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La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée


Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?


La nature du vivant

La biodiversité, résultat et étape de l’évolution



Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol



Le soleil : une source d’énergie essentielle


Le sol : un patrimoine durable ?



Corps humain et santé : l’exercice physique



Des modifications physiologiques à l’effort

Une boucle de régulation nerveuse

Pratiquer une activité physique en préservant sa santé

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La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée


Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?

La Terre est une planète rocheuse du système solaire. Les conditions physico-chimiques qui y règnent permettent l’existence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la vie.
Ces particularités sont liées à la taille de la Terre et à sa position dans le système solaire. Ces conditions peuvent exister sur d’autres planètes qui possèderaient des caractéristiques voisines sans pour autant que la présence de vie y soit certaine.

La nature du vivant

Les êtres vivants sont constitués d’éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre. Leurs proportions sont différentes dans le monde inerte et dans le monde vivant. Ces éléments chimiques se répartissent dans les diverses molécules constitutives des êtres vivants.
Les êtres vivants se caractérisent par leur matière carbonée et leur richesse en eau. L’unité chimique des êtres vivants est un indice de leur parenté.

De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.
La cellule est un espace limité par une membrane qui échange de la matière et de l’énergie avec son environnement. Cette unité structurale et fonctionnelle commune à tous les êtres vivants est un indice de leur parenté.

La transgénèse montre que l’information génétique est contenue dans la molécule d’ADN et qu’elle y est inscrite dans un langage universel. La variation génétique repose sur la variabilité de la molécule d’ADN (mutation). L’universalité du rôle de l’ADN est un indice de la parenté des êtres vivants.

La biodiversité, résultat et étape de l’évolution

La biodiversité est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces. L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie.
La biodiversité se modifie au cours du temps sous l’effet de nombreux facteurs, dont l’activité humaine.

Au sein de la biodiversité, des parentés existent qui fondent les groupes d’êtres vivants. Ainsi, les vertébrés ont une organisation commune. Les parentés d’organisation des espèces d’un groupe suggèrent qu’elles partagent toutes un ancêtre commun.
La diversité des allèles est l’un des aspects de la biodiversité.

La dérive génétique est une modification aléatoire de la diversité des allèles. Elle se produit de façon plus marquée lorsque l’effectif de la population est faible. La sélection naturelle et la dérive génétique peuvent conduire à l’apparition de nouvelles espèces.


Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol



Le soleil : une source d’énergie essentielle

La lumière solaire permet, dans les parties chlorophylliennes des végétaux, la synthèse de matière organique à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone. Ce processus permet, à l’échelle de la planète, l’entrée de matière minérale et d’énergie dans la biosphère.

La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu’ils sont issus d’une biomasse. Dans des environnements de haute productivité, une faible proportion de la matière organique échappe à l’action des décomposeurs puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement.

La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières.
La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. Cette exploitation a des implications économiques et environnementales.

L’utilisation de combustible fossile restitue rapidement à l’atmosphère du dioxyde de carbone prélevé lentement et piégé depuis longtemps. Brûler un combustible fossile, c’est en réalité utiliser une énergie solaire du passé.
L’augmentation rapide, d’origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone.

L’énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète. La photosynthèse en utilise moins de 1%. Le reste chauffe l’air (par l’intermédiaire du sol) et l’eau (ce qui est à l’origine des vents et courants) et évapore l’eau (ce qui permet le cycle de l’eau).
Utiliser l’énergie des vents, des courants marins, des barrages hydroélectriques, revient à utiliser indirectement de l’énergie solaire.

Ces ressources énergétiques sont rapidement renouvelables. La comparaison de l’énergie reçue par la planète et des besoins humains en énergie permet de discuter de la place actuelle ou future de ces différentes formes d’énergie d’origine solaire.


Le sol : un patrimoine durable ?

Pour satisfaire les besoins alimentaires de l’humanité, l’Homme utilise à son profit la photosynthèse. L’agriculture a besoin pour cela de sols cultivables et d’eau : deux ressources très inégalement réparties à la surface de la planète, fragiles et disponibles en quantités limitées. Elle entre en concurrence avec la biodiversité naturelle.

La biomasse végétale produite par l’agriculture est une source de nourriture mais aussi une source de combustibles ou d’agrocarburants. Ces deux productions entrent en concurrence.

Un sol résulte d’une longue interaction entre les roches et la biosphère, conditionnée par la présence d’eau et la température. Le sol est lent à se former, inégalement réparti à la surface de la planète, facilement dégradé et souvent détourné de sa fonction biologique. Sa gestion est un enjeu majeur pour l’humanité.


Corps humain et santé : l’exercice physique



Des modifications physiologiques à l’effort

Au cours d’un exercice long et/ou peu intense, l’énergie est fournie par la respiration, qui utilise le dioxygène et les nutriments.
L’effort physique augmente la consommation de dioxygène :
– plus l’effort est intense, plus la consommation de dioxygène augmente ;
– il y a une limite à la consommation de dioxygène.
La consommation de nutriments dépend aussi de l’effort fourni. L’exercice physique est un des facteurs qui aident à lutter contre l’obésité.

Au cours de l’effort un certain nombre de paramètres physiologiques sont modifiés : fréquence cardiaque, volume d’éjection systolique (et donc débit cardiaque) ; fréquence ventilatoire et volume courant (et donc débit ventilatoire) ; pression artérielle.
Ces modifications physiologiques permettent un meilleur approvisionnement des muscles en dioxygène et en nutriments. L’organisation anatomique facilite cet apport privilégié. Un bon état cardiovasculaire et ventilatoire est indispensable à la pratique d’un exercice physique.


Une boucle de régulation nerveuse

La pression artérielle est une grandeur contrôlée par plusieurs paramètres. Par exemple, il existe une boucle réflexe de contrôle de la fréquence cardiaque (dont la pression artérielle dépend par l’intermédiaire du débit) :
– des capteurs (barorécepteurs) sont sensibles à la valeur de la pression artérielle ;
– un centre bulbaire intègre les informations issues des barorécepteurs et module les messages nerveux en direction de l’effecteur (coeur) ;
– les informations sont transmises du centre à l’effecteur par des nerfs sympathiques et parasympathiques.

La boucle de régulation contribue à maintenir la pression artérielle dans d’étroites limites autour d’une certaine valeur. A l’effort, l’organisme s’écarte de cette situation standard.

Pratiquer une activité physique en préservant sa santé

Le muscle strié squelettique et les articulations constituent un système fragile qui doit être protégé. Les accidents musculo-articulaires s’expliquent par une détérioration du tissu musculaire, des tendons, ou de la structure articulaire.
Au cours de la contraction musculaire, la force exercée tire sur les tendons et fait jouer une articulation, ce qui conduit à un mouvement.

Des pratiques inadaptées ou dangereuses (exercice trop intense, dopage…) augmentent la fragilité du système musculo-articulaire et/ou provoquent des accidents.

Chapitre 3 : les forces évolutives à l’origine de la biodiversité

Introduction : le film Espèces d’espèces

film espèces d'espèces

Prise de notes pendant le film

« On peut voir un être-vivant comme une série d’innovations acquises au cours de l’histoire de la vie. »

Guillaume Lecointre

Bilan : la biodiversité observable sur Terre résulte de l’évolution des espèces à partir d’un ancêtre commun. L’apparition, la disparition ou la transformation des caractères donnent des innovations à l’origine de nouvelles espèces.
I – Etude de la biodiversité à l’échelle de la planète

étude de documents (travail en classe)

8,7 millions d’espèces sur Terre, encore beaucoup à découvrir

vocabulaire

– écosystème = ensemble constitué par les êtres-vivants et l’environnement

– biodiversité = diversité des êtres-vivants qui peuplent notre planète

– biosphère = ensemble de la Terre constitué de l’ensemble des êtres-vivants et des milieux de vie

BILAN : la biodiversité sur Terre peut se voir à différentes échelles : à l’échelle de l’écosystème, de l’espèce, de l’individu (= diversité des allèles). Notre biosphère possède de nombreux écosystèmes très différents : certains sont menacés et doivent protégés en priorité.

exercices

Correction des exercices

II – Etude des liens de parenté chez les vertébrés

D’autres schémas en SVT

BILAN : tous les vertébrés ont une colonne vertébrale constituée de vertèbres. On observe aussi deux axes de polarité :
– axe dorso-ventrale (dos-ventre)
– axe antéro-postérieur (avant-arrière)
Ces axes définissent un plan de symétrie bilatérale. Les caractères communs chez les vertébrés montrent donc l’existence d’un lien de parenté, ce qui suggère que les vertébrés descendent d’un ancêtre commun.

niveau d'organisation du vivant

exercices

Correction des exercices

Quelles sont les forces à l’origine de l’évolution ?

III – La sélection naturelle

Un jeu sérieux pour comprendre

jeu sérieux phalènes de bouleau sélection naturelle SVT

Pour tout comprendre : animation à télécharger

exercices

Correction des exercices

théorie évolution samba soussoko

IV – La dérive génétique

TP en classe

Sélection naturelle et dérive génétique SVT seconde

BILAN : la transmission des caractères héréditaires (les allèles) aux descendants est un phénomène principalement aléatoire et soumis au hasard. Au sein d’un population, il y a modification de la fréquence allélique génération après génération = dérive génétique. Celle-ci est d’autant plus marquée quand la population est de petite taille.

Comment naissent de nouvelles espèces ?


Naissance d’une espèce par Espacedessciences

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Correction des exercices

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Chapitre 2 : la nature du vivant


En quoi la matière vivante est-elle différente de la matière inerte ? Que se passe-t-il dans une cellule ?


I – La composition chimique du vivant


Travaux dirigés à coller

Abondance des éléments chimiques dans la croûte terrestre

Abondance des éléments chimiques dans la matière vivante

Source des illustrations

BILAN : la matière vivante et la matière minérale partagent les mêmes éléments chimiques mais dans des proportions différentes. 4 éléments majeurs dans la matière vivante : carbone (C) , hydrogène (H) , oxygène (O) et azote (N) et 4 éléments majeurs dans la matière minérale : fer (Fe), oxygène (O), silicium (Si) et magnésium (Mg).
Ces atomes constitueront deux grands types de molécules : les molécules organiques et les molécules minérales.



exercices

Correction des exercices


II – L’unité structurale du vivant : la cellule


TP cellules végétales (oignon) , cellules animales (foie) et cellules bactériennes (yaourt)

Réaliser un montage entre lame et lamelle, observer au microscope et dessiner les 3 types de cellules.

Cellules eucaryotes = cellules dont le matériel génétique se trouve dans un noyau.

Cellules procaryotes = cellules sans noyau. Le matériel génétique se trouve dans le cytoplasme (ex : les bactéries).

Télécharger le logiciel cellule :

in the cell

Taille des éléments sur Terre



exercices

Correction des exercices


III – Le métabolisme cellulaire


Protocole expérimental : travail avec les euglènes

Résumé du TP ici

La culture d’euglènes

Métabolisme = ensemble des réactions chimiques dans une cellule



BILAN : les nombreuses réactions chimiques qui se produisent dans la cellule constituent le métabolisme. Des réactions permettent la synthèse de molécules organiques et d’autres l’utilisation (dégradation) des molécules comme sources d’énergie. Le métabolisme peut être modifié par l’environnement.




exercices

Correction des exercices


IV – L’ADN : support de l’information génétique



Rappel SVT 3ème cours sur la génétique

A/ Modélisation de la molécule d’ADN

molécule ADN SVT

nucleotides-gif5-to-3-dna-gif


B/ Qu’est ce qu’un organisme génétiquement modifié ?



Débat sur les OGM en classe




exercices

Correction des exercices


LA SUITE chapitre3 « Les forces évolutives à l’origine de la biodiversité »

Chapitre 1 : la Terre : une planète habitée


Quelles sont les caractéristiques de la Terre au sein du système solaire ?


I – La Terre est une planète du système solaire


Découverte des caractéristiques des planètes et satellites du système solaire :

– livre de SVT
– animation de Philippe Consentino
– vidéos transmises par email + questionnaire

logiciel système solaire

Mars

–> Qu’est ce qu’une exoplanète ? éléments de réponses ici

Astéroïde : corps rocheux de taille variable (10m à 100 km)

Comètes : blocs de glaces et de poussières traversant le système solaire sur des orbites allongées


Modélisation du système solaire



II – Quelles sont les particularités physico-chimiques nécessaires à la vie ?


A/ La position de la planète par rapport à l’étoile

Article à lire La zone d’habitabilité du Système Solaire en question

Zone habitable = limite de température compatible avec la vie. La zone d’habitabilité dépend de l’étoile.


B /La molécule d’eau H2O



Source

D’après ce document, les conditions de présence d’eau liquide sur Terre sont liées à la température et à la pression. Comme vu dans le document 1, la température est liée à la distance Terre-Soleil. Les conditions de pression et de température déterminent les états de l’eau. L’état liquide est propice à la vie.


C/ La composition de notre atmosphère



Image from Ultra Violet Devices Inc

On remarque que la couche d’ozone (O3) bloque une partie des ultra-violets (UV). Ces derniers sont nocifs à la vie et à l’origine de cancers.

La température est aussi liée à la présence d’une atmosphère qui piège une partie des rayonnements infra-rouges = effet de serre.


BILAN : les caractéristiques de présence d’eau liquide sur Terre sont liées à la température et la pression. La température est liée à la distance Terre-Soleil et à la présence d’une atmosphère. L’état physique de l’eau est un paramètre déterminant à l’apparition de la vie sur Terre.


Animation : L’ozone stratosphère : le fragile équilibre sur le site de Météo France

Animation : Le rayonnement électromagnétique sur le site de Météo France



exercices

Correction des exercices

LA SUITE : chapitre 2 « La nature du vivant »

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