La respiration en milieu aquatique

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Véronique Doré, professeur des Ecoles Mise à disposition au service pédagogique de La Cité de la Mer. Mel. [email protected] Tel. 02 33 20 26 37 Fax. 02 33 20 26 27

Service pédagogique : contactez Isabelle Roux de 9h à12h et de 14h à 18 h du lundi au vendredi inclus. Mel. [email protected] Tel. 02 33 20 26 35 Fax. 02 33 20 26 27

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��))))��, �� , �� , �� , �� &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&''''----1. I.O 2002 – éléments des nouveaux programmes 2. Objectifs notionnels 3. Objectifs méthodologiques

a. Dans le pavillon des expositions permanentes (P.E.P) b. En atelier

��....* �� * �� * �� * �� &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&''&&&&&&&&&''&&&&&&&&&''&&&&&&&&&''&&&&/0/0/0/0 1. L’influence des caractéristiques physiques du milieu sur la respiration 2. Différents modes de respiration

a. La respiration en milieu aquatique • Les mouvements respiratoires • Le système branchial • La respiration se traduit par des échanges gazeux • L’utilisation de l’oxygène dissous dans l’eau

b. La respiration bimodale

�1 �1 �1 �1 .... 2 �3 # �� 4 ��2 �3 # �� 4 ��2 �3 # �� 4 ��2 �3 # �� 4 ��&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&////5555

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�� !!!!" �� # �� # �� $ # % � ��# �� La découverte du vivant stimule la curiosité des élèves de la maternelle au CM2. L’un des objectifs du Plan de Rénovation des Sciences et de la Technologie à l’Ecole (P.R.E.S.T.E) pour le cycle 3 est de mettre en place une véritable démarche expérimentale d’investigation en référence au modèle pédagogique dit par « investigation-construction » se caractérisant par l’articulation de trois types d’activités : � des activités fonctionnelles à caractère ouvert et débouchant sur une

problématique : donne lieu à des apprentissages spontanés � des activités de résolution de problèmes pendant lesquelles l’élève est placé

en situation de recherche : apprentissages heuristiques � de activités de structuration pour faire une synthèse des résultats obtenus :

apprentissages systématiques Les outils nécessaires à cette démarche : � faire un état des lieux conceptuels en faisant émerger les conceptions

initiales des élèves � analyser ces premières représentations pour repérer les obstacles (les

idées qui font barrage) à la construction du savoir en question � mettre en place des temps de confrontation : individuel, collectif, par rapport

à l’objet du questionnement, par rapport au modèle élaboré individuellement et collectivement

� bien expliquer ce que l’on attend de l’élève, la tâche qu’il doit remplir dans le projet d’activité

� mettre l’élève en situation de recherche active demandant une véritable mobilisation cognitive pour le convaincre que ses conceptions ne sont pas pertinentes face au problème posé et qu’il peut les faire évoluer.

Quel que soit le thème abordé, il est essentiel de connaître avant de définir des objectifs d’apprentissage, les connaissances, les questions, les façons de raisonner, les cadres de référence des élèves sur le sujet choisi. Il sera alors plus facile d’anticiper sur leurs réactions pour mettre en place des situations pédagogiques visant à faire évoluer leurs conceptions initiales sur le concept de vie. D’après des enquêtes réalisées auprès des élèves de cycle 3, l’analyse des conceptions initiales fait apparaître que le concept de vie dans le monde animal est en général acquis (les critères de mouvement sont augmentés de ceux de nutrition, d’échanges gazeux, de reproduction, d’évolution et de transformation, d’irréversibilité de la mort) alors qu’il l’est plus difficilement pour le monde végétal (ex : l’arbre en hiver reste non-vivant). Les conceptions anthropomorphiques disparaissent mais les astres sont parfois encore « vivants » car ils sont en mouvement.

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Pour les élèves de l’école primaire, le concept du vivant est par conséquence loin d’être construit : il évolue de façon progressive et cela demande du temps.

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/'/'/'/' � � ��# � �� # � �� # � �� # � ��Il est conseillé de faire émerger les conceptions* des élèves selon différentes méthodes* faisant appel à des approches plus ou moins ouvertes et distinguant démarches individuelles ou collectives, orales ou écrites :

• par un entretien ouvert individuel :

- Pour toi qu’est-ce que la respiration ? - Que signifie respirer ? Qui respire ? Est-ce que tous les êtres vivants respirent de la même façon ? - Est-ce que l’homme peut respirer sous l’eau ?

• par un test graphique individuel : dessins, schémas • par un test individuel sur la signification de mots-clés : respiration aérienne,

respiration aquatique, branchies, poumons, dioxygène, dioxyde de carbone…

• par photo-langage : verbalisation à l’aide d’images illustrant le mieux la notion à étudier

• par un entretien collectif suite à un travail de groupe • à l’aide d’un questionnaire écrit « le Qsort » : l’enseignant élabore une

série d’affirmations écrites parmi lesquelles l’élève va faire un choix et un classement, le QCM, le vrai/faux, le oui/non

Faire émerger les conceptions, les opposer en formulant des questions, apporter des documents contenant des informations ne suffit pas : il faut que l’élève apprenant soit confronté à des réalités authentiques (confrontations authentiques) comme l’observation du réel, l’information, mais aussi l’enseignant, l’avis d’un scientifique, les autres élèves de la classe… pour le convaincre que ses conceptions ne sont pas pertinentes par rapport au problème posé. Viennent ensuite différentes étapes pouvant se résumer de la façon suivante :

• Recueillir ces conceptions sous forme de trace écrite (tableau, dessin, ..)

• Faire prendre conscience des différentes représentations, en débattre en groupe

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• �� !��"�� • Elaborer un projet d’activités pour répondre aux questions

soulevées Il semble également nécessaire de :

� Garder une trace de ces premières conceptions � Prendre en compte les obstacles à l’apprentissage (les idées qui

font barrage) � Mesurer l’écart entre les conceptions initiales et les objectifs à

atteindre en fin d’apprentissage � Mettre en place des situations d’apprentissage en cohérence

avec le projet défini � Mesurer l’écart entre les conceptions initiales et le nouveau

savoir construit

6 ' � �� # � �� # � �� # � �� # � ��Les élèves seront porteurs d’un projet d’apprentissage. Grâce au projet négocié au préalable en classe, les élèves se déplaceront à La Cité de la Mer en visiteurs avertis et actifs. Ils seront placés en situation de résoudre un problème posé, ce qui correspond à une phase de mise à l’épreuve dans le dispositif d’apprentissage. Il s’agit d’une phase de confrontation « authentique » avec le réel et avec l’information disponible dans l’exposition. Les élèves viennent vérifier leurs hypothèses, répondre à leurs questions voire reposer de nouveaux problèmes d’où une motivation accrue pendant la visite.

( '( '( '( ' � �� 7 # � �� 7 # � �� 7 # � �� 7 # � ��Les activités en classe permettront de structurer des connaissances nouvellement acquises (schématisation des échanges respiratoires en milieu aquatique, bilan des diverses vérifications faites pendant la visite...) Voici une liste non exhaustive de prolongements possibles qui pourront faire l’objet de nouveaux questionnements : � Comparer respiration aquatique et respiration aérienne � L’adaptation de l’Homme à la plongée � Les effets de la pollution de l’eau sur la vie aquatique � La respiration des végétaux dans les deux milieux air et eau � L‘occupation des milieux en fonction des besoins en dioxygène dissous dans

l’eau NB : Les conceptions des enfants n’étant bien sûr pas définies, la problématique sur laquelle nous nous proposons de travailler peut être réécrite. Elle reste cependant axée autour de la comparaison entre la respiration aérienne et aquatique et du problème de la respiration de l’homme sous l’eau ou de l’adaptation de l’homme à la plongée.

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En référence aux dernières Instructions Officielles, l’étude de la nutrition animale fait appel à :

• l’observation des manifestations du vivant • l’adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu

« L’enseignement des sciences et technologie à l’école vise la construction d’une représentation rationnelle… du vivant par l’observation, puis l’analyse raisonnée de phénomènes qui suscitent la curiosité des élèves » La notion de respiration peut être étudiée à plusieurs niveaux de formulation. Pour le cycle 3 (élèves de 8 à 11ans), nous retiendrons : � sous l’angle des manifestations extérieures des mouvements respiratoires,

puis des organes mis en cause dans ces mouvements : c’est l’aspect mécanique de la respiration

� en fonction des échanges gazeux qui se font par l’intermédiaire du sang : c’est l’aspect physico-chimique

� au niveau cellulaire en faisant intervenir le combustible énergétique alimentaire : c’est l’aspect cellulaire

Au CE2, elle sera présentée comme un phénomène généralisé à tous les animaux et lié à un besoin en dioxygène. Au CM, elle est intégrée au rôle du sang dans le transport des gaz.

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6 '6 '6 '6 ' � 3 9 ��: ��# �� 3 9 ��: ��# �� 3 9 ��: ��# �� 3 9 ��: ��# �� Les I .O permettent d’énoncer des objectifs à priori qui seront reformulés après l’analyse des conceptions et le repérage des obstacles en objectifs d’apprentissage plus adaptés : � de prendre conscience que la respiration se caractérise par des échanges

gazeux entre le corps et le milieu extérieur � de savoir situer et représenter les différentes parties de l’appareil respiratoire � de mettre en relation rythme respiratoire, rythme cardiaque et activité � d’établir le rôle du sang en tant que transporteur des gaz de la respiration (et

de déchets cellulaires)

Les caractéristiques du milieu déterminent les conditions de la respiration La répartition des êtres vivants dans un milieu dépend des caractéristiques du milieu Il en résulte que les notions visées sont les suivantes : � tous les êtres vivants respirent : la respiration est donc une fonction vitale � il existe deux types de respiration : aérienne et branchiale � chacune fait intervenir des organes particuliers � tous les êtres vivants respirent � les mouvements respiratoires sont visibles chez certains animaux comme

chez l’homme � les animaux à respiration aquatique utilisent l’oxygène dissous dans l’eau � le sang a un rôle de transporteur d’oxygène

( '( '( '( ' � 3 9 ��: �� 4 �� # �� 3 9 ��: �� 4 �� # �� 3 9 ��: �� 4 �� # �� 3 9 ��: �� 4 �� # �� • traiter une information complexe comprenant du texte, des images, de

tableaux, des schémas • trouver sur internet des informations scientifiques simples • mettre en relation des données et faire une relation schématique et

l’interpréter • observer de façon réfléchie • mettre en relation des observations réalisées et des savoirs que l’on trouve

dans une documentation • prendre des notes lors d’une visite à la suite d’une observation, d’une

expérience • rédiger un compte rendu d’expérience ou d’observation (texte à statut

scientifique) intégrant schéma d’expérience ou dessin d’observation • formuler des questions pertinentes à propos d’une situation d’observation ou

d’expérience • participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances

scientifiques • utiliser un vocabulaire scientifique précis

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' ' ' '� �# �� # # �� 8 �� ; � '� '� <� �# �� # # �� 8 �� ; � '� '� <� �# �� # # �� 8 �� ; � '� '� <� �# �� # # �� 8 �� ; � '� '� < Déroulement : thématique sur site suivie ou non d’un atelier Le problème peut être posé de la façon suivante : Comment respirent les êtres vivants sous l’eau ? Support d’exposition : le milieu récifal (grand aquarium), les espèces communes de nos côtes (bassin ouvert), d’autres espèces tropicales Première partie de la thématique du livret élève : ‘J’observe l’homme’ Espace concerné : Niveau 2 : prouesses et limites de la résistance humaine et le défi de la plongée Réponses aux questions :

1) L’homme a besoin d’un équipement pour plonger car il ne peut respirer sous l’eau.

2) La bouteille contient de l’air comprimé (ou un mélange gazeux) et le détendeur lui permet d’utiliser l’air contenu dans la bouteille

3) Le dioxygène Deuxième partie de la thématique du livret élève : ‘J’observe les poissons’ Espace concerné : Niveau 2 et 1 : les aquariums Pour répondre aux questions, les élèves devront développer leur sens de l’observation et prélever des informations sur les panneaux d’exposition. Les élèves pourront observer : � Les mouvements respiratoires des poissons du grand aquarium ainsi que

ceux de la murène, du poisson trompette, du mérou, du poisson hirondelle… � Les mouvements des fentes branchiales chez le requin Pointe Noire qui se

déplace sans cesse pour ventiler ses branchies, à la différence du requin tapis (très mimétique) qui peut rester posé sur le fond car il possède des muscles branchiaux qui lui permettent de créer un mouvement d’eau suffisant pour se ventiler.

� Les mouvements des appendices du crabe araignée (du Japon) pour créer un courant d’eau dans les branchies.

� La photo du spirographe avec son panache de branchies externes qui lui sert à respirer et à se nourrir.

� Le schéma des fentes branchiales de la roussette qui est un requin de nos côtes.

Réponses aux questions :

1) schéma à compléter

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2) Oui, car ce sont des êtres vivants 3) Les opercules (les ouÏes) et la bouche 4) Ils sont réguliers, ils sont rythmés, ils sont alternatifs 5) Il crée un courant d’eau 6) Ils se ferment 7) Ils s’ouvrent pour faire ressortir l’eau 8) Le résumé pourra s’écrire en classe. En voici une proposition :

Les poissons respirent dans l’eau car ils sont vivants. Les poissons ouvrent la bouche pour faire un courant d’eau. Quand la bouche se ferme, l’eau ressort par les opercules. Ces mouvements sont rythmés et alternatifs.

Troisième partie de la thématique du livret élève : ‘Je recherche des informations’ Espace concerné : niveau 0 Les élèves devront rester quelque temps devant le panneau « Respirer la mer » pour répondre aux questions posées puis se dirigeront ensuite vers les aquariums Réponses aux questions :

�� Je vois des branchies �� Les branchies �� Pour « respirer la mer », les poissons forcent un courant d’eau à balayer

leurs branchies. Grâce à leurs branchies, ils peuvent utiliser l’oxygène dissous dans l’eau.

�� Non �� On voit des fentes branchiales � C’est un animal avec des branchies visibles. �� Schéma avec sens de circulation de l’eau � La baleine et le phoque – des poumons �� Non 10) Ils respirent à l’aide de branchies 11) Respiration aérienne - homme- baleine- dauphin-oxygène de l’air –poumons Respiration aquatique - poisson- branchies- moule- crabe-oxygène de l’eau

12) Le résumé pourra s’écrire en classe. En voici une proposition : Sous les opercules, les branchies sont balayées par un courant d’eau qui circule de la bouche vers les ouïes. Grâce à elles, le poisson peut utiliser l’oxygène de l’eau. Certains poissons n’ont pas d’opercules. Ils ont des fentes branchiales comme les requins. D’autres animaux ont des branchies : les crabes, les vers spirographes… Certains animaux marins (baleine, phoque) ne respirent pas dans l’eau : ils plongent en apnée. Ils respirent en surface grâce à leurs poumons. La respiration dans l’eau, c’est la respiration aquatique. La respiration dans l’air, c’est la respiration aérienne.

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Qu’elle soit aérienne ou aquatique, la respiration revient à prélever de l’oxygène dans l’air ou dans l’eau. Du point de vue de la disponibilité de l’oxygène, ces deux milieux présentent des caractéristiques physiques tout à fait différentes. La concentration de l’oxygène dans l’eau est 30 fois inférieure à celle dans l’air. Il diffuse moins rapidement et y est donc moins disponible. Pour y remédier, les surfaces d’échanges entre le milieu cellulaire et le milieu extérieur sont augmentées ce qui rend l’oxygène plus rapidement disponible pour les animaux à métabolisme élevé.

Dans la respiration branchiale, la surface de l’épithélium est plus facilement ventilée que dans les systèmes de respiration aérienne ce qui diminue d’autant plus l’accumulation de CO2 au niveau de l’échangeur, en l’occurrence le sang.

6 '6 '6 '6 '��: : � � �� : : � � �� : : � � �� : : � � �� Certains êtres vivants vivent dans l’eau mais ont une respiration aérienne : c’est le cas des cétacés, des phoques, … Quant aux végétaux, les échanges respiratoires sont analogues. Tous les êtres vivants respirent : la respiration est une fonction biologique donc un des critères biologiques de classement du monde vivant. Dans bon nombre de cas, les échanges O2/CO2 entre un organisme et son environnement mettent en jeu des organes spécialisés.

Les différents types d'organes respiratoires vont intervenir dans des systèmes dits branchiaux, cutanés, pulmonaires ou *trachéens.

1. Les systèmes branchiaux et cutanés interviennent dans une respiration aquatique

2. Les systèmes pulmonaires et trachéens dans une respiration aérienne bien que les trachées puissent également servir aux échanges O2/CO2 en milieu aquatique chez certaines espèces d'insectes retournées à l'eau

*Chez les trachéates (Arthropodes qui respirent par des trachées comme les insectes), la trachée est un tube étroit qui débouche à l’extérieur par un stigmate et dont les ramifications apportent directement de l’oxygène de l’air aux cellules, et aux organes.

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(« Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire », R. Tavernier – Editions Bordas – page 87)

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Ils peuvent s’observer facilement chez certains animaux comme les poissons osseux (poissons « classiques », ex : le mérou) qui ont un système à cavité operculaire : la bouche et les opercules travaillent en alternance. Dans un premier temps, l’ouverture de la bouche (cavité bucco-pharyngienne) permet une entrée d’eau puis dans un second temps, l’ouverture de l’opercule simultanément à la fermeture de la bouche et la sortie d’eau par les ouïes. Un système de valvules buccales plus ou moins visibles de l’extérieur, jouant le rôle de clapets anti-retour, empêche l’eau de ressortir par la bouche et la propulse vers les branchies.

Chez les poissons, les mouvements d’eau vont de la bouche aux orifices branchiaux.

Les mouvements d’eau font intervenir le jeu de contractions musculaires engendrant des variations de pression entre la cavité bucco-pharyngée et la cavité operculaire, d’où une efficacité ventilatoire supérieure.

� Cependant, chez certains poissons, ce système ne permet pas une ventilation suffisante lorsque la demande en oxygène augmente, en cas de nage rapide notamment. Ces espèces pratiquent alors une ventilation "forcée".

A partir d'une certaine allure de nage, les mouvements ventilatoires spécifiques cessent, le poisson ouvre la bouche et l'eau est "forcée" sur les branchies par la vitesse de déplacement. Ce système est pratiqué particulièrement par les grandes espèces pélagiques à nage relativement rapide. Certains thons et requins sont d'ailleurs incapables de survivre s'ils n'ont pas la possibilité de nager à une vitesse suffisante. Ce système permet d’assurer un apport en oxygène adéquat.

Vous pourrez observer que le requin de récif à Pointe Noire (niveau 0) (Carcharinus melanopterus) nage sans cesse bouche ouverte pour assurer une circulation d’eau car il ne possède pas de musculature suffisante au niveau des fentes branchiales.

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Chez les poissons cartilagineux (ex : requins, raies) et chez les lamproies qui n’ont pas d’opercule, l’eau ressort par des fentes branchiales.

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La structure qui intervient le plus dans la respiration aquatique est la branchie. Mais il est à noter que bon nombre d’invertébrés aquatiques ne possèdent aucune structure spécifique et que les échanges se font au niveau des *téguments *un tégument est un tissu qui constitue l’enveloppe du corps d’un animal (peau, écailles, ...)

Chez les animaux fixés (ex : anémones, ...) le renouvellement de l’oxygène est assurée par l’agitation naturelle des eaux (vagues, courants, ...)

Les branchies, en général extrêmement plissées, permettent d’obtenir une grande surface d’échange avec le milieu extérieur. Elles peuvent être externes ou internes.

• Les branchies externes, pennées, sont les plus primitives et existent encore chez quelques espèces (ex : le ver spirographe, voir photo ci-dessous)

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• Au cours de l’évolution elles se sont transformées en branchies internes logées dans des cavités spécifiques appelées cavités branchiales. La ventilation branchiale s’en trouve donc améliorée par un mouvement d’eau important, ajustable en fonction des besoins.

Chez les poissons osseux, les branchies placées de part et d’autre de la tête sont recouvertes par un opercule. Chez les poissons cartilagineux (ex : requins, raies) les branchies sont séparées par des cloisons et communiquent par des fentes branchiales (voir schéma page ci-dessus).

On retrouve ce type de branchies chez tous les poissons et chez différents crustacés et mollusques

La ventilation des branchies internes répond à différents mécanismes :

* chez les céphalopodes (ex : la seiche), par la contraction du manteau (et donc de la cavité palléale où sont logées les branchies)

* chez les autres mollusques (ex : moules, huîtres), par agitation de cils vibratiles

* chez les poissons, par le mouvement de la cavité bucco-pharyngée

* chez les crustacés, par le mouvement de pièces buccales

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Il n'existe pas de mécanismes de transport actif pour l'O2, ni pour le CO2. Les échanges se feront donc toujours par diffusion. Dans les systèmes branchiaux, cutanés et pulmonaires, la diffusion des gaz dissous s'effectue entre le sang et le milieu extérieur d'une part et entre le sang et les cellules d'autre part. Le sang exerce donc ici une importante fonction respiratoire qui, chez la plupart des espèces, est aidée par la présence de "pigments" augmentant largement sa capacité de charge en oxygène.

La respiration cellulaire est une dégradation de substances organiques par oxydation complète, grâce à l’oxygène de l’air (organismes aérobies), jusqu’à l’état de dioxyde de carbone, d’eau et de composés azotés. Cette dégradation se fait par une série d’étapes dont certaines sont génératrices d’énergie. Le dioxyde de carbone rejeté par les cellules suit le chemin inverse parcouru par le dioxygène, pour être évacué dans l’eau.

Les branchies, continuellement baignées par un courant d’eau, ont une fine membrane qui sépare le sang du milieu extérieur.

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A ce niveau s’effectuent les échanges gazeux : le sang absorbe l’oxygène et rejettent une partie du dioxyde de carbone.

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Les organismes consommateurs d’oxygène sont dits « aérobies » par opposition à ceux dits « anaérobies » comme les bactéries de la fermentation. La respiration aquatique de certaines espèces tels les coraux, les anémones, les éponges qui sont des animaux dépourvus de système branchial, se fait au niveau des tissus en contact avec l’eau. Dans le système branchial, les branchies soutenues par des arcs branchiaux filtrent l’oxygène présent dans l’eau grâce à une structure en forme de petites lamelles très riches en sang offrant de nombreux plissements et favorisant ainsi la capture du gaz en plus grande quantité. Les branchies, continuellement baignées par un courant d’eau, ont une fine membrane qui sépare le sang du milieu extérieur. A ce niveau s’effectuent les échanges gazeux : le sang fixe l’oxygène dissous dans l’eau et rejettent une partie du dioxyde de carbone. NB : Tous les organismes vivants en particulier ceux qui sont bénéfiques à l’équilibre de l’aquarium, consomment de l’oxygène comme les colonies bactériennes qui assurent la décomposition des matières organiques (excès de nourriture tombée au fond, déjections animales…)

6 '6 '6 '6 ' � � �� 3 �� # �� 3 �� # �� 3 �� # �� 3 �� # �Le milieu aérien est nettement plus riche en oxygène que le milieu aqueux et bon nombre d’animaux essentiellement aquatiques développent des systèmes complémentaires leur permettant d’utiliser l’air lorsque les échanges avec l’eau au niveau des branchies sont insuffisants. Cette respiration aérienne d'appoint se retrouve aussi bien chez des invertébrés que chez des vertébrés aquatiques. Chez de nombreuses espèces la pratique de la respiration aérienne d'appoint n'a rien d'accidentel. Elle fait partie intégrante du mode de vie des animaux qui vont respirer tantôt dans l'eau, tantôt dans l'air. On parlera dans ces cas de respiration bimodale. La respiration bimodale fait toujours intervenir des organes particuliers comme la vessie gazeuse qui dans ce cas fait fonction d’un organe respiratoire annexe. L’exemple du Périophtalme (voir photo ci-dessous) : dans l’eau, respiration branchiale et hors de l’eau, respiration en partie cutanée avec obturation des vastes chambres branchiales par les opercules ce qui constitue une réserve d’eau autour des branchies qui utilisent l’oxygène dissous.

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NB : Chez certaines espèces au métabolisme peu élevé, il n’existe pas de systèmes spécialisés dans les échanges O2/CO2. C ‘est le système circulatoire qui leur permet d'assurer les échanges au niveau tissulaire avec une efficacité plus ou moins grande.

2 �3 # �� 2 �3 # �� 2 �3 # �� 2 �3 # �� 4 ��4 ��4 ��4 ��Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire, R.Tavernier - Bordas, 2001 La didactique des sciences, Astolfi et Develay - Que sais-je ? Comprendre le vivant, Ouvrage coordonné par J.Guichard et J.Deunff - Hachette Education, 2001 Introduction aux sciences de la nature, Marcel Thouin - Editions Multimondes, 1996 La didactique des sciences de la nature au primaire, Marcel Thouin - Editions Multimondes, 1997 Problèmes de sciences et de technologie pour le préscolaire et le primaire, Marcel Thouin - Editions Multimondes, 1999 Notions de culture scientifique et de technologie, Marcel Thouin - Editions Multimondes, 2001 (NB : les ouvrages des Editions Multimondes sont à commander auprès de la Librairie du Québec – 30 rue Gay Lussac 75 005 Paris – 01 43 54 49 02) Sur internet, vous pourrez consulter de nombreux sites sur « la respiration aquatique » dont : � http://www.cybersciences.com � http://www.inrp./lamap �

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1) Les créatures imaginaires sont : le monstre du Loch Ness, le cheval de Neptune et la sirène et

le dragon de mer (gravure toutefois inspirée d’un squelette de raie). 2) Il s’agit de « 20 000 lieues sous les mers ». 3) Le scaphandrier est également appelé « pieds lourds ». 4) Au XIIIème siècle, l’inventeur du tonneau qui a servi à plonger était anglais et s’appelait John

Lethbridge. 5) C’est un bathyscaphe. 6) Le bathyscaphe présent dans la Grande Halle de La Cité de la Mer est l’Archimède. 7) A dessiner : son appareillage respiratoire (bouteille, tuyau et détendeur) 8) Le plongeur se déplace librement grâce à une bouteille contenant de l’air : c’est pourquoi on

parle de « scaphandre autonome ». 9) L’archéologie sous-marine est l’étude des épaves perdues au fond des mers.

10)

La seiche Le nautile L’hippocampe Le poisson-cardinal

La murène

11) En arrivant au niveau 1, on entend le bruit d’une avalanche sous-marine. 12) Oui, il existe des volcans et des montagnes sous-marins. 13) La vague géante créée par un tremblement de terre sous-marin s’appelle un tsunami. 14) Certains continents se sont rapprochés les uns des autres (Inde/Asie par exemple) alors que

d’autres se sont éloignés (Amérique du Sud/Afrique). C’est la dérive des continents. 15) Théodore Monod a dit : « Il fait froid, il fait noir, il fait faim, il fait profond ». il a écrit « il fait

faim », car très peu de nourriture arrive dans les grandes profondeurs en descendant de la surface.

16) Je suis un satellite 17) Le mérou 18) Un fossile est un être vivant disparu dont on a retrouvé les restes. 19) Dans cet espace, on te parle de l’historique des sous-marins. 20) Le Redoutable appartient à la famille des sous-marins nucléaires. 21) Pour que le sous-marin remonte en surface, les ballasts se sont remplis avec de l’eau pour

chasser l’air. 22) A barrer : nager dans une piscine, fumer des cigarettes, regarder le paysage par des hublots. 23) Les sous-marins utilisent des radars pour se repérer sous l’eau car ils ne voient rien.

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1) L’homme a besoin d’un équipement pour pouvoir respirer dans l’eau. 2) A entourer : la bouteille, le tuba, le détendeur. 3) Quand l’homme plonge très profond, il doit utiliser des mélanges de gaz, où on peut trouver

du dioxygène, de l’hélium, ou encore de l’hydrogène. Le gaz nécessaire à la vie est le dioxygène.

4) Les nageoires du mérou :

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5) Les poissons peuvent respirer dans l’eau, car ce sont des êtres vivants. Ils possèdent des

branchies pour utiliser l’oxygène dissous dans l’eau. 6) Les parties du corps où les mouvements respiratoires sont visibles sont : les opercules (les

ouïes) et la bouche. 7) Ces mouvements sont réguliers, rythmés et alternatifs. 8) Quand le poisson ouvre la bouche, il créé un courant d’eau. 9) A ce moment, les opercules se ferment. 10) Quand le poisson ferme la bouche, les opercules s’ouvrent pour faire sortir l’eau. Résumé :

les poissons respirent dans l’eau car ils sont vivants. Les poissons ouvrent la bouche pour faire un courant d’eau. Quand la bouche se ferme, l’eau ressort par les opercules. Ces mouvements sont rythmés et alternatifs.

11) Au fond de la gueule du poisson apparaissent les branchies. 12) Sous les opercules du poisson se cachent les branchies. 13) Pour « respirer la mer », les poissons forcent un courant d’eau à balayer leurs branchies.

Grâce à leurs branchies, ils peuvent utiliser l’oxygène dissous dans l’eau. 14) La roussette, qui est un petit requin, présente des fentes branchiales. 15) Il n’existe pas des opercules chez tous les poissons (les poissons cartilagineux – raies et

requins - ont des fentes branchiales). 16) C’est un animal avec des branchies bien visibles.

17)

18) Deux animaux plongeant en apnée : dauphin, baleine. Ces animaux respirent en surface, comme l’Homme, avec des poumons.

19) Le requin à pointe noire n’a pas d’opercules, mais cinq fentes branchiales sur le côté de la tête.

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21) Résumé : sous les opercules, les branchies sont balayées par un courant d’eau qui circule de la bouche vers les ouïes. Grâce à elles, le poisson peut utiliser l’oxygène de l’eau. Certains poissons n’ont pas d’opercules : ils ont des fentes branchiales comme les requins. D’autres animaux ont des branchies : les crabes, les vers spirographes…Certains animaux marins ( baleine, phoque) ne respirent pas dans l’eau : ils plongent en apnée. Ils respirent en surface grâce à leurs poumons. La respiration dans l’eau, c’est la respiration aquatique. La respiration dans l’air, c’est la respiration aérienne.

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La respiration en milieu aquatique