La respiration des êtres vivants

1.1/ Définitions

A partir de nos connaissances des années précédentes nous avons pu revoir quelques définitions.

Milieu : un espace de dimensions plus ou moins grandes, à l’intérieur duquel les conditions de vie sont relativement homogènes (ne changent pas).

Respiration : on inspire de l'air avec du dioxygène (O₂) et on expire de l'air avec du dioxyde de carbone (CO₂). 

Air : c'est un mélange de gaz. il est constitué de:

Dioxygène (O₂) 21%

Diazote (N₂) 78%

Dioxyde de carbone (CO₂) 0,03%

Autres gaz dont, polluant, mais aussi Argon, Xenon, Helium, Krypton, Méthane, vapeur d'eau etc …

Nous avons aussi vu qu'il peut y avoir de l'air dans l'eau et que les poissons ne font pas de bulles quand ils respirent. 

 

1.2/ La respiration des êtres vivants.

La respiration est un échange gazeux, c'est commun à tous les être vivants. On peut respirer de différentes façons:

- Par les poumons - respiration aérienne

- Par les branchies - respiration aquatique

- Par les trachées - respiration aérienne

- Par la surface (peau) 

La respiration c'est le fait d'inspirer (faire entrer de l'air) et d'expirer (rejeter de l'air). La respiration c'est un échange gazeux. Lors de la respiration on va consommer du dioxygène et rejetter du dioxyde de carbone. Dans la respiration on rejette de l'air enrichi en dioxyde de carbone.

La respiration s'accompagne de mouvements respiratoires chez les animaux.

1.2.1/ la respiration des végétaux

Hypothèse : On pense que les végétaux respirent.

Expérience : Dans une enceinte fermée, on va mettre un bécher contenant de l'eau de chaux et un végétal. Puis on va laisser en place pendant 1h30, pour voir si il y a une modification.

Schéma de l'expérience : (voir ci-contre)

Résultats : (voir ci-contre). 

Observations : On observe qu'après 2h30 l'eau de chaux s'est troublée uniquement dans l'enceinte contenant la carotte. Il n'y a pas eu de modification dans l'enceinte vide (contrôle) et dans l'enceinte contenant un végétal vert, en présence de lumière.

 En absence de lumière, l'eau de chaux s'est troublée dans l'enceinte contenant le végétal vert et celle contenant la carotte. Dans l'expérience contrôle il n'y a  pas de modification de l'eau de chaux.

Interprétations : On sait que l'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone. Donc la carotte a rejeté du dioxyde de carbone. Donc les végétaux respirent dans le noir, mais pourquoi pas pendant le journée (voir l'explication plus bas).

Conclusion : Les végétaux respirent.

Cas particulier des végétaux verts. Les végétaux verts transforment le dioxyde de carbone en dioxygène en présence de soleil. Cette réaction s'appelle la photosynthèse. C'est à cause de cette réaction que nous ne voyons pas respirer les végétaux verts. Pour voir respirer les végétaux verts nous devrions refaire la même expérience que ci-dessus, mais en absence de lumière. Ainsi nous pourrions voir que les végétaux respirent.

 

1.2.2/ Les échanges gazeux entre un mammifère et l'air.

Hypothèse : On pense que si la souris respire, elle va consommer du O₂ et recracher du CO₂

Expérience : On va mettre une souris dans une enceinte fermée avec une sonde pour mesure la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone. On fera la même expérience dans une autre enceinte pour contrôler qu'il n'y a pas de modifications. Puis on va laisser les enceintes fermées pendant 15-20 minutes.

Schéma de l'expérience : (voir ci-contre)

Résultats : (voir ci-contre et tableau ci-dessous). On observe que la souris est toujours vivante à la fin de l'expérience. Que sa poitrine continue de se lever et de se baisser. La quantité de dioxygène (mesurée par un oxymètre) a diminué dans l'enceinte tout au long de l'expérience et que l'eau de chaux s'est troublée dans l'enceinte avec la souris, alors qu'il n'y a pas de modifications dans l'enceinte sans la souris.

temps (min)	0	1	2	3	4	5	7	8	9	10
% O2	20.9	20.4	19.9	19.5	19.3	19.0	18.4	18.0	17.8	17.4

Interprétation : On sait que la respiration s'accompagne de mouvement de la poitrine, que l'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone et que la respiration consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone.

Conclusion : Lors de la respiration la souris prélève du dioxygène dans le milieu et rejette du dioxyde de carbone. 

 

1.2.3/ les échanges gazeux entre un poisson et l'eau.

On sait que dans l'eau il peut y avoir des gaz disout (cas de la bouteille d'eau pétillante ou de soda). On sait que la respiration est un échange gazeux. Donc si le poisson respire on doit pouvoir mettre en évidence les échanges de gaz comme nous l'avons fait pour les mammifères et les végétaux.

Hypothèse : On pense que si la souris respire, elle va consommer du O₂ et recracher du CO₂

Expérience 1 : On va mettre un poisson dans un aquarium, sans moyen d'oxygénation de l'eau (plante verte ou pompe), on va prélever de l'eau au moment de l'introduction du poisson, puis 10 minutes après son introduction. Dans les échantillons d'eau prélevé on va ajouter de l'eau de chaux.

Expérience 2 :On place un poisson dans une enceinte fermée avec une sonde pour mesure la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone. On fera la même expérience dans une autre enceinte, sans poisson, pour contrôler qu'il n'y a pas de modifications. Puis on va laisser les enceintes fermées pendant 10 minutes.

Schéma de l'expérience : (voir ci-contre, attention l'expérience contrôle n'a pas été dessinée)

Résultats : (voir ci-contre). On observe que le poisson est toujours vivant à la fin de l'expérience. La quantité de dioxygène (mesurée par un oxymètre) a diminué dans l'enceinte tout au long de l'expérience et que la quantité de CO₂ mesuré a augmenté. Dans l'expérience 1, l'ajout d'eau de chaux ne trouble pas l'eau au temps 0 minutes alors qu'elle la trouble au temps 10 minutes.

Interprétation : On sait que l'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone et que la respiration consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone.

temps (min)	0	1	2	3	4	8	10	14	17	19	22
O2 (mg/L)	5.4	5.2	5.0	4.8	4.6	4.4	4.4	4.1	3.8	3.6	3.3

Conclusion : Lors de la respiration poisson prélève du dioxygène gazeux dissous dans l'eau et rejette du dioxyde de carbone dissout dans l'eau.

Les mouvements respiratoires chez le poisson sont visibles mais ils ne se décomposent pas de la même façon que pour les mammifères. Le poisson va ouvrir la bouche avec les opercules* fermés, puis va fermer la bouche et ouvrir les opercules.

*Opercules : région mobile située au dessus des ouies.

1.2.4/ les échanges gazeux entre un insecte et l'air.

Les insectes sont des êtres vivants, donc, par définition ils repirent. Mais comment les insectes respirent? observe t-on des mouvements respiratoires?

Hypothèse : On pense que si les insectes respirent, ils vont consommer du O₂ et rejeter du CO₂

Expérience : On va mettre des sauterelles dans une enceinte fermée avec une sonde pour mesure la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone. On fera la même expérience dans une autre enceinte pour contrôler qu'il n'y a pas de modifications. Puis on va laisser les enceintes fermées pendant 15-20 minutes. Chaque enceinte est reliée par un tube fin à de l'eau colorée pour vérifier si le volume d'air a été modifié.

Schéma de l'expérience : (voir ci-contre)

Résultats : (voir ci-contre). On observe que les sauterelles sont toujours vivantes à la fin de l'expérience. La quantité de dioxygène (mesurée par un oxymètre) a diminué dans l'enceinte tout au long de l'expérience et que l'eau de chaux s'est troublée dans l'enceinte avec les sauterelles, alors qu'il n'y a pas de modifications dans l'enceinte vide. Le niveau de l'eau colorée a monté dans le tube relié a l'enceinte contenant les sauterelles alors qu'on n'observe pas de modification du niveau d'eau coloré dans le tube relié à l'enceinte témoin. On observe que le taux de dioxyde de carbone a augmenté et que l'eau de chaux s'est troublée.

Interprétation : On sait que l'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone et que la respiration consomme du dioxygène et produit du dioxyde de carbone. 

On sait que lorsque le volume d'air diminue dans une enceinte fermée la pression diminue. On sait que l'eau colorée peut être utilisée comme indicateur de la pression.

Conclusion : Lors de la respiration les sauterelles prélèvent du dioxygène dans l'air et rejette du dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone étant piégé dans l'eau de chaux, le volume d'air dans l'enceinte diminue faisant monter le niveau d'eau colorée. Les insectes respirent donc comme tous les autres êtres vivants que nous avons testé.

 

1.3/ La respiration des êtres vivants.

On a appris en classe de 6^ème que les êtres vivants étaient définis par leur respiration. Dans ce chapitre nous avons pu démontré que divers types d'êtres vivants, très différents entre eux respirent. Nous avons donc prouvé que les êtres vivants respirent et que la définition que nous avions apprises est juste.

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