cours de 5ème
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L’histoire de la vie et de la Terre.
? : Quelles sont les grandes étapes de l'histoire de la Terre et de la vie ?
La Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années (=Ga) par accrétion météoritique. Sous l'effet de l'impact des météorites de toutes tailles, la Terre accumula une formidable quantité d'énergie.
La Terre dégage cette énergie vers sa surface, progressivement : c'est ce qui fait d'elle une planète active. La tectonique des plaques, les séismes et les volcans sont des conséquences de cette activité.
Les volcans rejettent beaucoup de gaz carbonique (CO2) et du diazote (N2) qui vont composer l'atmosphère primitive de la Terre.
Le dégazage volcanique ainsi que le bombardement météoritique de petits corps de glace apportèrent à la Terre une très grande quantité d'eau. C'est ainsi que se formèrent les océans.
La vie est apparue il y a 3,8 Ga dans les mers sous forme de bactéries unicellulaires. Certaines d'entre elles, les cyanobactéries, rejetaient du dioxygène. Ce dioxygène s'accumula pendant un milliard d'années dans les océans, puis dans l'atmosphère. Mais ce n'est qu'il y a 600 millions d'années que la vie se diversifia réellement. Et même si elle ne ressemblait pas à la vie actuelle et était exclusivement sous-marine, elle était pluricellulaire (plusieurs cellules) et très variée, avec des chaines alimentaires complexes.
Il fallut attendre encore jusqu'à - 440 millions d'années pour que la vie colonise le milieu terrestre.
D'abord les végétaux puis les animaux 30 millions d'années plus tard. Les différentes formes de vies se succédèrent à la surface de la Terre, dont les dinosaures. Les Hommes quant à eux sont apparus il y a seulement 3 millions d'années.
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Manifestations de la dynamique interne et prévention des risques associés.
Question : Comment se manifeste l’activité interne de notre planète ?
I. Les éruptions volcaniques.
? : Qu’est-ce qu’un volcan ?
Il existe 2 grands types d’éruptions volcaniques :
- les éruptions effusives qui se manifestent par un dégazage important, des projections de fragments de lave et de longues coulées de laves,
- les éruptions explosives caractérisées par de violentes explosions, de grands panaches de cendre et des nuées ardentes (mélange de gaz et de débris de lave).
Dans le cas des éruptions effusives, l'édifice volcanique est constitué de la superposition des projections et coulées volcaniques au cours des éruptions successives.
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II- Les séismes.
? : Qu’est-ce qu’un séisme ?
Un séisme, appelé aussi tremblement de terre, se manifeste par des secousses (vibrations) du sol brèves et brutales. Ces secousses sont accompagnées par un déplacement des terrains de part et d’autre d’une faille.
A la surface de la Terre, un séisme provoque des déformations qui peuvent modifier le paysage, entrainer des dégâts aux constructions et faire des victimes.
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III- Prévision et prévention des risques sismiques et volcaniques.
? : Quels sont les risques volcaniques et sismiques? Comment les prévoir? Comment doit-on agir ?
On évalue le risque sismique et volcanique d'un lieu en combinant l'aléa sismique et volcanique avec l'enjeu sismique et volcanique. Ainsi certaines zones ayant un aléa sismique très élevé peuvent présenter un risque faible si ce sont des zones non habitées.
Il est possible de prédire efficacement quand aura lieu une éruption volcanique grâce à une surveillance et une bonne connaissance de chaque volcan.
Dans une zone à risque volcanique élevé, des mesures de prévention sont adoptées : la population est informée du niveau d’alerte et est évacuée en cas de danger.
Dans une zone où le risque sismique est élevé, on adopte des mesures de prévention :
- construction de bâtiments parasismiques
- éducation et information de la population.
Malheureusement, la prévision exacte du lieu, de la date et de la magnitude d’un séisme reste impossible actuellement.
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MANIFESTATIONS DE LA DYNAMIQUE EXTERNE
ET PREVENTION DES RISQUES ASSOCIES
Question : Qu’est-ce qui régit les températures à la surface de la Terre ?
Qu’est-ce que la météo ?
Qu’est-ce que le climat ?
I- Une inégale répartition de l’énergie solaire à la surface du globe.
? : Pourquoi fait-il plus chaud à l’équateur qu’aux pôles ?
? : Pourquoi fait-il plus chaud en été qu’en hiver ?
L’énergie produite par le Soleil part dans toutes les directions de l’espace. Une partie atteint les planètes, comme la Terre. Une partie de cette énergie est absorbée par le sol.
La Terre est quasiment sphérique. Elle tourne sur elle-même suivant l'axe des pôles.
La Terre met environ 24 heures (une journée) pour effectuer un tour complet : cela explique l'alternance des jours et des nuits.
Comme le globe est une sphère, la quantité d’énergie solaire reçue par unité de surface varie selon la latitude : elle est plus grande au niveau de l’équateur qu’aux pôles, ce qui entraine une variation des températures à la surface de la Terre (les zones qui reçoivent plus d’énergie sont plus échauffées).
C'est ce qui est à l'origine des différents climats. Les trois grandes zones climatiques de la Terre sont : la zone polaire, la zone tempérée et la zone tropicale.
La Terre réalise un mouvement complet autour du Soleil en 365,25 jours (un an) en décrivant une trajectoire très proche d'un cercle.
L'axe de rotation de la Terre sur elle même étant incliné par rapport à son orbite autour du soleil, elle ne présente pas toujours la même surface éclairée. La durée de la journée ainsi que la quantité d'énergie lumineuse par unité de surface varie donc au cours de l'année.
C'est ce qui est à l'origine des saisons : lorsque l'hémisphère nord est mieux éclairé (reçoit plus d'énergie solaire), c'est l'été dans l'hémisphère nord et l'hiver dans l'hémisphère sud puis inversement.
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II- Conséquences, de la répartition inégale d’énergie solaire à la surface de la Terre, sur l’atmosphère et impact sur le climat.
? : Pourquoi les déserts sont-ils au niveau des Tropiques et pas de l'Equateur ?
L'épaisseur de l'atmosphère varie entre 350 et 800 km, mais les mouvements d'air que nous étudierons sont confinés dans la première couche de l'atmosphère, la troposphère, épaisse de 8 à 15km.
C'est à l'Equateur que le sol reçoit le plus d'énergie lumineuse et qu'il est donc le plus chaud. Cela réchauffe l'air qui se détend, devient plus léger, monte et se refroidit. La vapeur d’eau (gaz) qu'il contient se condense et se transforme en eau liquide : il pleut. Voilà pourquoi la végétation est si dense au niveau de l'Equateur.
L'air est chassé sur les côtés au niveau des Tropiques. Etant devenu froid, il redescend. Comme il a perdu toute son humidité, c'est donc de l'air froid et sec.
L'air se réchauffe en redescendant et souffle sur les déserts au niveau des Tropiques.
Une fois au sol, l’air est aspiré par la dépression au niveau de l'Equateur et se déplace donc vers celui-ci. C'est ainsi que se forment les vents.
Au cours de son déplacement, l'air se charge en vapeur d’eau issue de l'évaporation de l'eau à la surface de la Terre et recommence son cycle.
Le mouvement continu de ces masses d'air forme ce que l'on appelle des cellules de convection qui influencent le climat, notamment au niveau de l'Equateur et des Tropiques.
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III- Conséquences, de la répartition inégale d’énergie solaire à la surface de la Terre, sur l'hydrosphère et impact sur le climat.
Les vents à la surface du globe entraînent avec eux l'eau à la surface des océans (sur 300 mètres). Cela crée les courants marins superficiels. Ils suivent donc les mêmes trajectoires que les vents.
Ces courants océaniques influencent activement la température et donc le climat des terres en bordure de mer. Ainsi, un courant chaud arrive sur les côtes françaises tandis qu'un courant froid arrive sur les côtes québécoises. Cela suffit à entraîner une différence de température et donc de climat.
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IV- Lien entre climat et météo.
? : Quelle différence entre météo et climat ?
La météo est le temps qu'il fait et ses changements sur quelques jours. Elle prend en compte les précipitations, la température et la vitesse des vents, etc.
Le climat s'intéresse également aux précipitations et aux températures, sur une région et sur plusieurs dizaines d'années. Cela permet donc de prendre du recul et de distinguer un événement ponctuel d'une tendance réelle. Un événement météorologique, même extrême (sécheresse, inondation, etc.) ne doit donc pas être considéré comme un dérèglement climatique qui lui se mesure sur 30 ans, au minimum !
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V- L'être humain face au risque météorologique.
? : Comment l'Homme peut-il agir face aux risques météorologiques ?
Certains phénomènes météorologiques peuvent être plus intenses que d'habitude et peuvent engendrer des dégâts. C'est le cas des inondations, des cyclones, des tornades, des sécheresses, etc.
Ces phénomènes météorologiques apparaissent au hasard mais sont prévisibles à court terme grâce aux stations météorologiques. Elles surveillent la pression, la température, la vitesse des vents, etc. et permettent ainsi de prédire la météo afin de prévenir les populations et de réduire les risques.
Il est également possible de faire des aménagements pour réduire les risques comme des barrages ou des constructions adaptées. Il faut bien sûr également éduquer les populations exposées à réagir correctement lors de ces évènements extrêmes.
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CAUSES ET CONSEQUENCES DU RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE.
I- Impact de l'humanité sur l'environnement.
? : Quelles sont les conséquences de l'activité humaine sur l'environnement ?
L'activité humaine (élevage intensif, agriculture intensive, industries, chauffage des logements, transport, énergies fossiles, artificialisation des sols, déforestation, etc.) entraine une dégradation des sols ainsi que des modifications de la composition de l'atmosphère.
Les humains rejettent massivement des gaz à effet de serre (dioxyde de carbone = CO2, méthane, etc …), ce qui augmente de manière incontrôlable l'effet de serre et entraine un dérèglement climatique qui se fait à une vitesse sans précédent dans l'histoire de la Terre.
Les conséquences de ce dérèglement climatique sont majeures et très variées : fonte des glaces, montée du niveau des océans, intensification des phénomènes météorologiques extrêmes (sécheresses, inondations, etc ...), extinctions de très nombreuses espèces d'êtres vivants, etc ...
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II- Conséquences du réchauffement climatique sur les biomes.
? : Quelles sont les conséquences du réchauffement climatique sur les milieux de vie des êtres vivants ?
Les modifications rapides du climat (réchauffement) sont liées aux activités humaines et s’accélèrent depuis quelques dizaines d’années. Ce dérèglement climatique a un impact la biodiversité : les animaux, les plantes, les champignons … doivent soit migrer en direction des pôles (vitesse = 1,7 km/an) soit s’adapter à de nouvelles conditions (évolution), soit disparaître.
L’Homme peut mettre en place des mesures au niveau des activités humaines pour atténuer ces perturbations globales des milieux. Néanmoins, cela est compliqué car il faut la coopération de tous les pays et les intérêts économiques et politiques en jeu sont énormes.
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Lorsqu’on fait du sport, notre corps consomme plus d’énergie qu’au repos. Il s'adapte à l'effort:
- la température corporelle augmente, on transpire, on a soif
- on a faim (après)
- la fréquence ventilatoire augmente
- la fréquence cardiaque augmente
- on a des rougeurs
- on maigrit
Le but de cette partie est d'expliquer pourquoi chacune de ces adaptations se met en place.
PROBLEMATIQUE : Comment notre corps s’adapte-t-il à l’effort ?
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FABRICATION D’ENERGIE PAR LES ORGANES.
Question : Pourquoi a-t-on chaud, a-t-on soif et transpire-t-on quand on fait du sport ?
I- Substances nécessaires à la fabrication d’énergie.
? : Comment nos organes fabriquent-ils l’énergie dont ils ont besoin pour fonctionner ?
Nos organes fabriquent de l’énergie grâce au dioxygène (O2) et au glucose. Cette réaction chimique entraîne des déchets : le dioxyde de carbone (CO2).
Une grande partie de l’énergie produite permet à nos organes de faire un travail, le reste est transformé en chaleur.
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II-Echanges au niveau des organes.
Problème 1 : D’où proviennent le dioxygène (O2) et le glucose que nos organes absorbent ?
Problème 2 : Où va le dioxyde de carbone (CO2) que nos organes rejettent ?
?
En permanence, il y a des échanges entre nos organes et le sang à l’intérieur des capillaires sanguins :
- le dioxygène (O2) et le glucose vont du sang jusqu’aux organes,
- le dioxyde de carbone (CO2) va des organes jusqu’au sang.
| Bilan général : (à encadrer en rouge) Lorsqu’on fait du sport, on a chaud parce que nos muscles utilisent beaucoup d’énergie pour fonctionner. Or à chaque fois que de l’énergie est utilisée, de la chaleur est dégagée. On transpire alors pour refroidir notre corps. On a soif car notre corps a besoin de l’eau qu’il a perdu lors de la transpiration. |
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UTILISATION DE L’ENERGIE PAR LES ORGANES.
I- Les acteurs du mouvement.
? : Comment fait-on pour bouger le bras ?
Le mouvement implique différents acteurs : les os auxquels sont rattachés les muscles, grâce aux tendons, et qui se déplacent les uns par rapport aux autres au niveau d’une articulation.
Lors d’un mouvement de flexion (=plie) du bras, le biceps se contracte pendant que le triceps se relâche. Par contre, lors d’un mouvement d’extension (=tend) du bras, le biceps se relâche pendant que le triceps se contracte. Ces muscles, ayant des actions contraires, sont dits antagonistes.
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II- Commander un mouvement.
? : Comment des yeux peuvent-ils entraîner une contraction des muscles ?
Les organes sensoriels (ex : les yeux) sont reliés à des nerfs (ex : nerf optique) qui vont jusqu’au centre nerveux composé du cerveau (protégé par le crâne) et de la moelle épinière (protégée par la colonne vertébrale). Plusieurs nerfs (ex : nerf sciatique) sortent de la moelle épinière et sont reliés aux muscles, appelés organes effecteurs (ex : muscle du mollet).
Les nerfs et le centre nerveux constituent le système nerveux.
Un message nerveux est donc fabriqué par les organes sensoriels. Il est transmis (et modifié) par le système nerveux jusqu’aux organes effecteurs.
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APPORTS EN DIOXYGENE.
I- Inspiration de l'air.
? : Où va l'air dans nos poumons ?
Le dioxygène est contenu dans l'air que l'on respire. Ce dernier entre dans notre corps lors de l'inspiration et va jusqu'aux alvéoles pulmonaires. Puis il effectue le chemin inverse lors de l'expiration.
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II- Absorption du dioxygène.
? : Où sont passés les 5% de dioxygène qui étaient dans l’air des alvéoles ?
Le dioxygène passe des alvéoles jusqu'aux capillaires sanguins. Pour cela, il traverse la paroi des alvéoles pulmonaires et celle des capillaires sanguins. Une fois dans le sang, il va alimenter tous les organes de notre organisme.
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III- Evacuation du dioxyde de carbone.
? : Comment est évacué le dioxyde de carbone rejeté par nos organes lors de la fabrication d’énergie ?
Le dioxyde de carbone produit par les organes, passe du sang aux alvéoles pulmonaires puis sort dans l’air lors de l'expiration.
La respiration a donc 2 rôles :
- apporter le dioxygène nécessaire à la fabrication de l’énergie,
- évacuer le dioxyde de carbone produit lors de la fabrication d’énergie.
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APPORTS EN GLUCOSE.
I- Fabrication des nutriments.
? : Comment notre corps fabrique-t-il les nutriments (comme le glucose) dont nos organes ont besoin pour fabriquer de l'énergie ?
Le tube digestif est composé de la bouche, de l’œsophage, de l’estomac, de l’intestin grêle, du gros intestin et de l’anus.
Le but de la digestion est de transformer les aliments en nutriments. Les aliments entrent par la bouche. Pendant tout le trajet des aliments dans le tube digestif, ils changent d’aspect.
Dans le gros intestin, il n’y a plus que des excréments qui sont évacués par l’anus : ce ne sont que des déchets (partie des aliments qui n’a pas pu être transformée en nutriments.
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II- Disparition des nutriments entre l'intestin grêle et le gros intestin.
? : Pourquoi ne retrouve-t-on que des excréments dans le gros intestin ?
Où sont passés les nutriments qui étaient dans l’intestin grêle ?
Les nutriments passent à travers la paroi de l'intestin grêle et du capillaire sanguin. C'est ce que l'on appelle l'absorption intestinale.
Une fois dans le sang, ils sont emmenés jusqu'à tous nos organes qui pourront fabriquer de l’énergie. -
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III- Fabrication des excréments.
? : Que se passe-t-il dans le gros intestin ?
Comment sont fabriqués les excréments ?
Arrivé dans le gros intestin, les nutriments ont été absorbés, mais il reste certaines parties des aliments que nous n’avons pas pu digérer. C’est à son niveau que sont absorbées certaines vitamines et de l’eau.
Les bactéries qui composent la flore intestinale (dans le gros intestin) vivent en symbiose avec notre corps. Nous les nourrissons (avec les parties d’aliments que nous ne parvenons pas à digérer) et en échange, elles fabriquent :
- certaines vitamines que nous ne savons pas fabriquer,
- du méthane, un gaz malodorant à l’origine des flatulences.
C’est l’action conjuguée de notre gros intestin et de notre flore intestinale qui va transformer nos restes d’aliments en excréments.