Karamö, le prof virtuelLeçon 13 sur 22
La respiration des êtres vivants
Je sais montrer par des expériences simples que tous les êtres vivants respirent, c'est-à-dire absorbent du dioxygène et rejettent du dioxyde de carbone.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir la respiration comme un échange de gaz avec le milieu
- Utiliser l'eau de chaux pour mettre en évidence le dioxyde de carbone
- Comparer l'air inspiré et l'air expiré
- Expliquer à quoi sert la respiration (produire l'énergie)
Avant de commencer : Savoir que l'air est un mélange de gaz ; les leçons sur la nutrition (les aliments apportent la matière et l'énergie).
1Je découvre
Au terrain de football de Kankan, Ibrahima vient de courir tout le tour du terrain. Il s'arrête, les mains sur les genoux : sa poitrine se soulève très vite, il souffle fort. Son ami Lansana remarque : « Tu respires comme un soufflet de forgeron ! »
Le soir, à la maison, leur grande sœur Hawa, élève de 10e, leur montre une expérience. Elle verse dans un verre un liquide clair, l'eau de chaux, et demande à Ibrahima de souffler dedans avec une paille. Au bout de quelques secondes, le liquide devient blanc, comme du lait. « C'est ton souffle qui a fait ça. Il contient un gaz que l'air autour de nous contient très peu. »
Lansana demande : « Et le poulet dans la cour, les criquets, le manguier, est-ce qu'eux aussi respirent, même s'ils ne soufflent pas comme nous ? »
Qu'est-ce que la respiration, et tous les êtres vivants respirent-ils ?
2Je comprends
1. Un outil pour détecter le dioxyde de carbone : l'eau de chaux
L'air qui nous entoure est un mélange de gaz : surtout du diazote (environ 78 %), du dioxygène (environ 21 %), et une très petite quantité de dioxyde de carbone (moins de 0,1 %).
Pour savoir si un être vivant rejette du dioxyde de carbone, on utilise l'eau de chaux : c'est un liquide limpide (clair) qui se trouble (devient blanc laiteux) en présence de dioxyde de carbone. C'est le « test » du dioxyde de carbone.
Pour savoir s'il reste du dioxygène dans un récipient, on peut y plonger une bougie allumée : la flamme a besoin de dioxygène ; si elle s'éteint très vite, c'est que le dioxygène a beaucoup diminué.
2. Expérience : l'être humain respire
Expérience. On fait passer de l'air ordinaire dans un premier verre d'eau de chaux (avec une petite pompe), et on souffle notre air dans un deuxième verre d'eau de chaux.
Observation. L'eau de chaux du premier verre reste claire (ou se trouble à peine après très longtemps). Celle du deuxième verre se trouble rapidement.
Conclusion. L'air que nous rejetons (l'air expiré) contient beaucoup plus de dioxyde de carbone que l'air que nous prenons (l'air inspiré).
Des mesures au laboratoire donnent, en valeurs arrondies :
| Gaz | Air inspiré | Air expiré |
|---|---|---|
| Diazote | 78 % | 78 % |
| Dioxygène | 21 % | 16 % |
| Dioxyde de carbone | 0,04 % | 4 % |
| Vapeur d'eau | variable | beaucoup (air saturé) |
Nous gardons donc une partie du dioxygène et nous rejetons du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau. Le diazote entre et ressort sans changer. En soufflant sur un miroir froid, tu vois d'ailleurs apparaître de la buée : c'est la vapeur d'eau de l'air expiré.
3. Expérience : les autres êtres vivants respirent aussi
On place dans des bocaux fermés, bien bouchés, un petit récipient d'eau de chaux et :
- bocal 1 : des criquets vivants ;
- bocal 2 : des graines de haricot en train de germer ;
- bocal 3 : des champignons frais ;
- bocal 4 (bocal témoin) : rien, seulement de l'air.
Les bocaux 2 et 3 sont gardés à l'obscurité (on verra plus tard pourquoi c'est important pour les plantes).
Observations après quelques heures. L'eau de chaux se trouble dans les bocaux 1, 2 et 3. Elle reste claire dans le bocal témoin. Si on plonge une bougie allumée dans les bocaux 1, 2 et 3, elle s'éteint presque aussitôt ; dans le bocal témoin, elle brûle normalement.
Conclusion. Les criquets (animaux), les graines (végétaux) et les champignons ont rejeté du dioxyde de carbone et consommé du dioxygène. Le bocal témoin prouve que ce n'est pas l'air seul qui trouble l'eau de chaux : ce sont bien les êtres vivants.
On obtient le même résultat avec une souris, un poisson (dans l'eau, on utilise un indicateur coloré), des racines, des fleurs ou des fruits : tous les êtres vivants respirent, animaux, végétaux et champignons, le jour comme la nuit.
4. Définition de la respiration
La respiration est un échange de gaz entre un être vivant et son milieu (l'air ou l'eau) :
- l'être vivant absorbe du dioxygène ;
- il rejette du dioxyde de carbone (et de la vapeur d'eau).
On parle aussi d'échanges gazeux respiratoires. Un être vivant privé de dioxygène pendant trop longtemps meurt par asphyxie.
5. À quoi sert la respiration ?
Le dioxygène absorbé ne sert pas à « remplir » le corps. Il est transporté jusqu'à toutes les petites unités qui forment les êtres vivants, les cellules. Là, il sert à « brûler » lentement les aliments, surtout les sucres, comme le feu brûle le bois. Cette combustion lente libère de l'énergie, et produit du dioxyde de carbone et de l'eau, qui sont rejetés.
L'énergie libérée permet de bouger, de grandir, de garder le corps chaud et de faire fonctionner tous les organes. C'est pourquoi plus un être vivant est actif, plus il respire vite : au repos, un adulte respire environ 12 à 20 fois par minute ; après une course, comme Ibrahima, beaucoup plus vite.
- 1L'être vivant absorbe du dioxygène dans l'air ou dans l'eau.
- 2Le dioxygène arrive jusqu'aux cellules.
- 3Dans les cellules, le dioxygène « brûle » lentement les sucres des aliments.
- 4Cette combustion lente libère l'énergie nécessaire à la vie.
- 5Le dioxyde de carbone et l'eau produits sont rejetés dans le milieu.
On peut résumer :
aliments (sucres) + dioxygène longrightarrow dioxyde de carbone + eau + énergie
Méthode
Pour interpréter une expérience de respiration avec l'eau de chaux :
- Je repère ce qui change d'un bocal à l'autre (présence ou non d'un être vivant).
- Je repère le bocal témoin (sans être vivant) : il sert à comparer.
- Je note l'observation : l'eau de chaux se trouble ou reste claire ; la bougie s'éteint ou non.
- J'interprète : eau de chaux troublée = dioxyde de carbone rejeté ; bougie éteinte = dioxygène consommé.
- Je conclus en une phrase : « donc cet être vivant respire ».
Exemple
Kadiatou met des fourmis dans un bocal fermé avec un verre d'eau de chaux. À côté, elle place un bocal identique sans fourmis. Après deux heures, seule l'eau de chaux du bocal aux fourmis est trouble. Que conclure ?
Ce qui change : la présence des fourmis.
Témoin : le bocal sans fourmis, où l'eau de chaux reste claire.
Observation : l'eau de chaux se trouble seulement avec les fourmis.
Interprétation : les fourmis ont rejeté du dioxyde de carbone.
Conclusion : les fourmis respirent.
Exemple
Au repos, Ibrahima respire 15 fois par minute ; juste après sa course, 45 fois par minute. Combien de fois plus vite respire-t-il après l'effort ? Explique.
Calcul : 45 ÷ 15 = 3. Il respire 3 fois plus vite.
Explication : pendant la course, ses muscles travaillent beaucoup et ont besoin de plus d'énergie. Pour produire cette énergie, ils consomment plus de dioxygène et rejettent plus de dioxyde de carbone : la respiration s'accélère.
3Je retiens
Je retiens
Tous les êtres vivants respirent : animaux, végétaux et champignons, le jour comme la nuit.
Respirer, c'est absorber du dioxygène et rejeter du dioxyde de carbone (et de la vapeur d'eau).
L'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone.
Air inspiré : environ 21 % de dioxygène et 0,04 % de dioxyde de carbone ; air expiré : environ 16 % de dioxygène et 4 % de dioxyde de carbone.
Dans les cellules : sucres + dioxygène donnent dioxyde de carbone + eau + énergie.
Plus l'activité est intense, plus la respiration s'accélère.
4Erreurs fréquentes
- Croire que l'air expiré ne contient plus du tout de dioxygène : il en contient encore environ 16 % ; nous n'en gardons qu'une partie.
- Penser que seuls les animaux respirent : les plantes et les champignons respirent aussi, jour et nuit.
- Oublier le bocal témoin dans une expérience : sans lui, on ne peut pas prouver que c'est l'être vivant qui trouble l'eau de chaux.
- Confondre respirer et « faire entrer de l'air dans les poumons » : la respiration est un échange de gaz, qui existe aussi chez les êtres sans poumons.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Complète les phrases.
a) En présence de dioxyde de carbone, l'eau de chaux … .
b) Respirer, c'est absorber du … et rejeter du … .
c) Le dioxygène sert, dans les cellules, à libérer de l'… à partir des aliments.
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a) En présence de dioxyde de carbone, l'eau de chaux se trouble.
b) Respirer, c'est absorber du dioxygène et rejeter du dioxyde de carbone.
c) Le dioxygène sert, dans les cellules, à libérer de l'énergie à partir des aliments.
2Exercice 2
Réponds par vrai ou faux, puis corrige les phrases fausses.
a) Les plantes ne respirent que la nuit.
b) L'air expiré contient plus de dioxyde de carbone que l'air inspiré.
c) Le diazote est consommé par la respiration.
d) Un champignon respire.
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a) Faux : les plantes respirent jour et nuit.
b) Vrai.
c) Faux : le diazote entre et ressort sans changer (78 % dans les deux cas).
d) Vrai : l'expérience du bocal le montre.
3Exercice 3
Utilise le tableau de l'air inspiré et de l'air expiré.
a) Calcule la diminution du pourcentage de dioxygène entre l'air inspiré et l'air expiré.
b) Combien de fois le pourcentage de dioxyde de carbone est-il plus grand dans l'air expiré (utilise 0,04 % et 4 %) ?
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a) 21 % − 16 % = 5 %. Le pourcentage de dioxygène diminue de 5 points.
b) 4 ÷ 0,04 = 100. Le pourcentage de dioxyde de carbone est 100 fois plus grand dans l'air expiré.
4Exercice 4
Mamadou prépare trois bocaux fermés contenant chacun un verre d'eau de chaux : bocal A avec des graines de maïs en germination, à l'obscurité ; bocal B avec des graines de maïs bouillies (mortes), à l'obscurité ; bocal C vide.
a) Dans quel(s) bocal(aux) l'eau de chaux va-t-elle se troubler ? Pourquoi ?
b) À quoi servent les bocaux B et C ?
c) Quelle conclusion Mamadou peut-il écrire ?
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a) Seulement dans le bocal A : les graines vivantes en germination respirent et rejettent du dioxyde de carbone. Les graines bouillies sont mortes et ne respirent pas ; le bocal vide ne contient aucun être vivant.
b) Ce sont des témoins : le bocal B montre qu'il faut des graines vivantes ; le bocal C montre que l'air seul ne trouble pas l'eau de chaux.
c) « Les graines de maïs vivantes rejettent du dioxyde de carbone : elles respirent. »
5Exercice 5
Fatoumata compte ses mouvements respiratoires : 16 par minute assise en classe, 40 par minute après avoir monté en courant la colline derrière l'école.
a) Calcule l'augmentation du nombre de mouvements respiratoires par minute.
b) Explique pourquoi sa respiration s'accélère pendant l'effort.
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a) 40 − 16 = 24. Elle fait 24 mouvements respiratoires de plus par minute.
b) Pendant l'effort, ses muscles travaillent davantage et ont besoin de plus d'énergie. Cette énergie est produite dans les cellules en « brûlant » les sucres avec du dioxygène. Il faut donc absorber plus de dioxygène et rejeter plus de dioxyde de carbone : la respiration s'accélère.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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