plante à fleurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2 Quelle est la structure des cellules végétales ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3 La plante se nourrit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.1 Quelles sont les substances minérales nécessaires à la plante ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.2 Les plantes sont ce qu’elles absorbent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.3 Le modèle de la nutrition végétale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.4 Par quels mécanismes les plantes échangent-elles des substances avec leur environnement ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4 Quel est le devenir des éléments absorbés par la plante ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 4.1 La photosynthèse chlorophyllienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.1.1 Dans quelles conditions la plante réalise-t-elle la photosynthèse ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.1.2 Pourquoi les plantes vertes sont-elles vertes ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 4.1.3 Bilan et rôle de la photosynthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.1.4 Quels sont les facteurs environnementaux qui influencent l’intensité de la photosynthèse ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.2 Comment les substances nutritives sont-elles transportées et distribuées au sein de la plante ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 4.3 Utilisation des substances nutritives par la plante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 4.4 Le bilan des échanges gazeux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Activités complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

Chapitre 4 L’écosystème, une mécanique bien huilée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

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Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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iti

1 Les êtres vivants vivent dans des écosystèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 L’écosystème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Les relations entre les êtres vivants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Les relations intraspécifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Les relations interspécifiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Pourquoi les organismes s’installent-ils dans un endroit plutôt que dans un autre ? . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Le sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 L’eau, un autre milieu de vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 La lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Les perturbations du biotope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 L’écosystème, une multitude de relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 La diversité dans les niveaux trophiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Les vivants utilisent de la matière et de l’énergie qu’ils prélèvent dans l’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Tout écosystème est traversé par deux flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 L’équilibre des écosystèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Le cycle du carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Activités complémentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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134 140 143 143 145 152 152 152 153 154 154 164