von Élyse Brodeur Vor 6 Jahren
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Dans Les changements climatiques, l’adulte étudie des problématiques auxquelles l’humain cherche des réponses ou des solutions. Il acquiert des connaissances sur la Terre et l’Espace qui l’amènent à expliquer les facteurs en cause dans différents problèmes scientifiques relatifs aux caractéristiques des régions climatiques, aux cycles biogéochimiques et aux interrelations entre les enveloppes de la terre (lithosphère, hydrosphère et atmosphère). Ces connaissances, combinées à celles de l'univers vivant pour ce qui est de l’écologie, lui permettent de comprendre l’équilibre délicat entre les écosystèmes et les conditions climatiques. De plus, en construisant des connaissances sur l’univers matériel, plus spécifiquement sur les transformations chimiques et les propriétés physiques des solutions, l’adulte peut comprendre les cycles biogéochimiques et saisir l’impact de certains phénomènes naturels et de l’activité humaine sur la biosphère.
(Tiré du programme de la FBD, Science et technologie)
Six SAÉ ont été déposées sur le site d'Alexandrie FGA:
Utiliser un instrument de mesure de façon adéquate (ex.: pH-mètre, détecteur de conductibilité électrique, fiole jaugée).
Ex.: Fiole jaugée
Ex.: Détecteur de conductibilité électrique
Ex.: pH-mètre
Prélever des échantillons de façon adéquate (ex.: stériliser le contenant, utiliser une spatule, réfrigérer l’échantillon).
Ex.: Réfrigérer l'échantillon.
Ex.: Utiliser une spatule.
Ex.: Stériliser le contenant.
Préparer une solution aqueuse de concentration donnée à partir d’un soluté solide.
Préparer une solution aqueuse de concentration donnée à partir d’une solution aqueuse concentrée.
Par dilution (à partir d'une solution aqueuse concentrée)
Par dissolution (à partir d'un soluté solide)
Utiliser le matériel de laboratoire de façon sécuritaire (ex.: laisser refroidir une plaque chauffante, utiliser une pince à bécher).
Manipuler les produits chimiques de façon sécuritaire (ex.: prélever à l’aide d’une spatule, aspirer avec une poire à pipette).
Ex.: Aspirer avec une poire à pipette
Ex.: Prélever à l'aide d'une spatule
Ex.: Utiliser une pince à bécher
Ex.: Laisser refroidir une plaque chauffante
Les différentes substances qui se dégagent de la combustion des carburants fossiles produisent des effets néfastes à l’échelle locale et régionale, voire mondiale. Les oxydes de soufre, de carbone et d’azote sont des gaz précurseurs d’acides. Ils contribuent à l’acidification des précipitations. Des particules solides et liquides en suspension dans l’air (poussières, pollen, suie, fumée, gouttelettes) peuvent affecter les voies respiratoires. La contamination d’un biome situé à une grande distance du lieu d’émission des rejets est possible. En effet, les vents dominants favorisent la mise en circulation des contaminants introduits dans l’atmosphère.
Décrire l’effet de serre.
Expliquer des conséquences de l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre (ex.: réchauffement climatique pouvant causer une hausse du niveau de la mer, une perturbation des écosystèmes, la fonte des glaciers).
Effet de serre additionnel
Périodes de sécheresse importantes
Perturbation de nombreux écosystèmes
Hausse du niveau de la mer
Fonte des banquises et des glaciers
Réchauffement climatique
Effet de serre naturel
GES - Gaz à effet de serre
Oxyde de diazote
Méthane
Dioxyde de carbone
Vapeur d'eau
Expliquer la formation de cyclones (dépressions) et d’anticyclones (hautes pressions).
Cyclone
Anticyclone
Les cyclones
Décrire les propriétés d’une masse d’air (température, humidité, pression).
Expliquer la formation de nuages à la rencontre de deux masses d’air différentes.
Formation des nuages
Masse d'air en Amérique du Nord
Décrire les principaux facteurs à l’origine de la circulation atmosphérique (ex.: variation de pression, réchauffement inégal de la surface de la Terre).
Réchauffement inégal
Par leur capacité à absorber la chaleur, les océans jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat en uniformisant la température globale de la planète.
Distinguer un glacier d’une banquise.
Décrire certains impacts liés à la fonte des glaciers ou des banquises (ex.: hausse du niveau de la mer, perturbation de la circulation thermohaline).
Impacts liés à la fonte des glaciers et banquises
Nouvelles voies navigables
Protection de la faune?
Protection de la qualité de l'eau?
Perturbation de la circulation thermohaline
Inondation de villes côtières à cause de la hausse du niveau des mers et océans
Migration de la population des villes
Perturbation de l'écosystème d'une région polaire
Population d'ours polaire
Glacier
Banquise en Arctique
Définir la salinité comme étant une mesure de la quantité de sels dissous dans un volume de liquide donné.
Décrire l’influence de la salinité sur la masse volumique d’une solution.
La mer Morte
Décrire des facteurs qui influent sur la circulation des courants en surface et en profondeur (ex.: vents, rotation terrestre, température, salinité, masse volumique).
Décrire le rôle de la circulation thermohaline sur la régulation du climat planétaire (ex.: effet du Gulf Stream sur le climat de la côte est de l’Amérique du Nord).
Circulation thermohaline
Gulf stream
Courants de profondeur
Animation
Courants de surface
Les couches que l’on peut observer dans une coupe du sol, appelées horizons, diffèrent sur le plan de la structure et de la composition. L’étude du profil d’un sol permet de mieux comprendre la circulation des éléments chimiques dans ce sol et de prévoir son évolution.
Les pergélisols sont sensibles aux changements climatiques en raison de l’instabilité des masses de glace souterraines qu’ils contiennent. Leur réchauffement peut engendrer des glissements de terrain et causer des dommages aux infrastructures, en plus d’altérer le paysage et les écosystèmes et de libérer du méthane.
Définir le pergélisol comme étant une couche de sol gelée en permanence.
Expliquer certaines conséquences du réchauffement du pergélisol (ex.: glissements de terrain, libération de méthane).
Décrire la structure d’un sol (superposition de couches de composition et d’épaisseurs variables).
Expliquer la réactivité chimique et biologique d’un sol par sa composition (ex. : oxydation, neutralisation acidobasique, décomposition).
La répartition des biomes est liée à la latitude géographique et à d’autres facteurs tels que l’altitude, la température et le type de sol. La composition des biomes varie en fonction de leur habitat, qui influe sur la distribution des espèces végétales ou animales. Les biomes aquatiques sont à la base d’une imposante chaîne alimentaire. Leur état de santé revêt donc une grande importance pour les humains. Par ailleurs, les végétaux adaptés conditionnent les espèces animales qui vivent dans un biome terrestre. Tout déséquilibre causé par la destruction ou la contamination d’un habitat a des répercussions sur les écosystèmes et, finalement, sur un grand nombre d’activités humaines.
Décrire divers biomes terrestres (ex.: faune, flore, climat, type de sol).
Forêt tropicale
Désert
Savane tropicale
Prairie tempérée
Forêt tempérée
Taïga
Toundra
Décrire divers biomes aquatiques (ex.: faune, flore, température, salinité).
Biomes marins
Zone benthique océanique
Zone pélagique océanique
Récifs coralliens
Zone néritique (eaux côtières)
Zone littorale
Biomes dulcicoles
Deltas et estuaires
Cours d'eau
Terres humides
Lacs
Décrire des facteurs géographiques et climatiques qui influent sur la distribution des biomes (ex.: latitude, humidité, température, salinité).
Salinité
Humidité
Latitude
On entend par cycle biogéochimique le processus naturel au cours duquel un élément chimique circule à l’état organique ou minéral, au sein de la biosphère. Le cycle du carbone est régulé par les interactions entre les plaques continentales, l’atmosphère, les océans et les organismes vivants. Le cycle de l’azote peut être affecté par des variations importantes du taux d’humidité, de la température ou du pH des sols. Les végétaux constituent la principale source d’azote assimilable par les animaux.
Décrire des transformations liées à la circulation de l’azote (ex.: fixation de l’azote, nitrification, dénitrification).
Exercices sur le cycle de l'azote
Décrire des transformations liées à la circulation du carbone (ex.: photosynthèse, décomposition des végétaux, dissolution dans l’eau et combustion des combustibles fossiles).
Les propriétés chimiques d’une substance ou d’un groupe de substances sont en rapport avec leurs transformations chimiques particulières au contact l’une de l’autre. Les produits de ces transformations étant différents des réactifs, ils sont caractérisés par d’autres propriétés. Toutefois, le nombre d’atomes de chaque élément et leur masse respective se conservent. Diverses réactions chimiques, en rapport avec chacun des thèmes, sont examinées ci-contre.
Balancer des équations chimiques.
Expliquer la loi de la conservation de la masse associée à une réaction chimique.
Représenter la conservation de la masse à l’aide du modèle particulaire.
Donner des exemples de réaction de neutralisation acidobasique (ex.: l’ajout de chaux pour neutraliser l’acidité d’un lac).
Nommer les produits formés par une neutralisation acidobasique (sel et eau).
Représenter la réaction de photosynthèse sous forme d’équation équilibrée.
Représenter la réaction de respiration sous forme d’équation équilibrée.
Décrire les manifestations perceptibles d’une combustion vive (ex. : dégagement de chaleur, production de lumière).
Expliquer une réaction de combustion à l’aide du triangle de feu.
Triangle de feu
Représenter une réaction d’oxydation à l’aide du modèle particulaire.
Associer des réactions chimiques connues à des réactions d’oxydation (ex. : combustion, formation de la rouille, respiration).
Dans l’environnement, la matière est généralement présente sous forme de mélanges, plusieurs d’entre eux étant des solutions aqueuses. La propriété de l’eau de dissoudre de nombreuses substances est essentielle à la compréhension d’un grand nombre de phénomènes vitaux et environnementaux. Une attention particulière sera portée aux propriétés des solutions aqueuses d’acides, de bases et de sels. Ces solutions se définissent par leurs propriétés mesurables et observables.
Les propriétés physiques des solutions aqueuses varient selon leurs constituants et leurs proportions. Au cours du cycle naturel de l’eau, la dissolution, la dilution et l’évaporation causent des variations de concentration (g/L, pourcentage ou ppm) des substances dissoutes. Certaines substances en solution dans l’eau permettent le passage du courant. Ce sont les électrolytes. Ils sont dits forts ou faibles selon leur conductibilité électrique lorsque dissous dans l’eau. La transformation physique qui s’opère à la mise en solution dans l’eau et la conductibilité électrique des solutions d’électrolytes s’expliquent par la dissociation des molécules d’électrolytes en ions.
Définir le concept d’ion.
Décrire l’échelle pH (acidité, alcalinité, neutralité, valeurs croissantes et décroissantes).
Déterminer le pH de quelques substances usuelles (ex. : eau distillée, eau de pluie, salive, jus de citron, produit nettoyant).
Définir le concept d’électrolyte.
Force des électrolytes
Associer la force d’un électrolyte à sa conductibilité électrique.
Dissociation électrolytique
Décrire le processus de dissociation électrolytique.
Conductibilité électrique
Décrire le mécanisme permettant la conductibilité électrique dans une solution aqueuse (dissolution électrolytique d’un soluté, formation d’ions mobiles).
Déterminer la concentration d’une solution aqueuse (g/L, pourcentage ou ppm).
Plusieurs individus de la même espèce qui occupent le même territoire forment une population. Chaque population est caractérisée par la façon dont elle est distribuée sur un territoire ainsi que par sa densité.
Une population n’est jamais seule à occuper un territoire. Plusieurs types d’interactions biotiques se produisent entre un certain nombre de populations, qui constituent alors une communauté. Chacune d’elles se caractérise par une structure trophique et une abondance relative des espèces qui la composent (biodiversité). La structure trophique, définie par les relations entre les organismes qui forment des réseaux alimentaires, est déterminante pour expliquer la dynamique des communautés. Ces réseaux alimentaires sont influencés à la fois par les nutriments disponibles à la base de la chaîne alimentaire et par les grands prédateurs, à son sommet. Des modifications dans la structure et la composition des communautés surviennent lorsque des perturbations provoquent un déséquilibre. Dès lors, une série de changements s’opèrent progressivement afin de rétablir l’équilibre dans la communauté: on parle alors de successions écologiques. Outre les actions humaines et les catastrophes naturelles, la présence de microorganismes pathogènes (bactéries, virus, champignons, parasites) dans l’environnement peut jouer un rôle important dans la perturbation des relations au sein des communautés. Certains de ces agents peuvent avoir un effet allergisant, toxique ou même mortel dans certains cas.
Grâce à l’action des organismes autotrophes, l’énergie entre dans l’écosystème pour être transformée en matière organique. Cette productivité primaire (biomasse) a une influence sur la quantité d’énergie totale de l’écosystème. L’énergie solaire, qui est convertie en énergie chimique, est transmise d’un niveau trophique à un autre par l’intermédiaire de la nourriture, et elle dissipée sous forme de chaleur. À tous les niveaux trophiques, des processus biologiques et géologiques rendent possible la remise en circulation des divers nutriments: on parle alors de recyclage chimique. L’action des micro-organismes et des décomposeurs est cruciale dans le processus de décomposition organique qui permet la remise en circulation des divers éléments inorganiques. L’étude des changements climatiques est particulièrement pertinente pour comprendre la circulation de l’énergie et le recyclage de la matière au sein des écosystèmes.
Note:
L’étude des micro-organismes et des décomposeurs doit se limiter à leur rôle dans l’étude des cycles de décomposition organique et de remise en circulation des nutriments. Il ne s’agit pas d’en étudier la taxonomie.
Recyclage chimique
Décrire des processus à la base du recyclage chimique (ex.: action des microorganismes et des décomposeurs, érosion).
Recyclage chimique par les décomposeurs
Flux de matière et d'énergie
Décrire la circulation de la matière et le flux d’énergie dans un écosystème.
Flux de l'énergie dans un écosystème
Flux de la matière dans un écosystème
Productivité primaire
Définir la productivité primaire comme étant la quantité de matière organique fabriquée par les végétaux d’un territoire donné.
Expliquer les effets de certains facteurs qui influent sur la productivité primaire (ex.: les abeilles favorisent la pollinisation des arbres fruitiers; des microorganismes pathogènes nuisent à la croissance des plantes).
Facteurs qui influencent la productivité primaire
Température
Accès aux nutriments essentiels
Potassium K
Silicium Si
Phosphore P
Fer Fe
Azote N
Carbone C
Quantité d'eau disponible
Quantité de lumière
Relations trophiques
Décrire les niveaux trophiques (producteurs, consommateurs, décomposeurs).
Expliquer les interrelations entre les niveaux trophiques d’un réseau alimentaire.
Interrelations
Commensalisme
Mutualisme
Symbiose
Parasitisme
Prédation
Compétition
Niveaux trophiques
Décomposeurs
Transformateurs
Bactéries
Champignons
Détritivores
Ver de terre
Blatte
Consommateurs
Omnivores
Carnivores
Herbivores
Producteurs
Phytoplancton
La vie secrète du plancton
Algues
Végétaux
Écosystème
Définir un écosystème comme étant l’ensemble des interactions des individus d’une communauté avec les facteurs abiotiques du milieu.
Perturbations
Définir une perturbation dans une communauté.
Expliquer les effets de certains facteurs perturbants sur l’équilibre écologique (ex. : actions des humains et catastrophes naturelles).
Biodiversité
Définir la biodiversité d’une communauté comme étant l’abondance relative des espèces qui la composent.
Expliquer des facteurs qui influent sur la biodiversité d’une communauté donnée.
Communautés
Définir une communauté comme étant un ensemble de populations qui interagissent entre elles.
Décrire une population donnée (densité, distribution, cycles biologiques).
Décrire l’influence de facteurs biotiques ou abiotiques sur les cycles biologiques d’une population (natalité, mortalité, immigration, émigration).
Expliquer comment l’accessibilité aux ressources du milieu influe sur la reproduction et la survie des espèces.
Reproduction et survie des espèces
Décrire une population
Cycles biologiques
Croissance d'une population = (N + I) - (D + E)
E: Émigration
D: Décès
I: Immigration
N: Natalité
Distribution
Densité
