Sciences 1res ES-L - Livre élève Grand format - Edition 2011

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Livre du professeur Adeline André Jean-Philippe Bellier Vincent Béranger Vincent Besnard Marc Bigorre Maxime Charpignon Louis-Marie Couteleau Marie des Neiges de Flaugergues Hervé Desormes Thierry Dulaurans Nathalie Le Coq Nicolas Lescure Catherine Malsan Vanina Monnet Colette Portha Bruno Poudens Isabelle Tarride 1 res L/ES Collection Dulaurans et Desormes
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  • Livre du professeur

    Adeline Andr

    Jean-Philippe Bellier

    Vincent Branger

    Vincent Besnard

    Marc Bigorre

    Maxime Charpignon

    Louis-Marie Couteleau

    Marie des Neiges de Flaugergues

    Herv Desormes

    Thierry Dulaurans

    Nathalie Le Coq

    Nicolas Lescure

    Catherine Malsan

    Vanina Monnet

    Colette Portha

    Bruno Poudens

    Isabelle Tarride

    1resL/ES

    Collection Dulaurans et Desormes

  • 1resL/ESSommaire Reprsentation visuelle1. Lil : un systme optique SPC 1

    2. Des photorcepteurs au cortex visuel SVT 7

    3. De lart et des couleurs SPC 11

    4. La perception visuelle SVT 16

    Nourrir lhumanit5. Vers une agriculture durable au niveau

    de la plante SVT 20

    6. Qualit des sols et de leau SPC 26

    7. Biologie de la conservation des aliments SVT 31

    8. La stabilit des aliments SPC 35

    Fminin/masculin9. Devenir femme ou homme

    Vivre sa sexualit SVT 40

    10. Prendre en charge de faon conjointe et responsable sa vie sexuelle SVT 45

    Le dfi nergtique11. nergie : besoins et ressources SPC 51

    12. nergie et environnement SPC 56

    Couverture : Nicolas Piroux

    Maquette intrieure et composition : CMB Graphic

    Suivi ditorial : Stphanie Math

    Schmas : Domino, Patrick Hanequand et Jean-Luc Maniouloux

    HACHETTE LIVRE 2011, 43, quai de Grenelle 75905 Paris Cedex 15.www.hachette-education.com

    Tous droits de traduction, de reproduction et dadaptation rservs pour tous pays.

    Le Code de la proprit intellectuelle nautorisant, aux termes des articles L.122-4 et L.122-5, dune part, que les copies ou reproductions strictement rserves lusage priv du copiste et non destines une utilisation collective , et, dautre part, que les analyses et les courtes citations dans un but dexemple et dillustration, toute reprsentation ou reproduction intgrale, ou partielle, faite sans le consentement de lauteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite .Cette reprsentation ou reproduction, par quelque procd que ce soit, sans autorisation de lditeur ou du Centre franais de lexploitation du droit de copie (20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris), constituerait donc une contrefaon sanctionne par les articles 425 et suivants du Code pnal.

  • Lil : un systme optique1

    Ce chapitre correspond aux parties du programmes intitules Lil : systme optique et formation des images et Lil, accommodation, dfauts et corrections .

    Pour bien aborder le chapitre 1 (p. 12)

    1. Les lentilles se classent en deux familles : les lentilles convergentes et les lentilles divergentes.

    2. Une lentille permet dobtenir une image.3. La lumire venant dune source loigne et traversant

    une lentille convergente se concentre au foyer image de la lentille.

    4. Lhypermtropie se corrige laide de lentilles conver-gentes.

    1. a. Lgende du schma 1 : 1. iris ; 2. corne ; 3. cristallin ; 4. rtine ; 5. nerf optique ; 6. image.b. Le diaphragme correspond liris, la lentille au cristallin et lcran la rtine.2. a. Seule une lentille convergente donne dun objet lointain une image nette sur un cran. Mthode permettant de distinguer lentille convergente et divergente : on observe sur un cran limage donne par la lentille dun objet lointain (non, paysage). Si, en dplaant lcran par rapport la lentille, on observe une image nette, il sagit dune lentille convergente.

    b. La dfinition (1) est illustre par la photo 4a.La dfinition (2) est illustre par la photo 4c.

    La dfinition (3) est illustre par la photo 4b.

    3. a. et b.

    B

    B'

    A

    CF

    F

    4 cm

    O

    activit1. Construire limage donne par un il (p. 14)

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    SPC

    1Chap. 1 Lil : un systme optique

  • c. et d.

    B

    A

    C

    B

    A

    C

    F

    F

    4 cm

    O

    A est le point de laxe optique appartenant au segment [BC].e. Limage BC est de sens oppos et plus grande que lobjet BC.

    La maquette de lil utilise dans cette activit est disponible chez de nombreux fournisseurs de mat-riel scientifique pdagogique, en plusieurs tailles.

    1. Il a fallu injecter de leau dans la poche et donc augmenter son volume pour obtenir une image nette.2. Le cristallin doit se bomber lors de laccommodation. Sur lcran, on observe une image floue sans accommo-dation qui devient nette lorsque lil accommode. Limage nette est sur lcran.3. Pour rectifier la myopie, il faut placer devant lil une lentille divergente.

    4. Lil myope au repos donne, dun objet trs loign, une image qui se forme devant la rtine. Pour rectifier ce dfaut, on utilise une lentille divergente. Cet il est donc trop convergent.5. Pour un il hypermtrope, limage est floue sur lcran. Limage nette se forme derrire lcran.6. On doit placer une lentille divergente devant un il hypermtrope pour le corriger.7. Un il hypermtrope est trop peu convergent car les rayons ne convergent pas assez pour former limage sur la rtine.

    activit2. Accommodation et corrections de la vision (p. 16)

    activit3. La question du sens de la vue (p. 17)1. picure : philosophe grec (342-270 av. J.-C.) Leucippe : philosophe grec (460-370 av. J.-C.) Dmocrite : philosophe grec (460-370 av. J.-C.) Lucrce : philosophe et pote latin (ier sicle av. J.-C.)Hipparque : astronome, gographe et mathmaticien grec (190-120 av. J.-C.)Platon : philosophe grec (427-346 av. J.-C.) Euclide : mathmaticien grec (325-265 av. J.-C.)Ptolme : astronome grec (90-168 ap. J.-C.)2. Dans la thorie de lintromission, ce sont des micro-objets dun corps qui, du fait de la collision entre eux, mettent la lumire. Nous ne les voyons pas sappro-

    cher de nous quand nous les percevons, ce sont des simulacres matriels, des images , des eidola . La lumire vient de lobjet et pas de lil.Dans la thorie de lmission, cest lil qui permet la vision en mettant un rayon spcifique. La lumire vient de lil.3. Ces deux thories nexpliquent pas pourquoi les objets sont invisibles dans lobscurit (la nuit, par exemple). 4. Rsum de la thorie de la vision actuelle : si lon voit, cest parce que les objets qui nous entourent nous envoient, dans les yeux, une partie de la lumire quils reoivent. Les rayons lumineux se propagent de lobjet lil, ce dernier devenant le rcepteur de la lumire.

    QCM (p. 22)1 : A, C - 2 : B - 3 : B - 4 : C - 5 : C - 6 : A - 7 : A - 8 : B, C - 9 : A - 10 : B - 11 : C - 12 : B - 13 : A, B

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 2Chap. 1 Lil : un systme optique

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 3Chap. 1 Lil : un systme optique

    Application immdiate

    1. Modlisation dun appareil photographique1. On utilise la relation entre la vergence et la distance

    focale : V = 1f

    avec V exprime en dioptrie et f en

    mtre : f = 1V

    , soit f = 1

    20 = 0,050 m.

    2.

    FO

    F

    2 cm

    2. Le cheminement de la lumire

    3. Visible ou invisible pour les Bnets ? 1. Charly est visible par les trois plus grands Bnets.2.

    4. Lil et son modle 1. 1 : corne ; 2 : iris ; 3 : cristallin ; 4 : rtine ; 5 : nerf optique.2. a. Le modle de lil est le suivant :

    Diaphragme

    Lentille convergente

    cran

    b. Le diaphragme est associ liris ; le cristallin la lentille convergente et lcran la rtine.

    un pas vers le BAC5. Lentilles convergentes et divergentes1. La lentille A est convergente, la B et la C sont divergentes.2. La schmatisation des lentilles est dans le cours (doc. 5 p. 19). est laxe optique, O est le centre optique.

    O

    a

    b

    O

    6. Marche de rayons lumineuxa.

    F O

    F

    b.

    F O F

    c.

    F O F

    d.

    F O F

    e.

    FO

    F

    7. Exploiter un schma1.

    1 cm

    F

    O F

    2. f = 2 cm

    8. Distance focale et vergence

    1. f = 1V

    ; V en dioptrie () et f en mtre (m)

    2. V = 1f

    = 1

    0,022 = 45

    9. Construction gomtrique de limage dun objet par une lentille1.

    2 cm

    F

    2. Limage est renverse, elle mesure 0,6 cm et se trouve environ 2 cm de la lentille.

  • 10. il pour il1. Cest laccommodation. Le cristallin se dforme.2. Pour quun objet soit vu nettement, il faut que son image se forme sur la rtine.

    BAC

    11. Dfauts de visiona. Lil hypermtrope est trop peu convergent.b. Lil myope est trop convergent.c. Un il myope est corrig par une lentille diver- gente.d. Un il hypermtrope est corrig par une lentille convergente.

    12. PP et PR il normalPR

    PR

    PP

    PP

    Infini 30

    cm

    cm

    20 10 0

    30 20 10 0

    il myope

    Infini

    13. Lappareil photographique : un il ?1. Diaphragme iris

    Objectif cristallin Capteurs photosensibles rtine

    2. Ce phnomne existe pour lil, cest laccommo- dation, le cristallin se contracte.

    14. La myopie1. Un il myope possde un globe oculaire trop profond (ou lil est trop convergent).2. Le domaine de vision nette se rapproche de lil dans le cas de la myopie.3. Ce dfaut peut tre corrig par une opration ou en portant des verres correcteurs divergents.

    15. La vision sous-marine 1. La distance focale de lil est plus grande dans leau que dans lair.2. La vergence est linverse de la distance focale. La vergence de lil diminue quand la distance focale augmente. La vergence est donc plus petite dans leau que dans lair.3. La vision sous-marine sans masque sapparente lhypermtropie (formation de limage dun objet loin- tain aprs la rtine).4. Les myopes forment des images des objets loin- tains avant la rtine. Sous leau, cette image recule. Lhypermtropie apparente sous leau est partiellement compense par la myopie.

    BAC16. Modle optique de lil1. 2. 3.

    B

    AABF

    F

    17. Mais o est passe la lentille ? 2. a. Un rayon qui passe par le centre optique nest pas dvi.b. et c.

    B

    B

    O

    1 cm

    3. Un rayon issu de B qui arrive parallle laxe optique merge de la lentille en passant par F.

    B

    B

    O

    1 cm

    F

    4. f = 2,0 cm. Les distances entre lobjet et la lentille et entre limage et la lentille sont gales.

    5. V = 1f

    = 1

    0,020 = 50

    18. La vision nocturne des chats1. Ren Descartes (1596-1650) mathmaticien, phy- sicien et philosophe franais. Descartes a formul les lois de la rfraction.Johannes Kepler (1571-1630) astronome allemand. Convaincu des thories coperniciennes, Kepler a trouv les lois mathmatiques rgissant le mouvement des plantes autour du Soleil.Lonard de Vinci (1452-1519), peintre, sculpteur et architecte italien mais aussi scientifique, ingnieur, inventeur, anatomiste, urbaniste, botaniste, musicien, pote, philosophe et crivain. Lonard De Vinci a, entre autres, peint La Joconde.2. Daprs Descartes, la vue est due laction de la lumire allant de lobjet vers les yeux de lobservateur, mais aussi, notamment pour la vision nocturne, allant des yeux de lobservateur nyctalope vers lobjet. 3. Cest lexplication de Lonard de Vinci qui est la plus correcte.

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 4Chap. 1 Lil : un systme optique

  • 19. Schmatiser une exprience 1.

    A

    BA'O F'

    F

    cran

    Objet

    Lentille

    B'

    2. a. Limage de laiguille rouge est verticale vers le haut. Sur la diapositive, elle est verticale vers le bas.b. Le 12 et le 6 sont inverss, tout comme le 3 et le 9. Donc, sur la diapositive, le 12 est en bas et le 3 est gauche.c. Les chiffres sont inverss haut/bas et droite/gauche. La diapositive ressemble :

    3. a.2 cm

    F

    Lobjet se situe 6 cm de la lentille, sa hauteur est denviron 1 cm.b. La construction est en accord avec la rponse de la question 2. a. car lobjet et limage sont inverss.

    20. Retour sur louverture du chapitre1. Un objet peut tre vu si la lumire provenant de cet objet parvient lil.2. a. Voir rponses de lexercice 4.b. Limage doit se former sur la rtine pour que lobjet soit vu net.3. a. Dans lobscurit, aucune lumire natteint lil de Can donc Can ne peut pas voir lil qui lobserve et rciproquement.b. Lil qui observe Can symbolise la conscience de Can qui le poursuit.

    Correction de la vision dans le monde

    1. Les lunettes ajustables prsentes dans ce docu- ment peuvent tre une des rponses aux problmes de vision de nombreuses populations, dont les populations africaines, pour plusieurs raisons.Le premier document montre que lAfrique sub-saha- rienne est une rgion du monde dans laquelle on trouve trs peu dopticiens par rapport au nombre dhabitants (environ 200 fois moins quaux tats-Unis).Ces lunettes peuvent tre rgles par la personne qui les porte ; elles permettent chacun damliorer sa vision sans avoir recours un opticien. Ce nest pas une solution idale, mais cest un moyen damliorer le confort visuel des personnes concernes.Ces lunettes sont totalement modulables : le mme modle peut corriger de nombreux dfauts de vision. Les responsables sanitaires nont quun seul modle stocker et distribuer, ce qui diminue les cots et les contraintes de gestions des stocks.2. Ces lunettes peuvent tre rgles pour obtenir des verres convergents ou divergents. Cela permet de corriger la presbytie, lhypermtropie ou la myopie.

    Loptique au service de la peinture

    1. Toute la lumire doit pntrer dans la chambre noire par la lentille pour que limage soit nette.2. a. Limage se situe sur le verre dpoli. Ce verre joue le rle dcran. Comme il est translucide, le peintre peut se placer de lautre ct et voir limage.b. Cette image est renverse. Elle est plus petite que lobjet.c. Dans le texte on trouve : Ils seront diminus de grandeur ; ils se prsenteront dans une situation ren- verse [].

    3.

    O

    4. On peut voir sur le tableau que le peintre na pas reprsent de faon raliste limage de la jeune fille donne par le miroir. La position de sa tte ne corres- pond pas la ralit. Le peintre na donc pas reproduit fidlement limage observe.Il se peut aussi que le modle nait pas pris la mme position durant toute la sance.

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 5Chap. 1 Lil : un systme optique

  • Complments Desanimationssurlaformationdesimagesetlesdfautsdelilsondisponiblessurdenombreuxsites. DesinformationssurlesdfautsdevisionsetlestraitementssontdisponiblessurlesiteduSyndicatNationaldesOphtalmologistes de France : www.snof.org Schmapourlactivit1:

    B

    A

    CF

    F

    4 cm

    O

    Schmapourlexercice9:

    2 cm

    O

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 6Chap. 1 Lil : un systme optique

  • Des photorducteurs au cortex visuel2

    Intentions pdagogiquesCette premire partie sur la vision du monde permet de comprendre le rle que jouent certaines cellules spcia-lises de la rtine et les voies visuelles dans la percep-tion dune image.Dans la premire activit, laccent a t mis sur ltude de lorganisation de la rtine et sur des dficiences visuelles lies au dysfonctionnement de la rtine afin de comprendre que la structure de celle-ci nest pas homogne.Les cellules rceptrices de la lumire appeles photo- rcepteurs sont de deux types : les cnes et les bton-nets. Ils ne sont pas uniformment rpartis dans la rtine : les uns sont plus sensibles que dautres la lumire, leur organisation dans la rtine est diffrente. Tout ceci explique certaines caractristiques de la vision que llve doit dduire par lanalyse des documents : une vision centrale, au niveau de la fova, plus nette, mais qui demande une forte lumire ; une vision pri-phrique assure par la rtine nasale et la rtine tempo-rale, moins nette, mais qui persiste aux faibles intensits lumineuses et la prsence dune zone, sans cellules photorceptrices appele tache aveugle, insensible la lumire.La deuxime activit permet daborder la vision des cou- leurs et son support en insistant sur la dcouverte histo-

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    rique et progressive des trois types de cnes et ayant comme point de dpart ltude du (des) daltonisme(s).

    La dcouverte plus tardive des pigments photosensibles contenus dans les cnes, mais aussi dans les bton- nets a permis de comprendre non seulement leur rle dans labsorption des diffrentes longueurs donde de la lumire, mais aussi quils appartiennent une mme famille multignique. Ils permettent de reconstituer une histoire volutive et llve peut retrouver la place de lHomme parmi les Primates.

    La troisime activit permet de suivre le cheminement du message nerveux qui a pris naissance dans la rtine et qui se rend au cortex visuel dans le lobe occipital du cerveau, lieu de perception, en empruntant un che- minement complexe le long des voies nerveuses. La naissance du message nerveux nest quvoque afin de consacrer une plus large part aux voies nerveuses visuelles. Une mise en vidence exprimentale de celle-ci a t choisie avec une prsentation moins classique, mais plus proche de la ralit. Un enregistrement du message nerveux sur le nerf optique est montr pour quil reste moins immatriel et pour quil y ait une conti-nuit avec tous les messages nerveux de lorganisme dj tudis.

    Supports pdagogiques et conseilsActivit 1Pour replacer la rtine dans lil, utiliser une maquette dil en relief.Logiciel Perez sur lil : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/oeil/oeilindex.htmFaire lexprience de Mariotte avec les lves pour mettre en vidence la tache aveugle dans chaque il. Cette exprience est cite dans les pages un pas vers le BAC avec ltude de la dficience visuelle de Georges du Maurier.

    Lobservation dune coupe microscopique de rtine est possible.

    Activit 2Logiciel Phylogne et logiciel Anagne .

    Activit 3Documents IRM sur diffrentes coupes (sagittales, mdianes, frontales) du cerveau humain.

    SVT

    7Chap. 2 Des photorducteurs au cortex visuel

  • activit2. La vision des couleurs et son histoire volutive (p. 34-35)1. Un daltonien confond les couleurs (trichromate anor-mal) ou ne peroit pas certaines couleurs (dichromate et monochromate). Il existe plusieurs types de daltonisme, chacun percevant (ou non) des couleurs diffrentes, que ce soit le rouge, le vert ou le bleu.Par exemple, les trichromates anormaux ne font aucune diffrence entre la couleur orange et le jaune ou entre lorange et le rouge. Selon le cas, on parle de protanopes pour les personnes qui confondent le rouge, de deutra-nopes pour ceux qui confondent la gamme du vert, et de tritanopes, beaucoup plus rares, qui eux confondent la gamme du bleu.Les dichromates ne peroivent pas une couleur. Ainsi, le dichromate protanope na pas de pigment rouge. Il confond rouge et bleu-vert quil peroit comme du

    blanc ou du gris. Le dichromate deutranope na pas de pigment vert. Il confond vert et violet. Le dichromate trita-nope na pas de pigment bleu. Il confond bleu et jaune-orang.Les monochromates nont quun seul des trois pigments et nont pas de vision colore. Ce cas est cependant extr-mement rare (1 personne sur 33 000).2. Il existe 4 pigments photosensibles : la rhodopsine contenue dans les btonnets et quiabsorbe les longueurs donde comprises entre 420 et 580 nm avec un pic dabsorption 500 nm ; lopsine des cnes bleus absorbe les longueurs donde comprises entre 400 et 500 nm avec un pic 430 nm ;

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    1. Les deux types de photorcepteurs sont les cnes et les btonnets. Les cnes sont trs nombreux la fova, absents au niveau de la tache aveugle et sont trs rares dans la rtine priphrique. Les btonnets sont absents la fova (rtine centrale) et la tache aveugle, mais trs nombreux de chaque ct de la fova, puis diminuent progressivement dans la rtine priphrique (aussi bien rtine nasale que rtine temporale).2. La rtine centrale, cest--dire la fova, car dans cette zone se forme limage de lobjet regard de face. Les cnes y sont trs nombreux et articuls avec un seul neurone bipolaire et un seul neurone ganglionnaire et il ny a pas de vaisseaux sanguins.3. Dans le dcollement de rtine, daprs la photogra-phie, la priphrie du champ visuel nest pas perue donc perte en premier de la vision priphrique. On en dduit que ce sont les btonnets qui seraient touchs en pre- mier. La prsence de liquide supplmentaire dans lil cre sans doute une surpression sur tous les photor-cepteurs et les stimule anormalement.La DMLA, daprs la photographie, entrane une perte du

    champ visuel central et une difficult voir les dtails. Il sagit donc dune altration de la vision centrale donc des cnes.

    La rtinite pigmentaire entrane une perte du champ visuel priphrique donc il sagit dune altration de la vision priphrique et celle-ci est assure par les bton-nets donc le fonctionnement de ceux-ci est dfectueux.

    Bilan4. La rtine est un tissu nerveux form de trois couches de neurones, dont les photorcepteurs. Ils sont de deux types : cnes et btonnets et leur rpar-tition varie en fonction de la rtine considre. Dans la rtine centrale (fova), il y a essentiellement des cnes qui interviennent lors des fortes intensits lumineuses et qui permettent une bonne acuit visuelle. Dans la rtine priphrique (prs du nez ou de la tempe), il y a essentiellement des btonnets intervenant aux faibles intensits lumineuses et qui assurent une moins bonne perception des dtails.

    activit1. La vision de notre environnement (p. 32-33)

    Pour bien aborder le chapitre 2 (p. 30)1. Les cinq sens sont : la vue, lodorat, loue, le toucher, le got.2. Les organes des sens sont : les yeux, le nez, les oreilles, des rcepteurs situs dans la peau pour le toucher (les corpuscules de Pacini), les papilles gusta- tives situes dans la langue pour le got.3. Les paramcies, les cellules sexuelles, les cellules pidermiques, les cellules buccales, les cellules vg- tales chlorophylliennes, les cellules nerveuses. Une

    cellule animale possde un cytoplasme limit par une membrane cytoplasmique contenant des organites, dont le noyau.4. Un neurone est une cellule nerveuse forme dun corps cellulaire avec des prolongements cytoplas- miques : des dendrites et un axone.5. Cest une cellule excitable constituant lunit fonc-tionnelle de base du systme nerveux.

    8Chap. 2 Des photorducteurs au cortex visuel

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    activit3. De la rtine au cortex visuel (p. 36-37)1. Le message nerveux emprunte le nerf optique, le chiasma optique, le tractus optique, le corps genouill latral, la radiation optique, avant datteindre le cortex visuel primaire.2. Le message nerveux visuel est constitu dun certain nombre de potentiels daction (signaux de nature lec- trique) de mme amplitude, dont la frquence varie pendant la stimulation.

    Bilan3. Le message nerveux visuel met en jeu des circuits de neurones : il prend naissance au niveau des pho- torcepteurs et sachemine jusquau cortex visuel primaire. Les fibres des cellules ganglionnaires qui sortent de la rtine forment successivement le nerf optique, le chiasma optique (lieu de croisement par- tiel des fibres nerveuses) et le tractus optique. Elles rejoignent ensuite les neurones des corps genouil- ls latraux qui se projettent dans le cortex visuel primaire, situ dans le lobe occipital. Toute lsion intervenant en quelque endroit de ce trajet entrane une ccit visuelle partielle ou totale.

    QCM (p. 40)1 : A, C 2 : B, C 3 : B 4 : A 5 : C 6 : B 7 : B, C 8 : A, C 9 : A, B 10 : C ; 11 : C

    9Chap. 2 Des photorducteurs au cortex visuel

    lopsine des cnes verts absorbe les longueurs donde comprises entre 450 et 620 nm avec un pic 550 nm ; lopsine des cnes rouges absorbe les longueurs donde comprises entre 480 et 680 nm avec un pic 580 nm.3. Le gne ancestral a subi une premire duplication qui donne naissance deux gnes identiques, chacun de ces gnes va subir une mutation, cest--dire un chan-gement irrversible dans la squence nuclotidique de lADN, ceci se rptant deux fois.

    Bilan4. La vision des couleurs se fait aux fortes intensits lumineuses grce la prsence de 3 types de cnes respectivement sensibles au bleu, au vert et au rouge, qui contiennent chacun un pigment de nature pro- tique sensible certaines longueurs donde. Les gnes dirigeant la synthse de ces pigments appar-tiennent une famille multignique, car ils prsentent des similitudes et drivent dun mme gne ances-tral qui a donn naissance 3 pigments spcifiques, suite des duplications et mutations. La comparai- son de la squence de ces gnes chez diffrentes espces permet de situer lHomme parmi les Primates.

    un pas vers le BACApplication immdiate

    1. propos de la vision dautres vertbrs1. Laigle dtecte les proies de jour : sa rtine contient beaucoup de photorcepteurs, presque tous des cnes et les trois types de cnes.2. Schmas : reprsenter plusieurs cnes, chacun reli avec un neurone bipolaire et lui-mme articul avec un neurone ganglionnaire, et donc une fibre du nerf optique (pas de btonnets).3. La rtine de lil de chien contient beaucoup de btonnets, trs peu de cnes et seulement deux types de cnes, les uns sensibles au vert-jaune, les autres au bleu-violet.4. Construire un graphique identique au doc. 2, p. 32, en supprimant la courbe rouge.

    5. Cnes Btonnets

    Aigle beaucoup peu

    Homme moyen moyen

    Chien peu beaucoup

    2. RdigerVoir cours.

    3. Luvre de Cajal1. Voir schma sur Lessentiel en image et ne reprsenter quune zone de la rtine centrale proximit de la rtine priphrique.2. Ressemblances : la prsence des trois couches de neurones avec des formes diffrentes, la prsence des deux types de photorcepteurs avec, pour les uns, une terminaison bien reprsente en cne et, pour les

  • autres, en btonnet, le nombre plus important de photorcepteurs que de cellules ganglionnaires.Diffrences : La rpartition des photorcepteurs semble homogne.Oui, dans ses grandes lignes.

    4. La DMLA1. Une tache noire au centre du champ visuel.2. Car cest le lieu de transformation du message lumineux en un message nerveux.3. Les cellules en cnes de la fova (dpression dans la macula), car cest dans cette rgion que se forme limage de lobjet regard en face.

    5. David contre GoliathGoliath avait une hypophyse hypertrophie entranant une compression du chiasma optique. Or celui-ci est le lieu de croisement des fibres des nerfs optiques pro- venant de chaque rtine nasale. Goliath avait donc un trouble visuel : une partie de son champ visuel ntait pas perue, en particulier son champ priphrique. Il semble que David ait pu sapprocher de Goliath et en triompher, car lorsque David courut vers la ligne de bataille, le gant lavait compltement perdu de vue.

    6. Une vision en noir et blanc1. Les habitants de cette le prsentent une ccit des couleurs et une photophobie, cest--dire quils vitent une trop grande pntration de lumire dans lil.2. Les cnes qui interviennent aux fortes intensits lumineuses et qui permettent la vision des couleurs ; les btonnets qui interviennent aux faibles intensits lumineuses et qui permettent de voir en noir et gris.3. Il sagit dune forme de daltonisme, trouble hr- ditaire qui ne permet pas la vision des couleurs ni une bonne acuit visuelle.

    7. De la rtine aux cortex crbraux1. Le message nerveux est un ensemble de signaux de nature lectrique de mme amplitude et de frquence variable.2. Car la rtine priphrique de lil droit est connec- te au cortex crbral droit, mais la rtine nasale est connecte au cortex crbral gauche, car il y a croise- ment des fibres nerveuses provenant de cette rtine dans le chiasma optique. (Cela est aussi vrai pour lil gauche.)

    Peinture et anomalies visuelles

    1. Les dtails ont disparu, le trait nest plus net, les taches de couleur sont plus volumineuses et les cou- leurs sont modifies : elles sont plus rouges et jaunes. Le cristallin a perdu sa transparence : il permet une moins bonne vision des formes et des couleurs, mais cette perte est progressive et Claude Monet sadapte cette dficience.2. La malvoyance dEdgar Degas : baisse visuelle pro- gressive, apparition dune tache dans le champ visuel et troubles de la vision colore. Puis une photophobie vers 38 ans serait due dabord une myopie modre donc anomalie de la partie antrieure de lil. Puis, Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    en vieillissant, la perte des couleurs nuances est sans doute due une rtinite, mais ce ne sont que des suppositions.3. Georges du Maurier a subi brutalement un dcolle-ment de la rtine de lil gauche. Devenu borgne, il a dcouvert ensuite la prsence de la tache aveugle dans son il droit, mais qui existe dans chaque il.4. Victor Brauner a perdu la vision binoculaire stro- scopique, cest--dire la perception directe de la troi- sime dimension. Mais il devient particulirement attentif aux indices pour lexprimer comme les gra- dients de texture, la taille apparente et les recouvre-ments des objets, les ombres propres, etc.

    La thrapie gnique

    1. Il sagit dapporter les gnes normaux ND1 et ND4, dficients chez 85 % des malades atteints de neuropa-thie optique hrditaire de Leber, dans le nerf optique via des vecteurs particuliers.2. Oui, cette thrapie peut tre gnralise. On pour-rait apporter des gnes codants pour des facteurs de croissance, afin de traiter la DMLA et pourquoi pas un jour traiter galement les maladies neuromusculaires.

    Cinma, tlvsion, 3D

    1. Ces symptmes sont dus des mouvements ocu- laires inhabituels. Dans la ralit, nos yeux bougent de deux faons distinctes lorsquun objet sapproche de nous grce des mouvements dits de vergence et d accommodation . Mais dans un film en 3D, quand un hlicoptre sort de lcran, par rflexe, nos yeux veulent adapter leur forme en consquence et chan-ger le plan de mise au point. Lillusion force nos yeux converger sans saccommoder. Ce dcouplement invitable tal sur 90 min dans la salle de cinma est lorigine de la fatigue oculaire2. Pendant le tournage, plus les camras sont loi-gnes et plus lillusion de profondeur est importante, mais le spectateur a du mal fusionner les deux pers-pectives et les transformer en scnes cohrentes : il voit double et est en proie des oscillations de la vision, do une fatigue visuelle.

    10Chap. 2 Des photorducteurs au cortex visuel

    BibliographieMark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso (2002). Neurosciences : la dcouverte du cerveau. Pradel, 3e dition.

    David Hubel (1994). Lil, le cerveau et la vision. Pour la Science, Belin.

    Yves Galifret (1990). Les mcanismes de la vision. Pour la Science, Belin.

    Philippe Lanthony (1999). Les yeux des peintres. Lge dHomme, coll. Hypothses.

  • 3Ce chapitre correspond la partie du programme intitule Couleurs et arts .

    Pour bien aborder le chapitre 3 (p. 48)

    1. Newton utilise le Soleil comme source lumineuse.2. La lumire mise par le Soleil est qualifie de lumire blanche.3. On peut citer les lampes incandescence et tous les corps chauffs.4. Le prisme de verre utilis par Newton permet de dcomposer la lumire blanche en lumires de couleur.

    5. Les ambiances ont t obtenues en utilisant des lumires colores.6. Le canap nest pas peru de la mme couleur.7. La perception de la couleur dun objet dpend de la lumire qui lclaire.

    1. Lhmatite est une espce minrale compose doxyde de fer (III).Le lapis-lazuli est une pierre opaque de couleur bleue.Lindigo est un pigment bleu fonc produit initialement partir dune plante : la gude.La garance est un colorant rouge tir dune plante.2. Les pigments de synthse se dveloppent au xixe sicle au moment de lessor de lindustrie chimique.3. Les pigments peuvent tre naturels (minraux, orga-niques) ou de synthse.

    4. La couleur dun pigment peut tre modifie par la temprature ou le degr dhydratation.5. a. Le pigment bleu produit dans le pays de Cocagne tait lindigo. Il tait extrait dune plante culti-ve dans la rgion dAlbi, Carcassonne, Toulouse, connue sous le nom de pastel des teinturiers ou gude.b. La production du pastel a dclin avec larrive des premires synthses chimiques, notamment de lindigo lui-mme.

    activit1. Histoire et composition des pigments (p. 50-51)

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    1. et 2. Pour vrifier la prsence des colorants dans un mlange, on dpose une goutte de chacun des colo-rants purs puis une goutte du mlange sur une plaque de chromatographie. Les diffrents dpts se font la mme hauteur sur la plaque.La plaque est alors introduite dans une cuve chromato-graphie (ou dans un bcher) pralablement remplie dun luant qui, en migrant, entranera les colorants.

    Lorsque lluant arrive 0,5 cm du haut de la plaque (cest un ordre de grandeur), on la retire de la cuve et on la sche.On compare alors les hauteurs atteintes par les diff-rents dpts de colorants purs celles atteintes par les espces contenues dans le mlange.

    activit2. La chimie de lart et des couleurs (p. 52)

    De lart et des couleurs

    SPC

    11Chap. 3 De lart et des couleurs

  • 1. Si lair est humide, le chlorure de cobalt va shydrater et changera de teinte.Il peut donc servir de dtecteur dhumidit.2. On rcupre par filtration leau de cuisson dun chou rouge.On verse le filtrat dans diffrents tubes essai.On complte les 6 tubes selon les proportions donnes dans le tableau suivant afin dobtenir des solutions de pH diffrents :

    activit4. Synthse additive et synthse soustractive (p. 54)

    activit5. Reproduire les couleurs du monde (p. 55)

    activit3. Des couleurs changeantes (p. 53)

    1. partir des trois lumires colores primaires, rouge, verte et bleue, on fait apparatre du jaune, du cyan, du magenta et du blanc sur un cran blanc.

    JauneMagenta

    Cyan

    Bleu Vert

    Rouge

    2. En modifiant lintensit de chacune des trois lumires colores primaires, on peut faire apparatre de trs nombreuses couleurs.

    3. Le schma suivant est un rsum des couleurs qui peuvent tre obtenues en synthse soustractive par superposition de filtres colors sur un faisceau de lumire blanche.

    Bleu

    Vert

    RougeJaune

    Magenta

    Cyan

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    Tube 1 Tube 2 Tube 3 Tube 4 Tube 5 Tube 6

    Nombre de gouttes de solution dacide 10 8 6 4 2 0

    Nombre de gouttes de solution de base 0 2 4 6 8 10

    3. La couleur du jus de chou rouge dpend de lacidit du milieu donc du pH. Lchelle de teinte permettra dvaluer le pH.

    1. Le nom soustractif vient du fait quun pigment absorbe (soustrait) certaines lumires colores de la lumire blanche et diffuse les autres.2. Une encre absorbant le vert diffuse le bleu et le rouge. En synthse additive, cela donne du magenta.3. En synthse soustractive, cyan et magenta diffusent

    le bleu. Si on rajoute de lencre jaune, le bleu va tre absorb, rien ne sera diffus, la tache sera vue noire.4. Le peintre, par des jeux de mlanges, utilise le blanc pour crer un nuancier de couleurs en claircissant les teintes obtenues.

    12Chap. 3 De lart et des couleurs

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    QCM (p. 61)1 : B - 2 : B, C - 3 : B - 4 : C - 5 : A - 6 : B - 7 : C - 8 : B - 9 : A

    Application immdiateTeindre des costumes de spectacle1. laide du cercle chromatique, on constate que le bleu est la couleur complmentaire du jaune. La robe jaune absorbe donc la lumire bleue.

    2. La costumire doit utiliser une teinte magenta car le rouge se situe sur le cercle chromatique entre le jaune et le magenta.

    13Chap. 3 De lart et des couleurs

    1. Colorant ou pigment ?1. Un pigment est une poudre colore insoluble, sou- vent utilis en peinture. Un colorant est une substance colore soluble qui se fixe durablement sur une matire pour lui donner une certaine couleur.2. Le curcuma et le bleu de mthylne sont des colorants. La garance est un pigment.

    2. La chromatographie1. La chromatographie est une technique danalyse qui permet de sparer et didentifier les composants dun mlange.2. Les colorants purs ne prsentent quune seule tache la verticale du dpt. Il sagit du jaune, du bleu et du rouge.Les mlanges prsentent plusieurs taches la verticale du dpt : le colorant marron est un mlange de jaune, rouge et cyan.

    3. La palette du peintre1. En peinture, les couleurs font rfrence de la synthse soustractive.2. Daprs le cercle chromatique, pour obtenir du rouge, le peintre doit mlanger du magenta et du jaune. Il manque donc du jaune sur la palette.

    4. Une scne de concert1. La superposition de lumires colores fait rfrence de la synthse additive.2. Lclairagiste peut obtenir une lumire jaune en projetant sur une mme zone une lumire rouge et une verte.3. On obtient une lumire blanche en superposant des lumires rouge, bleue et verte.

    5. Un cercle color1. Ce cercle est appel cercle chromatique.2. Deux couleurs face face sur un cercle chromatique sont appeles des couleurs complmentaires.

    un pas vers le BAC3. Le mlange du jaune et du magenta permet dobtenir la couleur situe entre ces deux teintes sur le cercle chromatique, cest--dire le rouge.

    6. Thomas Young et les couleurs1. Les cellules de lil sensibles aux couleurs sont les cnes de la rtine.2. Les trois types de cnes ragissent lobservation du blanc.3. Les cnes sensibles au rouge et ceux sensibles au vert ragissent la vision du jaune.

    7. Synthse additive1. Le jaune sobtient par superposition des lumires rouge et verte, le magenta par superposition du bleu et du rouge, et enfin, la superposition de vert et de bleu donne du cyan.La superposition des trois lumires de couleurs pri- maires donne de la lumire blanche.

    2. En synthse additive, les couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu.3. En synthse additive, on ne peut pas obtenir de noir.

    8. La chromatographie du paprika1. Le chromatogramme confirme la prsence de trois espces colores dans le paprika : trois taches sont visibles la verticale du dpt.2. Le paprika a une couleur rouge.

  • 3. Il nest pas possible de justifier la nature des espces chimiques colores prsentes dans le paprika car le chromatogramme ne prsente pas de dpts purs pour effectuer la comparaison.4. Il faudrait raliser sur ce mme chromatogramme la chromato- graphie des espces pures suppo- ses prsentes dans le paprika. On obtiendrait par exemple le chromatogramme ci-contre.

    + + + +

    9. Les imprimantes sublimation1. Les imprimantes sublimation utilisent la synthse soustractive.2. Les encres du ruban encreur des imprimantes sublimation sont jaune, magenta et cyan.3. Lors de limpression dune photo toute noire, toutes les encres ont t superposes avec le maximum din- tensit, il ne reste rien sur le ruban encreur.Lors de limpression dune photo toute blanche, aucune encre na t projete, il reste toute lencre sur le ruban. Lors de limpression dune photo toute jaune, il restera du magenta et du cyan.4. Le rouge est obtenu par superposition du magenta et du jaune. La couleur la moins consomme de la squence est alors le cyan.

    10. Charles Meyron, peintre daltonien1. Charles Meyron est atteint de daltonisme. Cette anomalie de la vision fait confondre certaines couleurs.2. Les cellules responsables de la sensibilit la lumire sont les cnes et les btonnets. Seuls les cnes inter- viennent dans la vision des couleurs.3. Chaque cne doit tre clair par des radiations dont les longueurs donde doivent appartenir un intervalle donn. Dans ce cas seulement, le cne envoie un message au cerveau.4. Daprs le document 1, Meryon confond le rouge et le vert. Meryon tait daltonien deutranope.

    11. Retour sur la page douverture1. a. En peinture, les couleurs sont obtenues par syn- thse soustractive.b. Les couleurs primaires de cette synthse sont le cyan, le magenta et le jaune et non le rouge, le bleu et le jaune, comme le considrent souvent les peintres.

    2. On observe, entre autres, du vert et de lorange.3. Lorang a pu tre obtenu en mlangeant du jaune et du rouge.Le vert a t obtenu en mlangeant du jaune et du bleu.4. La perception de la couleur dun objet dpend de la lumire qui lclaire.Lclairage des tableaux dans les muses est donc trs important. Selon cet clairage, le rendu du tableau sera diffrent.

    Des gots et des couleurs...

    1. Une chromatographie du sirop de menthe de la bouteille verte donnerait deux taches : lune corres-pondant au colorant jaune et lautre, au colorant bleu E133.Celle du sirop de menthe glaciale de la bouteille bleue donnerait une seule tache correspondant au colorant bleu E131.Comme les colorants bleus ne sont pas les mmes, leurs taches ne seraient pas la mme hauteur.2. Les confiseurs utilisent des couleurs vives car ces couleurs attirent le regard et suscitent un plus grand intrt du consommateur.3. Lclairage violet (magenta) contient des lumires colores rouges et bleues. La lumire rouge est diffu-se par la viande rouge. La viande ainsi claire semble plus rouge.

    Couleurs et 7e art

    1. Le technicolor ncessite trois ngatifs, un par cou- leur primaire rouge, verte ou bleue.Le procd Eastmancolor permet dutiliser un seul ngatif.2. Considrons par exemple un objet rouge. Sur le ngatif, cet objet sera cyan car le cyan est complmen-taire du rouge.En prenant un autre ngatif, on obtient du rouge car le rouge est complmentaire du cyan.Le ngatif dun ngatif permet donc de retrouver la cou- leur initiale. On parle de positif.3. Les films ngatifs permettent de retoucher les cou- leurs. Ce nest pas le cas des films inversibles.

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    Complments Unsimulateurpourraliserlemlangedecouleursestdisponiblesurlesite:

    http://www.profil-couleur.com/lc/006-synthese-additive/melange-synthese-additive.html

    14Chap. 3 De lart et des couleurs

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 15Chap. 3 De lart et des couleurs

    Schmaspourlactivit4:

    Schmapourlexercice7:

  • La perception visuelle4

    Intentions pdagogiquesLe chapitre 4 a comme objectif de permettre llve dacqurir des connaissances ncessaires la compr-hension des questions et des problmatiques scien- tifiques portant sur les mcanismes de la perception visuelle. Fruit dune construction crbrale, elle met en jeu plusieurs zones spcialises du cerveau qui commu-niquent entre elles et permet, associe la mmoire et des structures spcifiques du langage, lapprentissage de la lecture.Ce chapitre permet, par ailleurs, dapprhender les enjeux de la science en lien avec des questions de socit : ici en relation avec la sant, dans le cadre de ltude de la perturbation chimique de la perception visuelle par des drogues comme le LSD agissant sur la communication entre neurones, en portant un regard critique afin dagir en citoyen responsable.Lensemble des notions construites peut tre consolid par llve grce aux exercices dapplication proposs et dont la forme reprend celle des sujets du baccalaurat.Enfin, travers ltude de ressources documentaires varies, le propos du chapitre 4 est aussi de susciter la

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    curiosit de llve et son envie dapprofondir les ques-tions traites, notamment dans la rubrique Un pas vers le BAC qui permet denvisager les effets du LSD sur les activits artistiques.Les activits proposes contribuent, enfin, la construc-tion de comptences relatives : la formation scientifique : llve peut sinvestir dans une dmarche dinvestigation en recherchant, extrayant et organisant linformation utile la rsolution de pro- blmes identifis, mais galement en raisonnant, en argumentant, en dmontrant, en travaillant en quipe ; lducation sociale et civique : llve peut mener une rflexion sur les avantages et les limites des progrs scientifiques et technologiques ou sur des problma- tiques de sant dans le cadre de dbats arguments afin de dvelopper son esprit critique, sa curiosit et son esprit dinitiative ; lhistoire des arts : llve peut explorer les relations entre lart et la science dans le cadre de ltude des mcanismes daction des drogues ou des effets de lsions crbrales sur la perception visuelle.

    Pour bien aborder le chapitre 4 (p. 68)1. La cellule nerveuse1. Les cellules nerveuses sont aussi nommes neu- rones.2. La communication entre neurones est permise par une structure appele synapse.2. La communication nerveuse3. Arguments permettant daffirmer que lalcool agit au niveau du systme nerveux :

    rduction du champ visuel, augmentation de la sensibilit lblouissement, altration de lapprciation des distances et des largeurs, augmentation du temps de raction, effet euphorisant provoquant une surestimation de ses capacits et une prise de risque plus importante, perte de la coordination de ses mouvements.

    SVT

    16Chap. 4 La perception visuelle

  • activit2. Aires crbrales et plasticit (p. 72-73)

    activit3. Chimie de la perception (p. 74-75)

    1. Lapprentissage des mots repose sur un travail de rptition permettant lautomatisation de la mise en correspondance de graphmes / phonmes.La mise en mmoire dun mot nouveau implique dabord un dcodage graphonologique du mot et sa mmorisa-tion court terme, puis la rptition des rencontres avec ce mot va permettre la mmorisation long terme de sa forme crite. Chaque nouvelle lecture du mot entretient cette mmoire long terme.2. Limage du mot se forme tout dabord dans le cortex visuel. La forme visuelle du mot est ensuite associe son sens dans la circonvolution angulaire, ainsi qu sa forme auditive dans laire de Wernicke. Si le mot est lu oralement, une reprsentation du mot est transmise laire de Broca qui gnre un programme darticulation

    transmis laire motrice commandant la langue, les lvres et le larynx.

    Bilan3. Une activit de lecture impliquant la reconnais-sance dun mot crit repose sur une collaboration entre les aires visuelles, la mmoire et les aires crbrales lies au langage. Lapprentissage de la lecture saccompagne, de plus, dune augmentation du volume des aires crbrales mises en jeu par laugmentation du nombre de connexions entre les neurones impliqus, variation correspondant une proprit du tissu nerveux, la plasticit crbrale, facilitant la ralisation de la tche de lecture.

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    1. Les aires V3, V4 et V5 sont situes larrire du cerveau dans le cortex visuel.2. La lsion des aires V3 entrane une perte de la recon-naissance de la forme des objets ou agnosie de la forme. Cela montre que ces aires sont spcialises dans la vision de la forme.La lsion dune aire V4 entrane une perte unilatrale de la reconnaissance des couleurs ou hmi-achroma-topsie. Cela montre que les aires V4 sont spcialises dans la vision des couleurs.La lsion des aires V5 entrane une perte slective de la perception du mouvement ou akintopsie. Cela montre

    que les aires V5 sont spcialises dans la vision du mouvement.

    Bilan3. Limagerie fonctionnelle du cerveau et ltude de cas cliniques montrent que la formation des images de notre environnement, ou perception visuelle, dpend de lactivit daires spcialises dans la reconnaissance des couleurs, de la forme et du mouvement.

    activit1. Aires visuelles et perception visuelle (p. 70-71)

    1. Les neurotransmetteurs assurent la transmission de nature chimique du message nerveux travers lespace synaptique du neurone prsynaptique vers le neurone postsynaptique.2. Larrive dun message nerveux de nature lectrique au niveau de la terminaison synaptique dclenche la migration puis la fusion des vsicules de neurotrans-metteurs avec la membrane du neurone prsynap- tique. Les neurotransmetteurs ainsi librs dans les- pace synaptique se fixent sur des rcepteurs qui leur sont spcifiques, de la membrane du neurone post- synaptique. Cette liaison peut engendrer un nouveau message nerveux de nature lectrique dans le neurone postsynaptique. Les neurotransmetteurs sont ensuite

    rapidement dgrads ou rcuprs par le neurone pr- synaptique.3. Laction dun neurotransmetteur est rendue spci- fique en raison de la complmentarit de forme entre celui-ci et son rcepteur.

    Bilan4. Les messages nerveux de nature lectrique sont transmis entre deux neurones par un intermdiaire chimique, le neurotransmetteur, dont laction est rendue spcifique par sa liaison exclusive avec son rcepteur.

    17Chap. 4 La perception visuelle

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    activit4. Perturbations chimiques de la perception (p. 76-77)1. Une partie de la molcule de LSD est identique celle dun neurotransmetteur intervenant dans les voies nerveuses de la vision, la srotonine, ce qui fait du LSD une substance psychoactive et lui permet de se fixer la place de la srotonine sur ses rcepteurs postsy-naptiques, perturbant ainsi la perception visuelle.2. Effets court terme du LSD : illusions visuelles, hallucinations, tat confusionnel, angoisses, crises de panique, phobies, dlires, bad trips .Effets long terme du LSD : pisodes hallucinatoires ou flash-back , pisodes dlirants, tat dpressif ou anxieux, troubles psychiques, accidents neurologiques, troubles digestifs, endormissements.3. Les effets court et long terme du LSD montrent que la consommation de substances addictives reprsente un danger individuel et le fait que les conduites addic-

    tives interviennent dans 30 % de la mortalit prma- ture montre quelles constituent aussi un problme de socit.

    Bilan4. Certaines substances hallucinognes comme le LSD perturbent la perception visuelle. Leur action est due la similitude de leur structure molculaire avec celle de certains neurotransmetteurs du cerveau auxquels elles se substituent. Leur consommation entrane des troubles du fonctionnement gnral de lorganisme, une forte accoutumance, ainsi que des flash-back imprvisibles. lchelle de la socit, les conduites addictives sont responsables dune part importante de la mortalit prmature.

    QCM (p. 80)1 : A, C 2 : A, B, C 3 : C 4 : A, B 5 : A, C 6 : B 7 : A, B 8 : A, B, C 9 : B 10 : A, B

    18Chap. 4 La perception visuelle

    un pas vers le BACApplication immdiate

    1. La perturbation de la vision par les drogues1. Le LSD a une structure proche de celle de la sro- tonine, neurotransmetteur intervenant dans la trans- mission du message nerveux visuel. Il modifie la per- ception visuelle y compris en labsence de stimulation lumineuse : forte dose, des hallucinations se dve- loppent, la personne va percevoir des objets, des per- sonnes que ses yeux ne voient pas .2. Le LSD agit la place de la srotonine produite lors de stimulations lumineuses. Sa forme lui permet dimi- ter son action et de gnrer les images dobjets ou de personnes qui ne sont pas vues.3. Les aires V4 sont spcialises dans le traitement de la couleur des objets, car elles sont actives lorsque le LSD entrane chez le sujet des illusions aux couleurs intensifies.Les aires V5 sont spcialises dans le mouvement des objets, car elles sont actives lorsque le LSD entrane chez le sujet des illusions aux formes distordues et en mouvement.Laire temporale est implique dans la mmoire, car sa destruction supprime lidentification des objets : le sujet les voit, mais ne sait plus leur rle. Cette aire est active lors dhallucinations : elle permet de gnrer des

    images partir des souvenirs des objets ou des per- sonnes.4. Schma raliser mettant en relation les aires corticales V1, 4 et 5.

    2. Transmission des messages nerveux et perturbation de la perception visuelle1. Le message nerveux sensoriel propag par un neurone du nerf optique est de nature lectrique.2. La transmission de ce message un neurone du cortex visuel est ralise par lintermdiaire dune substance chimique : un neurotransmetteur.3. La zone de jonction entre deux neurones est une synapse.4. Les rcepteurs situs sur la membrane du neurone postsynaptique sont spcifiques dun neurotransmet- teur, car la liaison neurotransmetteur-rcepteur est assure par une complmentarit de forme entre ces deux molcules.

    3. Les effets dune substance hallucinogne1. Voir schma 2 de Lessentiel en image, p. 79.2. La scopolamine ayant une structure lui permettant de se fixer sur les rcepteurs dun neurotransmetteur lactylcholine du systme nerveux central, elle est capable dagir en lieu et place de ce neurotransmet- teur et de manire plus active, ce qui explique la sur- venue dhallucinations.

  • 4. Laction du LSD sur la vision1. La zone de communication entre deux neurones est appele synapse.2. Les messages nerveux visuels traversent les relais synaptiques des voies nerveuses par lintermdiaire de substances chimiques : les neurotransmetteurs.3. Les illusions visuelles et les hallucinations dcrites dans louvrage dAlbert Hofmann, LSD, mon enfant ter- rible, sont dues la similitude des formes des mol- cules de LSD et de srotonine, neurotransmetteur des voies nerveuses visuelles. Le LSD imite laction de ce neurotransmetteur en se fixant sur ses rcepteurs postsynaptiques et stimule la perception visuelle au point de modifier lapparence des objets ou des per- sonnes (illusion) ou de faire voir au consommateur des objets ou des personnes qui ne sont pas devant ses yeux (hallucination).

    Neuf dessins sous LSD

    1. Altration croissante de la perception visuelle de lartiste :2e dessin : Je peux vous voir clairement, trs clai- rement. 3e dessin : Les contours semblent normaux, mais trs brillants tout change de couleur. Ma main doit suivre le balayage des lignes audacieuses. 4e dessin : Les contours du modle sont nor- maux, mais maintenant ceux de mon dessin ne le sont pas. Les contours de ma main sont trangement inquitants. 5e dessin : Aprs avoir termin le dessin, le patient se met rire, puis est effray par quelque chose sur le sol. 6e dessin : Je suis... tout est... chang... ils appellent...votre visage... entrelaces... qui est...

    Altration dcroissante de la perception visuelle de lartiste :7e dessin : Ce sera le meilleur dessin, comme le premier, mais en mieux. 8e dessin : Je pense que a commence sestomper. Cest un assez bon dessin. 9e dessin : Je nai rien dire sur ce dernier dessin, il est mauvais et sans intrt, je veux rentrer chez moi maintenant. 2. Les dessins, tant rangs dans lordre chronolo- gique de leur ralisation, refltent les modifications de la perception visuelle de lartiste aprs la prise de LSD : jusquau dessin 6 (165 minutes aprs la prise de LSD), la perception visuelle de lartiste saltre, les dessins deviennent progressivement dstructurs, les lignes et les contours sont de plus en plus caricaturaux, le visage du sujet nest finalement plus reconnaissable.Ensuite, laltration de la perception visuelle est dcrois- sante, les dessins sont progressivement de plus en plus

    ralistes (entre 265 et 480 minutes aprs la prise de LSD).3. Le LSD est une molcule dont la structure est en partie similaire celle de la srotonine, neurotransmet- teur des voies nerveuses visuelles. Imitant son action en se fixant sur les rcepteurs synaptiques de la sro- tonine, le LSD prsent en plus grande quantit dans le cerveau aprs une prise, surstimule les voies nerveuses visuelles gnrant des illusions voire des hallucinations.

    Henri Michaux, crivain, pote et peintre

    1. Henri Michaux tenta, par lusage de LSD, des voyages intrieurs en qute de rupture avec le temps et les- pace afin dacqurir une connaissance intime de lesprit humain, de linconscient et du rve.2. Indices, dans lavant-propos de Misrable miracle, dune altration de la perception visuelle due au LSD lors dune activit de lecture ou dcriture : Lances vivement en saccades, dans et en travers de la page, les phrases interrompues, aux syllabes volantes, effilo- ches, tirailles, fonaient, tombaient, mouraient, leurs loques revivaient, repartaient, filaient, clataient nou- veau. Leurs lettres sachevaient en fumes ou dispa- raissaient en zigzag .3. Outre les illusions visuelles et les hallucinations provoques par le LSD, lusager peut prouver un tat confusionnel accompagn dangoisses, de crises de panique, de phobies, de bouffes dlirantes.Tout consommateur sexpose aussi des bad trips , cest--dire des hallucinations cauchemardesques, des illusions dlirantes dangereuses (notamment lors- quon simagine pouvoir voler), ou des perturbations psychiques prolonges. Certaines personnes ressentent de nouveaux pisodes hallucinatoires appels flash-back plusieurs jours ou semaines aprs une consom- mation de LSD. long terme, peuvent survenir chez le consommateur un tat dpressif ou anxieux, des troubles psychiques menant au suicide, des accidents neurologiques.4. Certains artistes peuvent tre tents de faire usage de LSD estimant que la prise de cette substance psychoactive favorisera leur inspiration.

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 19Chap. 4 La perception visuelle

    Bibliographie Purves, Augustine, Fitzpatrick, Hall, Lamantia, Mc Namara, William (2005). Neurosciences. De Boeck.

    David Hubel (1994). Lil, le cerveau et la vision. Pour la Science, Belin.

    http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/vision

    Pour tlcharger EduAnatomist, logiciel de visualisation dimages crbrales : http://acces.inrp.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/eduanatomist

  • Vers une agriculture durable au niveau de la plante5

    Programme

    NOTIONS ET CONTENUS COMPTENCES EXIGIBLES

    Pratiques alimentaires collectives et perspectives globalesLagriculture repose sur la cration et la gestion dagrosystmes dans le but de fournir des produits (dont les aliments) ncessaires lhumanit.

    Dans un agrosystme, le rendement global de la production par rapport aux consommations de matire et dnergie conditionne le choix dune alimentation dorigine animale ou vgtale, dans une perspective de dveloppement durable.

    Comparer la part dintervention de lHomme dans le fonctionnement dun cosystme et dun agrosystme.Montrer que consommer de la viande ou un produit vgtal na pas le mme impact cologique.

    Une agriculture pour nourrir les HommesLexportation de biomasses, la fertilit des sols, la recherche de rendements et lamlioration qualitative des productions posent le problme : des apports dans les cultures (engrais, produits phytosanitaires, etc.) ; des ressources en eau ; de lamlioration des races animales et des varits vgtales par la slection gntique, les manipulations gntiques, le bouturage ou le clonage ; du cot nergtique et des atteintes portes lenvironnement.Le choix des techniques culturales doit concilier la production, la gestion durable de lenvironnement et la sant.

    Comparer les bilans dnergie et de matire (dont leau) dun cosystme et de diffrents agrosystmes (cultures, levages), partir de donnes prleves sur le terrain ou dans des bases de donnes et traites par des logiciels de calculs ou de simulation.Expliquer, partir de rsultats simples de croisements, le principe de la slection gntique ( vigueur hybride et homognit de la F1 ).Relier les progrs de la science et des techniques, leur impact sur lenvironnement au cours du temps.tudier limpact sur la sant ou lenvironnement de certaines pratiques agricoles (conduite dun levage ou dune culture).

    Acquis (collge et seconde) :SVT : caractristiques du milieu et rpartition des tres vivants ; peuplement dun milieu ; biodiversit ; production alimentaire par llevage ou la culture ou par une transformation biologique ; le sol, patrimoine durable ; producteurs ; synthse de matire organique la lumire ; biomasse ; gnes ; allles, ADN ; transgense ; reproduction sexue et unicit des individus.

    Limites :On se limite la quantification des flux dnergie et de matire sans identifier et ni expliquer les mcanismes biologiques explicatifs.Aucune exhaustivit nest attendue dans la connaissance des pratiques de cultures et dlevages.Les mcanismes cellulaires du bouturage ne sont pas connatre.Les tapes du clonage et des manipulations gntiques ne sont pas tudies pour elles-mmes, mais pour leur intrt en agriculture.

    Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    SVT

    20Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    Intentions pdagogiques et conseils Ce chapitre est le premier de la partie Nourrir lhumanit .Cet ensemble de 4 squences va permettre denri- chir les connaissances propos des choix humains en matire dapprovisionnement en denres alimentaires. Ltude sappuie : dune part, sur les acquis des lves propos de la notion dcosystme (minral/vivant, rseaux tro- phiques, sol, environnement, etc.) aborde en classes de Sixime, de Troisime (partie Responsabilit humaine en matire de sant et denvironnement ) et de Seconde (parties [...] une plante habite et Enjeux plantaires contemporains : nergie (surtout propos de la photosynthse), sol ) ; dautre part, sur les acquis lis aux biotechnologies : transgnse et multiplications sexue et vgtative abordes tout au long de la scolarit.Lintrt de ce chapitre est de focaliser les activits sur les proprits particulires des agrosystmes.Il est tout fait envisageable douvrir cette partie avec une courbe de la population mondiale en fonc- tion du temps, confront au constat que la Surface Agricole Utile / habitant stagne depuis 1970 et ne semble pas pouvoir voluer autrement puisque les dfriche-ments pour dgager davantage de terres arables est compens par la perte de sols cultivables du fait de lrosion et des salinisations de ceux-ci dues aux mau- vaises pratiques agricoles (vu en partie en Seconde dans la partie Enjeux plantaires contemporains : nergie, sol ).Ce qui amne les problmatiques suivantes :Comment lhomme modifie-t-il les cosystmes naturels pour en faire des agrosystmes produisant des denres choisies en quantit suffisante ?Comment grer ces modifications afin de ne pas endom-mager lagrosystme long terme ?Comment obtenir les individus les plus avantageux pour la production de denres alimentaires ?

    Au cours de la premire squence, Lagrosystme, un cosystme modifi , nous proposons une compa-raison des caractristiques de ces deux systmes prsents sur Terre en insistant bien videmment sur lac-tion de lhomme sur ceux-ci.Dans la deuxime squence, Pratiques alimentaires et dveloppement durable , ltude portera sur les bilans dnergie et de matires dans diffrents systmes : un cosystme naturel type, un agrosystme producteur de vgtaux et un autre producteur de denre animale. Cette double page vise donc faire prendre conscience dune production accrue dans un agrosystme par rap- port un cosystme naturel et quune consommation de denres animales engendre des pertes nergtiques considrables du fait des passages dans des maillons suprieurs des chanes alimentaires.La troisime squence, Limpact de certaines pra- tiques agricoles , est le moment dtudier quelques pra- tiques culturales visant accrotre la productivit des agrosystmes et leur impact sur certains acteurs de lenvironnement (les tres vivants, leau, etc.). Les pra- tiques abordes sont lajout dengrais (quils soient chimiques ou biologiques) et de pesticides et les dif- frents modes dirrigations en lien troit avec les ressources locales en eau douce.La dernire squence, Agriculture, gestion durable et sant , permet daborder diffrentes pratiques de biotechnologie qui permettent la production de varits vgtales et animales plus productives et possdant des proprits intressantes. Les pratiques abordes peuvent tre anciennes comme la slection de varit, lhybridation et le bouturage, ou bien plus rcentes comme la transgnse et la culture in vitro.Les prlvements de denres dans les cosystmes naturels ont t volontairement exclus des tudes. Il peut tre cependant envisageable dy faire allusion en voquant notamment la pche, et certaines drives de surexploitation de lcosystme marin.Les supports pdagogiques utiliss dans ce chapitre sont de natures varies : des textes, des photographies dillustration des pratiques abordes, des graphiques de formes diverses, des cartes, des tableaux de valeurs et de nombreux schmas de formes varies, etc. Les capa-cits travailles et utilises sont essentiellement lies la saisie des donnes dans ces supports.Les exemples tudis resteront non exhaustifs. Par exemple, pour les effets nfastes dajouts dintrants, on pourrait imaginer ltude des effets dune concentration trop leve de nitrates sur la potabilit dune eau.Cest galement loccasion de dvelopper lesprit critique des lves en rflchissant aux conduites adopter, propos de leurs choix alimentaires et de leurs influences indirectes sur lenvironnement.

    population (en milliards)

    hypothse haute

    Population mondiale estime en fonction du temps

    2,5

    6,1

    10,6

    8,9

    7,4

    annes

    Source : Grard-Franois Dumont ; Chiffres WPP, The 2000 Revision, ONU, 2001.

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    1960 1970 1980 1990 1950 2000 2010 2020 2030 2040 2050

    hypothse moyenne

    hypothse basse

    21Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    activit1. Lagrosystme, un cosystme modifi (p. 90-91)

    activit2. Pratiques alimentaires et dveloppement durable (p. 92-93)

    1. changes cycliques de matires et dnergie au sein dun cosystme entre les lments vivants ou non. Contrairement un cosystme, lagrosystme est contrl par lhomme. Il y contrle le nombre despces prsentes et le temps de vie du systme dans un but de prlvement de la matire produite, afin de contrler lagrosystme. Lhomme y introduit diverses matires (engrais, pesticides, etc.), alors que les lments dun cosystme sont en circuit ferm.2. La production primaire reste en majorit au sein dun agrosystme. Elle est consomme minralise par les dcomposeurs. Au sein dun agrosystme, la majorit de la production primaire est exporte pour des activi- ts humaines (alimentaires, nergtiques, etc.).

    1. La production primaire nette correspond la frac- tion de lnergie solaire capte par les vgtaux verts et stocke sous forme dnergie chimique lors de la produc-tion de biomasse. Le calcul des productions primaires nettes est donc de 1/1 000 pour un cosystme et de :

    74 654 + 13 996 + 4 666 + 68 487 + 36 87848 710 750

    = 41 000

    pour

    un agrosystme.La production primaire nette est donc 4 fois plus leve dans un agrosystme.2. Il sagit, pour chaque type de production, de faire le calcul :

    matires (ou nergies) rcoltes (consommables)matires (ou nergies) insres dans le systme

    Bilan3. Un cosystme naturel connat un fonctionne-ment en circuit quasi ferm : trs peu de matire entre et sort du systme, le tout est recycl. Dans un agrosystme, on exporte une plus grande quantit de biomasses afin de rpondre aux besoins primaires des hommes. On a aussi recours de nombreux intrants afin de compenser ce dpart de matire et damliorer la productivit du systme. Au niveau nergtique, la part solaire est comparable mais on fait entrer dautres sources dnergie dans les agro-systmes, toujours dans le mme but damlioration de la productivit.

    Une comparaison quantitative est raliser grce aux calculs effectus : une production animale est 10 fois moins rentable quune production vgtale.

    Bilan3. La production agricole animale rclame 10 fois plus dintrants nergtiques et de matires pour une mme quantit de matire ou dnergie produite dans un systme produisant des vgtaux. Une alimen- tation base de vgtaux est donc plus en accord avec un dveloppement durable de lagriculture et le respect de lenvironnement.

    1. Lagriculture et la biodiversit1. La production vgtale ncessitant la mise en jeu de la photosynthse, lhomme a besoin de lnergie solaire et dapports minraux et bien videmment deau. Les vgtaux ont aussi besoin dun substrat pour sy enraciner : la culture de ceux-ci ncessite donc un sol. La production animale ncessite lapport de matire vgtale. Les besoins sont donc similaires.2. Les pratiques agricoles peuvent provoquer une pollu-tion des eaux (nitrates, pesticides, matires fcales du

    btail) et une rosion des sols accrue. Ces modifications ont une influence sur lenvironnement, notamment sur la biodiversit.2. Exemples de transgnse3. Luniversalit de lADN en tant que support de linfor-mation gntique permet la transgnse.4. La transgnse permet lobtention dOGM qui ont des vertus agricoles (productivit accrue, rsistances aux parasites, etc.).

    Pour bien aborder le chapitre 5 (p. 88)

    22Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit.

    activit3. Limpact de certaines pratiques agricoles (p. 94-95)

    activit4. Agriculture, gestion durable et sant (p. 96-97)

    1. Les intrts des produits sont : pour les engrais : un rendement amlior condition de respecter des doses prcises ; pour les pesticides : adventices et parasites tant moins prsents, la comptition est leve ; les rende-ments sont amliors.Les inconvnients sont les mmes pour les deux types dintrants : les produits en excs passent dans lenviron-nement (leau, le plus souvent) et peuvent saccumuler dans les tres vivants jusqu atteindre des concentra-tions toxiques.2. Les ressources en eau permettent une irrigation des cultures, ce qui accrot les rendements. Lagriculture, par le mode dirrigation choisie et le type de production, puise plus ou moins dans ces ressources.

    1. Le processus de slection repose sur des hybrida-tions de souches gntiquement homognes, mais aux proprits diffrentes et intressantes, de faon obte-nir une population hybride homogne (htrozygote pour les gnes intressants).2. Lintrt est dobtenir une population hybride poss-dant des caractristiques amliores par rapport aux deux souches parentes.3. Les problmes du clonage sont lobtention dindivi-dus tous identiques donc lobtention dune population fragile quant une ventuelle pidmie parasitaire (slection naturelle impossible sur cette population). Les OGM prsentent de nombreux intrts agrono- miques mais on ne connat pas les effets potentiels long terme ni sur lorganisme ni sur lenvironnement.

    Bilan4. Les agronomes cherchent toujours obtenir des populations dindividus les plus productifs, rsistants

    3. Les pratiques visent toutes amliorer les rende-ments. En pratiquant lagriculture de manire non raison-ne, lenvironnement peut rcuprer le surplus dintrants ou bien tre appauvri en eau.

    Bilan4. Lhomme est donc toujours confront la nces-sit dune utilisation rflchie des pratiques agricoles, amliorant les rendements tout en veillant ne pas avoir trop dimpact sur lenvironnement, ce qui, moyen ou long terme, peut nuire aux productivits des agrosystmes, la biodiversit et la qualit de leau.

    et prsentant les meilleures caractristiques (gus- tatives, nutritionnelles, etc.) en vue de les proposer aux consommateurs. Dans ce but, ils utilisent depuis des sicles les processus de slection au sein de la biodiversit et dhybridation entre les varits prsentant des caractristiques intressantes et uti- lisent des techniques de multiplication vgtative, telles que le bouturage afin de produire une popu- lation importante et homogne de ces individus. Depuis quelques dcennies, les agronomes ont mis au point deux nouvelles techniques. Lune permet- tant de confrer des caractristiques prcises un individu en insrant un gne dans son gnome : la transgnse. Et lautre permettant dobtenir, in vitro, un grand nombre dindividus gntiquement iden- tiques (un clone) : la culture in vitro. Toutes ces tech-niques permettent de satisfaire au mieux la clientle, mais ne sont pas sans consquence sur lenvironne-ment (biodiversit, etc.).

    QCM (p. 100)1 : C 2 : B, C 3 : A, B 4 : B 5 : B, C 6 : A, C 7 : C 8 : C 9 : B 10 : B 11 : B 12 : B 13 : B, C

    23Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

  • Hachette Livre, 2011 - Sciences 1res L/ES - Livre du professeur - La photocopie non autorise est un dlit. 24Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

    un pas vers le BAC Application immdiate

    1. Lutilisation dengrais vertsSelon ce texte, les intrts de lutilisation dengrais verts sont : des plantes fourragres ou lgumineuses que lon enfouit ensuite dans le sol pour fixer lazote et le nour- rir . Donc lajout dengrais azots nest pas ncessaire. On peut penser une attnuation de la pollution des eaux par ces produits. damliorer le drainage du sol, tout en maintenant la terre en place, et de limiter lrosion grce au rseau racinaire dense des espces vgtales choisies. La struc- ture du sol est ainsi amliore tant au niveau physique que chimique et biologique. Ces vgtaux fixant lazote ont donc lautre avantage dviter la disparition du sol de culture et larent. On peut donc penser que ceci permet dviter le travail mcanique du sol dans le mme but. la luzerne rduit fortement le dveloppement des adventices donc cette pratique permet dviter luti- lisation dherbicides qui pourraient polluer leau et le sol.

    2. Lutte biologique et lutte chimique1. Le nombre de chenilles par arbre trait au DDT diminue rapidement (de 1 400 10) ds le dbut du traitement, mais les effets de celui-ci disparaissent peu peu lors des 4 annes suivantes pour ne plus exister ds 1968 (retour 1 400), 4 ans aprs le dbut du traitement. Le nombre de chenilles par arbre trait par lutte biologique diminue progressivement durant deux ans, mais leffet se poursuit en permettant de conserver une valeur de 0 10 chenilles par arbre, durablement. Le traitement au DDT est donc rapidement efficace contre les chenilles par rapport au traitement par lutte biologique, mais le traitement au DDT nest pas durable alors que celui par lutte biologique permet de conserver les arbres labri des parasites sur de trs longues priodes.2. Il est donc avantageux dutiliser la lutte biologique si lon veut avoir une protection durable contre les chenilles qui les parasitent. On sait de plus quune partie des pesticides utiliss peut sinfiltrer dans les sols et dans leau de lcosystme, ce qui peut avoir des effets trs nfastes sur la biodiversit, la qualit de leau et dune manire plus gnrale lquilibre de lcosystme.

    3. Pratiques alimentaires et effet de serre1. Pour un hectare, un levage rejette :0,94 tonne + 0,14 21 tonnes = 3,88 quivalent tonnes de CO2.

    Une culture : 0,98.2. Un hectare dlevage produit donc 4 fois plus de gaz effet de serre (quivalent CO2) quun hectare de culture.

    + connaissancesDe plus, un hectare de culture produit en gnral 10 fois plus de denres quun hectare dlevage.

    Il est donc plus avantageux dadopter un rgime ali- mentaire vgtarien afin dviter les rejets de gaz effet de serre (finalement 40 fois moins pour une mme quantit de denres alimentaires).

    4. Le mas transgnique utilisant mieux leau disponible

    1. Le manque deau dans les cultures de mas est habituellement compens par une irrigation.2. Schma : voir p. 88.gne dintrt gnome dune cellule uf de mas dveloppement dun organisme exprimant le gne dintrt et les caractristiques lies.Ici, le gne permet une synthse accrue la PEPc, ce qui leur permet dutiliser plus efficacement leau. Les cultures de mas sont donc plus rsistantes dans des conditions de stress hydrique et permettent donc dat- tnuer lirrigation et donc dconomiser leau.

    5. La ncessit dadopter des pratiques alimentaires rflchies

    Le premier document montre que la surface agricole utile par habitant diminue danne en anne. Il est donc ncessaire damliorer la productivit de chaque hectare de terre assole. On voit de plus dans le second document que le nombre de personnes sous-alimentes augmente avec le temps (plus dun milliard en 2009). Il faut donc faire en sorte de produire assez de denres alimentaires pour remdier cette situation malgr la SAU par habitant diminuant. La production de den- re animale ncessite 10 50 fois plus de surface cultive que la production vgtale. Un rgime ali- mentaire vgtarien accru permettrait donc une pro- duction de denre alimentaire accrue ce qui pourrait permettre de remdier la sous-nutrition mondiale.

    Les erreurs du pass sont-elles rparables ?

    1. Les indices de dtrioration du sol africain sont les suivants : la dtrioration du sol a t acheve par lrosion de leau et du vent ; ensablement, dforestation, rosion olienne et hydrique, rendements en chute libre... .

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    2. Des techniques ont t mises en uvre pour rem-dier ltat des terrains prcdemment cit : retenir leau afin de favoriser son infiltration dans les nappes et sa capture par la vgtation grce des tranches , diguettes , mini barrages , puits et plantations darbres . condition de maintenir les efforts sur un long terme sans dsesprer : 40 000 hec- tares ont t restaurs, les rendements des cultures marachres ont tripl.

    Lutter contre les impacts environnementaux superflus

    1. Les locavores veulent viter les transports superflus de marchandises en ne consommant que des produits de proximit. Cette dmarche permet dattnuer la consommation de carburant et le rejet de gaz effet de serre li au transport des marchandises.2. Les objectifs dune conversion lagriculture biolo-gique sont doffrir une valeur suprieure aux denres produites, de rassurer la clientle quant la bonne pratique de production et enfin de prserver lenvi-

    ronnement. Les limites de cette conversion sont la ncessit dune mcanisation, dune main-duvre et de lachat de plants et de pollinisateurs accrus, do des cots supplmentaires pour garder une production similaire.

    25Chap. 5 Vers une agriculture durable au niveau de la plante

    Sitographie / Bibliographie

    BibliographieR. Dajoz (2006). Prcis dcologie. Dunod.

    S. Pontallier (1964). Les engrais et la fumure. PUF, Que sais-je ?

    R. Barbault (2008). cologie gnrale : structure et fonction-nement de la biosphre. Dunod.

    Sitographiewww.fao.org

    http://www4.inra.fr/cepia

    http://www.fao.org/nr/water/aquastat/main/indexfra.stm

    http://faostat.fao.org/default.aspx?lang=fr

    http://www.gnis-pedagogie.org/

  • 6Ce chapitre correspond la partie du programme intitule Qualits des sols et de leau .

    Pour bien aborder le chapitre 6 (p. 106)

    1. Lire ltiquette dune bouteille deau1. Les diffrents lments sont prsents sous forme dions.2. Il y a les ions positifs, les cations et les ions ngatifs, les anions.3. mg/L renseigne sur la masse de solut contenue dans un litre de solution.4. mg/L est lunit de la concentration massique.

    2. Quelques tests5. On introduit de lhydroxyde de sodium dans la solu-tion tester. Sil apparat un prcipit bleu, alors il y a prsence dions cuivre, Cu2+.6. Sil apparat un prcipit de couleur rouille, alors il y a prsence dions fer (III), Fe3+.3. chelle de teintes7. Les teintes nont pas la mme intensit, donc les concentrations sont diffrentes.8. Une chelle de teintes permet de reprer par compa-raison la concentration dune solution inconnue.

    1. Les eaux du robinet proviennent soit de nappes phra-tiques souterraines, soit de plans deaux de surface (lacs, rivires).2. Leau minrale et leau de source proviennent des nappes deaux souterraines et sont naturellement propres la consommation humaine. Leau minrale a une compo-sition constante en oligo-lments, ce qui nest pas le cas de leau de source.3. Une substance organoleptique affecte un de nos sens.Une analyse bactriologique est une recherche de bact-ries susceptibles de polluer leau.Les qualits organoleptiques de leau sont repres par son got, sa saveur et son odeur.4. Les nitrates, les pesticides et les chlorites sont des polluants recherchs lors des contrles sanitaires de leau du robinet.

    Ces polluants proviennent principalement de lagri- culture, des rejets domestiques et industriels.5. Les principales tapes du traitement dune eau natu-relle sont le dgrillage, la dcantation, la filtration, la dsinfection et la chloration.6. La chloration consiste ajouter du chlore pour limi-ner les bactries.La dcantation est une opration au cours de laquelle les particules indsirables tombent au fond des bassins sous leffet de leur poids.Le dgrillage consiste faire passer leau travers des grilles de plus en plus fines pour rcuprer les plus gros dchets.7. Un adoucisseur deau est un dispositif permettant de rendre leau moins calcaire en diminuant la concentration en ions calcium Ca2+ et magnsium Mg2+.Lutilisation dadoucisseurs nest pas sans risque pour la sant car, sils sont mal entretenus, ils peuvent devenir des lieux de prolifration microbienne.

    activit1. La qualit dune eau (p. 108-109)

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    Qualits des sols et de leau

    SPC

    26Chap. 6 Qualits des sols et de leau

  • Laconcentrationdelasolutiondechloruredecuivreest gale 0,01 mol L1. Les concentrations des solutions dhydroxyde de sodium et de nitrate dargent sont gales 0,1 mol L1. Lasolutiondechloruredecuivreestpratiquementincolore mais il apparat un prcipit bleu en prsence de solution dhydroxyde de sodium. Onaintroduitenviron50gdeterredanslentonnoirpuis on a vers lentement 40 mL de solution de chlo-rure de cuivre. Il peut tre intressant de proposer un contre- exemple en utilisant du sable. Dans ce cas, les ions Cu2+ ne sont pas retenus.

    1. Le CAH met en rserve et libre les lments nutritifs ncessaires la croissance des plantes.

    activit4. Un produit phytosanitaire (p. 112)

    activit3. changes dions dans le sol (p. 111)

    La concentration de la solution de thiocyanate depotassium utilise est gale 0,01 mol L1. Lethiocyanatedepotassiumdoittreenexcsparrapport aux ions fer. Lacouleurrougeestduelaformationdelionthio-cyanatofer (III). Lquation de la raction scrit :

    Fe3+ + SCN [FeSCN]2+.

    1. Un produit phytosanitaire sert soigner ou prvenir les maladies des organismes vgtaux.2. La couleur de la solution dilue de sulfate de fer doit tre comprise entre celle de la solution S3 et celle de la solution S4.

    3. Daprs ltiquette, la concentration en fer est gale 57,5gL1. Les rsultats exprimentaux donnent lenca-drement suivant :

    8 mg L1 < concentration solution dilue < 12 mg L1.

    En tenant compte de la dilution, lencadrement devient :

    (50008)mgL1 < concentration sol. commerciale

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    Application immdiate

    1. Leau du robinet serait 120 fois moins chre que leau en bouteille

    1. En comparant les cots de la consommation des

    eaux, on trouve : 2401,87

    = 128. Leau du robinet est donc

    plus de 120 fois moins chre que leau en bouteille, ce qui correspond au titre de lexercice.2. Lutilisation de leau en bouteille gnre beaucoup de dchets. Son transport est galement source de pol- lution.

    2. Comprendre le CAH1. Le sol change de la matire avec les solutions ioniques qui le traversent.2. Le CAH permet de fixer des cations qui sont ensuite absorbs par les plantes. Ces cations, par exemple les cations potassium K+, se fixent sur le CAH aprs un change avec dautres cations, par exemple avec les cations magnsium Mg2+.

    3. Dterminer la duret dune eau1. Une eau dure est une eau calcaire.2. Benot a leau la plus dure car sa bandelette comporte deux zones qui ont vir au rose alors que celle de Ccile nen comporte pas.

    4. Diffrencier des eaux1. Il y a une eau de source et une eau minrale.2. Leau minrale et leau de source proviennent des eaux souterraines et ne subissent aucun traitement. Leau minrale a une composition constante en min- raux, ce qui nest pas le cas de leau de source.3. pH = 7,2 signifie que leau est lgrement basique.

    5. Assainissement de leautape 1 : dgrillage = les plus grosses salets sont arrtes par un grillage.tape 2 : floculation-dcantation = un ractif (le flo- culant) forme des flocons avec les impurets. Lensemble tombe au fond du bcher lors de la dcantation.tape 3 : filtration sur lit de sable = les particules en suspension sont retenues par les couches de sable.tape 4 : dsinfection = du chlore (ici, leau de javel) est vers afin de dtruire les bactries.tape 5 : filtration sur charbon actif = le charbon actif retient les matires organiques dissoutes dans leau.tape 6 : chloration = dsinfection de leau clarifie.

    6. Connatre le CAH1. Le CAH fixe les cations mais pas la plupart des anions.2. Il assure le stockage des cations apports par les engrais et constitue ainsi un rservoir dlments nutri-

    28Chap. 6 Qualits des sols et de leau

    un pas vers le BACtifs, essentiel dans la croissance des vgtaux.

    7. Utiliser une chelle de teintes1. Lindication 2 g L1 signifie 2 grammes par litre. Cest la concentration du solut dans la solution : 2 g L1 correspond 2 grammes de solut dans 1 litre de solution.2. La concentration de la solution S est comprise entre 1 et 2 g L1.

    8. Le dust bowl1. Le labourage consiste retourner la terre arable pour loxygner. Si le labourage est trop profond, la terre arable est remplace par une terre beaucoup moins riche.2. La terre arable riche en argile et humus contient le complexe argilo-humique (CAH).3. Le complexe argilo-humique prsent dans la terre arable permet une bonne croissance des plantes.4. Le sol, dans les zones sableuses, contient peu dargile et dhumus. Il y a donc peu de CAH et donc peu dchanges dions, ce qui ne favorise pas la croissance des vgtaux.

    9. Utilisations de leau1. et 2. Usage %

    Eau potable 18 %

    Industrie 10 %

    Irrigation 12 %

    Production dnergie 59%

  • 3. En 2007, 59 % des volumes prlevs ont servi refroidir les centrales de production dlectricit. La consommation nette est cependant trs faible : une grande partie de cette eau (estime 93 %) est restitue aprs utilisation (rejet dans le fleuve). Les eaux servant la production dlectricit hydraulique ne sont pas prises en compte car elles sont directement rinjectes dans lenvironnement (voir chapitres 11 et 12).

    10. Eutrophisation1. Leutrophisation est la modification et la dgrada- tion dun milieu aquatique, lie en gnral un apport excessif de substances nutritives, qui augmentent la production dalgues et despces aquatiques. Exemple : les mares vertes en Bretagne.2. volution des concentrations en ions nitrate et phosphate en fonction des annes :

    3. Les quantits de phosphate diminuent alors que les quantits de nitrate restent quasiment stables, ce qui est en accord avec le texte.

    11. Dosage des ions chlorure dune eau 1. On utilise une burette gradue pour verser la solution de nitrate dargent.2. a. Lors de la premire exprience, on a vers un volume V1 = 10 mL de solution de nitrate dargent.La concentration massique du chlorure de potassium est C1 = 150 mg L

    1.b. Un tableau de proportionnalit permet de dterminer la concentration C2.

    Chlorure de potassium Eau du robinet

    Concentration (en mg L1)

    C1 C2

    Volume (en mL) V1 V2

    Cette proportionnalit conduit :C1V1

    = C2V2

    soit C2 = C1 V2V1

    Application numrique :

    C2 = 150 2010

    soit C2 = 300 mg L1.

    12. Retour sur louverture du chapitre1. Un engrais est un produit naturel ou de synthse que lon apporte au sol pour le fertiliser.2. Les anions nitrates (NO3

    ) ne sont par exemple pas fixs par le CAH et donc sont entrans par les eaux

    de ruissellement jusquaux nappes phratiques dans lesquelles ils saccumulent.3. Cette mthode se nomme un dosage.4. Lagriculteur doit pandre un jour sans pluie, une priode o les plantes cherchent capter des matires nutritives et utiliser les quantits ncessaires dtermines aprs analyse du sol.

    13. Leau des sportifs1. Les eaux riches en bicarbonate limitent la fatigue musculaire et permett