La respiration dans différents milieux de vie
La respiration étudiée en 1AC se manifeste par un prélèvement de dioxygène et un rejet de dioxyde de carbone. Selon l'organisme, ces échanges se font avec l'air ou avec l'eau. Poumons, branchies et trachées sont des structures respiratoires différentes ; les végétaux respirent aussi, de jour comme de nuit.
Mis à jour le
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Identifier les gaz échangés au cours de la respiration
- Interpréter une expérience avec un témoin
- Relier poumons, branchies et trachées au milieu respiratoire
- Distinguer milieu de vie et milieu de respiration
- Distinguer respiration végétale et photosynthèse
PrérequisNotion de cellule et d'être vivant · Lire un tableau de mesures · Rôle du témoin dans une expérience
Quels échanges gazeux caractérisent la respiration ?
Un poisson ouvre la bouche dans l'eau, un criquet possède de petits orifices sur le corps et un lapin effectue des mouvements thoraciques. Ces comportements semblent différents. Pour savoir ce qu'ils ont en commun, il faut rechercher les gaz échangés, et pas seulement observer des mouvements.
Définition
Échanges gazeux respiratoires : Lors de la respiration aérobie, l'organisme prélève du dioxygène (O₂) dans son milieu et rejette du dioxyde de carbone (CO₂). Cette respiration permet aux cellules de libérer de l'énergie utilisable à partir de matière organique.
Attention
L'air est un mélange de gaz, pas du dioxygène pur. Dans l'eau, le dioxygène utilisé par le poisson est dissous : il ne s'agit pas des atomes d'oxygène qui composent la molécule d'eau.
Comment mettre en évidence la respiration ?
| Ce que l'on recherche | Moyen utilisé | Résultat à interpréter |
|---|---|---|
| Prélèvement de dioxygène | Sonde à dioxygène | La teneur diminue dans l'enceinte contenant l'organisme |
| Rejet de dioxyde de carbone | Eau de chaux ou sonde à CO₂ | L'eau de chaux se trouble, ou la teneur en CO₂ augmente |
| Rôle de l'organisme | Montage témoin sans organisme | La variation doit être comparée à celle du témoin |
Des graines en germination
Données pédagogiques : dans deux enceintes identiques, on mesure les gaz au départ puis après une courte durée. A contient des graines en germination ; B est le témoin sans graines.
- Dans A, O₂ passe de 20,9 % à 20,2 % et CO₂ de 0,04 % à 0,45 %.
- Dans B, les valeurs restent voisines de 20,9 % et 0,04 %.
- La comparaison montre une consommation de dioxygène et un rejet de dioxyde de carbone par les graines vivantes dans ces conditions.
Méthode
Interpréter un montage respiratoire
- Nommer le montage test et le témoin ; vérifier que durée, température et volume sont comparables.
- Comparer la valeur initiale et la valeur finale pour chaque gaz.
- Indiquer le sens de variation : diminution d'O₂, augmentation de CO₂.
- Conclure sur la respiration sans déduire un organe qui n'a pas été observé.
Attention
L'eau de chaux révèle le CO₂, pas l'O₂. Les expériences et réactifs sont manipulés sous la conduite du professeur. On n'enferme pas durablement un animal et on n'attend jamais des signes de détresse pour obtenir un résultat.
Comment les poumons et les trachées permettent-ils de respirer dans l'air ?
Définition
Respiration pulmonaire : La respiration pulmonaire utilise des poumons. Chez les mammifères, l'air arrive par les voies respiratoires jusqu'aux poumons, où le dioxygène passe dans le sang et le dioxyde de carbone passe du sang vers l'air.
Les mouvements respiratoires renouvellent l'air : l'inspiration fait entrer de l'air, l'expiration en fait sortir. Ce renouvellement est la ventilation. Le lapin respire par des poumons. Le dauphin aussi : il remonte à la surface pour renouveler l'air par son évent.
Définition
Respiration trachéenne : Chez un insecte comme le criquet, l'air entre par de petits orifices, les stigmates, puis circule dans un réseau de tubes ramifiés, les trachées et les trachéoles. Le dioxygène arrive ainsi au voisinage des organes.
Attention
Les trachées des insectes forment un réseau respiratoire. Elles ne sont pas la trachée unique des mammifères, qui conduit l'air vers les bronches et les poumons.
Comment un poisson prélève-t-il le dioxygène de l'eau ?
Définition
Respiration branchiale : La respiration branchiale utilise des branchies, surfaces fines en contact avec l'eau. Le dioxygène dissous traverse ces surfaces et passe dans le sang ; le dioxyde de carbone suit le trajet inverse.
Chez le poisson osseux étudié en classe, l'eau entre par la bouche, passe sur les branchies puis ressort par les ouvertures sous les opercules. Les filaments branchiaux offrent une grande surface d'échange. Leur finesse et leur riche irrigation facilitent les échanges gazeux.
| Organisme | Milieu de vie | Milieu où l'O₂ est prélevé | Structure respiratoire |
|---|---|---|---|
| Lapin | Terrestre | Air | Poumons |
| Poisson à branchies | Aquatique | Eau | Branchies |
| Criquet | Terrestre | Air | Trachées |
| Dauphin | Aquatique | Air à la surface | Poumons |
| Dytique adulte | Aquatique | Air renouvelé à la surface | Trachées |
Attention
Le milieu de vie ne permet pas à lui seul de connaître le milieu respiratoire. Le dauphin et le dytique vivent dans l'eau mais utilisent le dioxygène de l'air.
Comment les végétaux respirent-ils ?
Les cellules vivantes des plantes respirent. Une expérience sur des graines en germination ou sur un végétal placé dans l'obscurité peut mettre en évidence consommation d'O₂ et rejet de CO₂. L'obscurité évite que la photosynthèse d'un végétal vert masque le bilan respiratoire.
Définition
Stomate : Un stomate est une petite ouverture de l'épiderme de la feuille qui permet notamment des échanges gazeux avec l'air. Ce n'est pas un poumon. D'autres parties de la plante, comme les racines, échangent aussi des gaz avec leur environnement.
| Phénomène | Conditions | Gaz prélevé | Gaz rejeté |
|---|---|---|---|
| Respiration | Jour et nuit, dans les cellules vivantes | Dioxygène | Dioxyde de carbone |
| Photosynthèse | À la lumière, dans les parties chlorophylliennes | Dioxyde de carbone | Dioxygène |
À la lumière, respiration et photosynthèse ont lieu ensemble dans une feuille verte. Si la photosynthèse est plus intense que la respiration, le bilan mesuré est un rejet d'O₂. Cela ne signifie pas que la respiration s'est arrêtée. La nutrition des plantes explique la photosynthèse dans la leçon suivante.
Comment reconnaître une surface d'échange ?
Poumons et branchies présentent des surfaces étendues, fines et, chez les animaux étudiés, bien irriguées. Une surface importante favorise les échanges ; une faible épaisseur réduit la distance à franchir. Le réseau trachéen des insectes suit une autre organisation : ses nombreuses ramifications amènent l'air près des organes.
Références et cadre du cours
- Programme de SVT 1AC et démarche d'investigation
Instructions reproduites dans un guide pédagogique, p. 1. Le semestre étudie les relations entre les êtres vivants et leur milieu.
- Étincelle SVT 1AC : sommaire et activités du premier semestre
Extrait du manuel disponible sur le site de l'éditeur. Les situations, exercices et corrigés de cette page sont originaux.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre poumons, branchies et trachées ?
Un animal aquatique respire-t-il toujours dans l'eau ?
Comment montrer qu'une plante respire ?
Pourquoi les plantes rejettent-elles parfois du dioxygène ?
L'eau de chaux détecte-t-elle le dioxygène ?
Quiz : 20 questions sur ce chapitre
20 questions tirées au hasard parmi les 20 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1Le gaz prélevé lors de la respiration étudiée est :
Réponse incorrecte
La respiration aérobie consomme du dioxygène.
Q2L'eau de chaux met en évidence :
Réponse incorrecte
Elle se trouble en présence de CO₂ dans le test utilisé.
Q3Le criquet respire grâce à :
Réponse incorrecte
L'air entre par les stigmates dans un réseau de tubes.
Q4Le dioxygène utilisé par le poisson est :
Réponse incorrecte
Les branchies prélèvent le gaz dissous, elles ne décomposent pas l'eau.
Q5Le dauphin respire dans :
Réponse incorrecte
Il renouvelle l'air de ses poumons à la surface.
Q6Les plantes respirent :
Réponse incorrecte
Les cellules vivantes ont des besoins énergétiques en permanence.
Q7Le témoin d'une expérience gazeuse permet :
Réponse incorrecte
Le témoin sert de référence dans les mêmes conditions.
Q8Les stigmates d'un insecte sont :
Réponse incorrecte
Ils mettent le réseau trachéen en relation avec l'air.
Q9La ventilation pulmonaire correspond :
Réponse incorrecte
L'inspiration et l'expiration font circuler l'air.
Q10L'eau passe sur les branchies pour :
Réponse incorrecte
Le contact eau-branchies permet le prélèvement d'O₂ dissous.
Q11Une grande surface branchiale :
Réponse incorrecte
Les nombreux filaments augmentent la surface en contact avec l'eau.
Q12À l'obscurité, une plante verte :
Réponse incorrecte
L'absence de lumière bloque la photosynthèse, pas la respiration.
Q13La respiration permet notamment :
Réponse incorrecte
Les cellules utilisent cette énergie pour fonctionner.
Q14Un rejet net d'O₂ par une plante éclairée signifie :
Réponse incorrecte
La respiration se poursuit même si le bilan net montre une production d'O₂.
Q15Chez le lapin, les échanges O₂/CO₂ se font entre :
Réponse incorrecte
Les surfaces pulmonaires permettent ces passages.
Q16Milieu de vie et milieu respiratoire sont :
Réponse incorrecte
Le dauphin vit dans l'eau et respire dans l'air.
Q17Un stomate est :
Réponse incorrecte
Il permet des échanges gazeux au niveau de la feuille.
Q18O₂ passe de 8 à 6 mg/L dans un document. Il :
Réponse incorrecte
La variation correspond à 8 − 6 = 2 mg/L consommés si les conditions le permettent.
Q19Dans la respiration, le CO₂ est :
Réponse incorrecte
Le bilan respiratoire comporte un rejet de dioxyde de carbone.
Q20Des échanges gazeux prouvent-ils la présence de poumons ?
Réponse incorrecte
Différentes structures permettent un même type d'échanges.
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 20 questions manquées
Le gaz prélevé lors de la respiration étudiée est :
Bonne réponseO₂
La respiration aérobie consomme du dioxygène.
L'eau de chaux met en évidence :
Bonne réponseLe dioxyde de carbone
Elle se trouble en présence de CO₂ dans le test utilisé.
Le criquet respire grâce à :
Bonne réponseDes trachées
L'air entre par les stigmates dans un réseau de tubes.
Le dioxygène utilisé par le poisson est :
Bonne réponseDissous dans l'eau
Les branchies prélèvent le gaz dissous, elles ne décomposent pas l'eau.
Le dauphin respire dans :
Bonne réponseL'air
Il renouvelle l'air de ses poumons à la surface.
Les plantes respirent :
Bonne réponseJour et nuit
Les cellules vivantes ont des besoins énergétiques en permanence.
Le témoin d'une expérience gazeuse permet :
Bonne réponseDe comparer l'effet de la présence de l'organisme
Le témoin sert de référence dans les mêmes conditions.
Les stigmates d'un insecte sont :
Bonne réponseDes ouvertures respiratoires
Ils mettent le réseau trachéen en relation avec l'air.
La ventilation pulmonaire correspond :
Bonne réponseAu renouvellement de l'air
L'inspiration et l'expiration font circuler l'air.
L'eau passe sur les branchies pour :
Bonne réponsePermettre les échanges gazeux
Le contact eau-branchies permet le prélèvement d'O₂ dissous.
Une grande surface branchiale :
Bonne réponseFavorise les échanges
Les nombreux filaments augmentent la surface en contact avec l'eau.
À l'obscurité, une plante verte :
Bonne réponseRespire sans photosynthétiser
L'absence de lumière bloque la photosynthèse, pas la respiration.
La respiration permet notamment :
Bonne réponseDe libérer de l'énergie utilisable
Les cellules utilisent cette énergie pour fonctionner.
Un rejet net d'O₂ par une plante éclairée signifie :
Bonne réponseQue la photosynthèse peut dominer le bilan
La respiration se poursuit même si le bilan net montre une production d'O₂.
Chez le lapin, les échanges O₂/CO₂ se font entre :
Bonne réponseL'air pulmonaire et le sang
Les surfaces pulmonaires permettent ces passages.
Milieu de vie et milieu respiratoire sont :
Bonne réponseParfois différents
Le dauphin vit dans l'eau et respire dans l'air.
Un stomate est :
Bonne réponseUne ouverture de l'épiderme foliaire
Il permet des échanges gazeux au niveau de la feuille.
O₂ passe de 8 à 6 mg/L dans un document. Il :
Bonne réponseDiminue de 2 mg/L
La variation correspond à 8 − 6 = 2 mg/L consommés si les conditions le permettent.
Dans la respiration, le CO₂ est :
Bonne réponseRejeté
Le bilan respiratoire comporte un rejet de dioxyde de carbone.
Des échanges gazeux prouvent-ils la présence de poumons ?
Bonne réponseNon, il faut une information anatomique
Différentes structures permettent un même type d'échanges.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileCompléter : lors de la respiration, un organisme prélève du … et rejette du … . Donner les symboles des deux gaz.
Correction
Il prélève du dioxygène O₂ et rejette du dioxyde de carbone CO₂. Le prélèvement et le rejet ont des sens opposés.
Exercice 2
FacileAssocier lapin, criquet et poisson à branchies, trachées et poumons.
Correction
Lapin → poumons ; criquet → trachées ; poisson étudié → branchies. Le lapin et le criquet utilisent l'air, le poisson le dioxygène dissous dans l'eau.
Exercice 3
FacileDe l'eau de chaux se trouble après contact avec le gaz d'une enceinte contenant des graines en germination. Quel gaz est mis en évidence ? Ce test mesure-t-il le dioxygène ?
Correction
Il met en évidence le dioxyde de carbone. Il ne mesure pas le dioxygène ; une sonde adaptée est nécessaire pour suivre O₂.
Exercice 4
Moyen| Enceinte | O₂ initial | O₂ final | CO₂ initial | CO₂ final |
|---|---|---|---|---|
| Graines vivantes | 20,9 % | 20,4 % | 0,04 % | 0,32 % |
| Sans graines | 20,9 % | 20,9 % | 0,04 % | 0,04 % |
- Comparer les variations.
- Identifier le témoin.
- Conclure.
Correction
Avec les graines, O₂ diminue de 0,5 point et CO₂ augmente de 0,28 point. Le témoin sans graines ne change pas. Les graines en germination respirent : elles consomment O₂ et rejettent CO₂.
Exercice 5
MoyenUn dauphin remonte régulièrement et ouvre son évent au contact de l'air. Nommer son milieu de vie, son milieu respiratoire et ses organes respiratoires.
Correction
Milieu de vie : eau. Milieu respiratoire : air. Organes : poumons. Le retour en surface renouvelle l'air ; il ne prélève pas le dioxygène dissous comme un poisson à branchies.
Exercice 6
MoyenUn document montre de nombreux filaments fins, rouges et parcourus de vaisseaux derrière la tête d'un poisson. Expliquer l'intérêt de trois caractères observés.
Correction
Nombreux filaments : grande surface. Finesse : courte distance d'échange. Vaisseaux : transport du dioxygène prélevé et du dioxyde de carbone à rejeter. Le rouge est un indice d'irrigation dans le document.
Exercice 7
MoyenLe dytique adulte renouvelle une réserve d'air à la surface, puis replonge. Pourquoi « il vit dans l'eau, donc il a des branchies » est-il incorrect ?
Correction
Le milieu de vie n'impose pas l'organe respiratoire. Le dytique adulte utilise l'air et un réseau de trachées ; sa réserve lui permet de rester immergé pendant un certain temps.
Exercice 8
MoyenPourquoi placer une plante verte à l'obscurité pour mettre en évidence ses échanges respiratoires ? Prévoir le sens de variation d'O₂ et de CO₂ par rapport à un témoin sans plante.
Correction
La photosynthèse s'arrête faute de lumière, mais la respiration continue. On attend une diminution d'O₂ et une augmentation de CO₂ dans l'enceinte avec plante, comparées au témoin.
Exercice 9
DifficileÀ la lumière, une plante aquatique augmente la teneur en O₂ de l'eau. Un élève affirme qu'elle ne respire plus. Corriger son raisonnement.
Correction
Le résultat est un bilan de plusieurs échanges. La plante respire toujours, mais sa photosynthèse peut libérer plus d'O₂ que sa respiration n'en consomme. Une comparaison à l'obscurité permet de mieux isoler le bilan respiratoire.
Exercice 10
DifficileUne enceinte avec un organisme inconnu montre moins d'O₂ et plus de CO₂ que le témoin. Peut-on conclure que l'organisme possède des poumons ? Justifier et proposer un document supplémentaire.
Correction
On peut conclure à des échanges respiratoires dans ces conditions, mais pas identifier l'organe. Des animaux à poumons, à branchies ou à trachées peuvent présenter ce bilan. Il faut un document anatomique ou une observation des structures respiratoires.