Introduction

Questions à résoudre :

• Quelle est la nature des gaz respiratoires échangés entre l’être vivant et son milieu de vie ?
• Comment peut-on mettre en évidence expérimentalement les échanges respiratoires ?
• Quelles sont les structures et les organes qui permettent aux êtres vivants de respirer dans des milieux différents ?

Les échanges gazeux respiratoires entre l’être vivant et son milieu de vie

Manipulation 1 : Pour mettre en évidence la nature du gaz rejeté par l’homme au cours de la respiration, on réalise la manipulation représentée dans le document ci-dessous.

Déduction : Au cours de la respiration, l’homme rejette le dioxyde de carbone (CO₂).

Manipulation 2 : Pour mettre en évidence la nature du gaz inspiré par l’homme au cours de la respiration, on réalise la manipulation représentée dans le document ci-dessous. L’homme réalise des mouvements d’inspiration et d’expiration, et on mesure la quantité de dioxygène dans l’air inspiré et dans l’air expiré grâce à un dioxymètre.

Synthèse : L’homme respire dans son milieu de vie : il consomme le dioxygène (O₂) et rejette le dioxyde de carbone (CO₂).

Manipulation : Pour mettre en évidence les échanges respiratoires chez une plante aérienne verte, on réalise l’expérience représentée dans le document ci-dessous. On place une plante verte dans une cloche opaque (pour éviter le phénomène de la photosynthèse) en présence d’une quantité d’eau de chaux, et on mesure la quantité de dioxygène dans la cloche au début et à la fin de l’expérience.

1. Analyse des résultats :

• Au début : l’eau de chaux est limpide et la quantité de dioxygène est normale (20,9 %).
• À la fin : l’eau de chaux devient trouble et la quantité de dioxygène diminue à 17,2 %.

2. Explication :

• La diminution de la quantité de dioxygène est due à son absorption par la plante.
• L’eau de chaux se trouble à cause du dioxyde de carbone rejeté par la plante verte.

3. Conclusion : Les végétaux verts sont des êtres vivants qui respirent à l’obscurité : ils absorbent le dioxygène et rejettent le dioxyde de carbone.

Manipulation : Dans un aquarium contenant de l’eau en absence de poisson, on relie un dioxymètre et on ajoute une quantité d’eau de chaux. Dans la deuxième manipulation, on réalise la même expérience mais en présence d’un poisson vivant dans l’aquarium.

1. Comparaison des résultats :

• Expérience témoin : la quantité de dioxygène reste stable et l’eau de chaux reste limpide.
• Expérience test : la quantité de dioxygène diminue et l’eau de chaux se trouble.

2. Conclusion : Les poissons respirent dans l’eau en absorbant le dioxygène (O₂) dissous dans l’eau et en rejetant du dioxyde de carbone (CO₂).

Bilan 1 :

• Les végétaux comme les animaux respirent : ils absorbent du dioxygène dans le milieu et y rejettent du dioxyde de carbone.
• Ces échanges gazeux sont réalisés en permanence par tous les êtres vivants dans leur milieu de vie.
• Ces êtres vivants ne vivent pas dans le même milieu. Il existe deux milieux de vie possibles : le milieu aérien et le milieu aquatique.

Les organes respiratoires chez certains êtres vivants

Questions :

1. Légender les éléments des figures (1, 2, 3).
2. Décrire le trajet de l’air dans l’appareil respiratoire en citant les organes traversés.
3. Quelles sont les caractéristiques qui en font une surface d’échange efficace entre l’air et le sang ?

Éléments de réponse :

1. Voir le document.
2. Le poumon est l’organe responsable de la respiration chez l’Homme. L’air inspiré entre par les cavités nasales, passe par la trachée, les bronches, puis les bronchioles, et arrive enfin aux alvéoles où se font les échanges gazeux respiratoires avec le sang.
3. Les caractéristiques qui facilitent les échanges entre les alvéoles et le sang sont l’existence d’un réseau important de vaisseaux sanguins et d’une paroi très fine permettant le passage des gaz respiratoires.

Conclusion :

L’Homme, comme les mammifères, dispose de poumons qui lui permettent de respirer dans l’air. Au cours des mouvements respiratoires, l’air inspiré est appauvri en dioxyde de carbone et enrichi en dioxygène, et inversement pour l’air expiré. C’est la respiration pulmonaire.

Conclusion :

Les voies respiratoires du criquet sont : les stigmates, les trachées et les trachéoles. Un échange direct se produit entre les trachéoles et les organes, ce qui permet d’enrichir les organes en dioxygène (O₂) et de les débarrasser du dioxyde de carbone (CO₂).

Questions :

1. En vous basant sur les documents précédents, décrivez le trajet de l’eau dans le corps du poisson.
2. Comparez l’état de l’eau entrant par la bouche avec l’état de l’eau sortant par les ouïes.
3. Déduisez les organes responsables des échanges respiratoires chez le poisson.

Éléments de réponse :

1. L’eau entre par la bouche, passe par les branchies et sort par les opercules (ouïes) du poisson.
2. L’eau entrant par la bouche est riche en O₂, alors que l’eau sortant par les ouïes est riche en CO₂.
3. On déduit que les échanges respiratoires chez le poisson s’effectuent au niveau des branchies, localisées sous les opercules.

Question : D’après vos observations des figures 3 et 4, déduisez les caractéristiques qui font des branchies de très bonnes surfaces d’échanges.

Réponse : Trois caractéristiques font des branchies de très bonnes surfaces d’échange entre l’eau et le sang :

• Elles sont très fines.
• Elles possèdent de très nombreux filaments branchiaux, ce qui leur confère une grande surface d’échange.
• Elles sont constituées de très nombreux vaisseaux sanguins.

Conclusion :

Pour respirer dans l’eau, les animaux possèdent des branchies. Le rôle des branchies est d’assurer la fonction respiratoire chez les animaux aquatiques (poissons…) : prélever l’O₂ présent dans l’eau et rejeter du CO₂. Les animaux aquatiques possèdent donc une respiration branchiale.

Synthèse :