Ressources pédagogiques

L'Homme influe sur le peuplement du milieu selon ses choix d'aménagement, ses besoins alimentaires, alimentaires et industriels

Enchaînement des idées et cohérence entre les deux parties :
Le fait d'identifier des transformations apportées par l'Homme amène à constater son action passée à travers les différences extraites de l'observation des milieux :

• dans le temps (comparaison avec des documents d'archive)

• dans l'espace (comparaison avec un environnement proche, moins ou plus modifié).

L'analyse du peuplement permet ensuite d'expliquer l'influence de l'Homme :

• par ses modalités d'action (directes ou indirectes) ;

• par ses choix.

En s'appuyant sur les effets de l'action passée de l'Homme, on peut justifier la possibilité des actions futures (en agissant directement ou indirectement sur les êtres vivants) dans un souci de développement durable.

Comment peut-on agir sur un peuplement animal ou végétal ? Directement en implantant des espèces, en en éliminant d'autres ? Indirectement en agissant sur le milieu (eau, engrais etc...) ? Comment agir durablement sur le long terme ? Selon quels choix d'aménagement ....

L'activité des êtres vivants du sol assure la transformation de la matière organique.

Compétence : repérer des matières biodégradables

Exemples d'activité : conception et réalisation de décompositions de différentes matières provenant ou non d'êtres vivants (..., feuilles, papier...)

Décomposition dans les écosystèmes / décomposition et élimination des déchets liés aux activités humaines.

Comment éviter les accumulations ? Quel est l'intérêt de rechercher l'utilisation de matières " biodégradables " ? Est-ce le même concept que celui de " produit recyclable " ?

Le choix des produits utilisés dans les expériences de décomposition peut être guidé par le souci de tester leur biodégradabilité et d'aborder les questions de gestion " durable " des déchets (accumulation, toxicité et...). Un regard particulier peut être porté sur les déchets organiques'

ZOOM : Bioplastiques et emballages

En modifiant les conditions de la respiration dans les milieux, l'Homme influe sur leur qualité et leur équilibre.

Compétence : Relier action de l'Homme sur l'environnement et effet sur la répartition des êtres vivants.

Exemples d'activités :
I - recherche documentaire sur le responsabilité de l'Homme dans la modification des conditions de la respiration.
C- présentation écrite et/ou orale assistée ou non par ordinateur des résultats de travaux de groupes
I/ Ra : exploitation de données sur la répartition d'êtres vivants dans un même milieu, à deux endroits ou moments différents en liaison avec une action de l'Homme

On peut choisir une activité humaine dont l'action sur le milieu agit sur les conditions de la respiration, par exemple, en abaissant la quantité d'oxygène dissous.
Deux facteurs peuvent agir dans ce sens :
- une augmentation de la température des eaux (localement, en liaison par exemple en liaison avec une industrie utilisant l'eau comme fluide de refroidissement)
- une augmentation de la consommation de dioxygène par la décomposition de la matière organique (Demande biologique en oxygène - DBO - souvent liée à l'enrichissement excessif des milieux en nitrates et l'augmentation de la production primaire qui en résulte dans un contexte d'eutrophisation).

Quelles modifications observe-t-on ? Peut-on démontrer qu'elles dépendent de l'activité humaine ? Par quel mécanismes l'activité humaine modifie-t-elle alors le milieu ? Quel est l'impact de ces modifications ? Quels inconvénients présentent-elles ? Sont-elles " réversibles " ? Comment peut-on ramener le système vers un fonctionnement plus acceptable sans sacrifier les nécessités économiques, sociales etc... ?

L'action de l'Homme, dans son environnement géologique, influe sur l'évolution des paysages
L'Homme prélève dans son environnement géologique les matériaux qui lui sont nécessaires tout en essayant de prendre en compte les conséquences de son action sur le paysage.
L'Homme peut prévenir certaines catastrophes naturelles en limitant l'érosion.

Compétences :
Discuter, sur un exemple local, de la responsabilité de l'Homme dans la gestion de son environnement géologique.

Exemples d'activités :
I - recherche documentaire sur les raisons et l'impact sur le paysage de l'exploitation d'une ressource géologique.

I/Ra : recherche et exploitation de documents locaux sur l'impact des aménagements liés à l'eau.

Au coeur de la question :
- l'exploitation d'une ressource géologique, ses conséquences de tous ordres (esthétique, stabilité du sol comme les carrières par exemple), pendant et après l'exploitation (ce que l'on appelle parfois la " requalification " des terrains)  ; il s'agit le plus souvent non pas d'un " retour à l'état initial " face à un processus irréversible, mais bien d'un traitement durable du problème, par d'autres solutions.
- La complexité des situations et des conséquences : géologiques par exemple pour les aménagements par l'eau, mais aussi sur les intérêts des différents acteurs.

« Dans le but de situer l'homme dans le monde au sens le plus large, l'étude de la planète Terre est l'occasion de décrire et de percevoir les dimensions de l'espace, les durées et les mouvements. Ces connaissances sont nécessaires à la compréhension de l'environnement, de son évolution et à la perception de sa fragilité.
[...]
Il s'agit de situer l'Homme dans son environnement au sens le plus large (dans le système solaire et sur Terre), de montrer comment on étudie cet environnement (missions spatiales, observations de la Terre depuis l'espace) et de prendre conscience de sa fragilité.
Cette partie du programme s'appuie sur les acquis des classes du collège. L'un des objectifs est d'établir que la compréhension et l'évolution de notre environnement (passé et futur) nécessite une bonne perception des échelles d'espace et de durée des phénomènes. »

L'introduction de cette partie s'inscrit d'elle-même dans les critères d'EEDD :

• échelles d'espace (de la planète au local)

• échelles de temps : évolution de l'environnement...
  L'objectif est de « situer l'Homme ».

Les acquis du programme de collège sont évoqués :

• en classes de sixième et cinquième sur le peuplement des milieux, l'importance des facteurs anthropiques.

• des éléments sur le cycle du carbone (décomposition en classe de sixième par exemple)

• des éléments de géodynamique externe (en particulier hydrosphère)

La Terre est une planète du système solaire
Le Soleil est une étoile autour de laquelle tournent différents objets (planètes, astéroïdes, comètes) (1). Ils sont de tailles, compositions chimiques et activités internes variées. Certaines planètes ont des enveloppes externes gazeuses ou liquides.
L'énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil.

La répartition en latitude des climats et l'alternance des saisons sont des conséquences de la sphéricité de la Terre, et de sa rotation autour d'un axe incliné par rapport au plan de révolution autour du soleil.

Variations climatiques
Les climats dépendent avant tout de paramètres terrestres. Néanmoins, la suite de cette partie permettra d'en analyser les limites et de montrer que les conséquences d'activités anthropiques peuvent modifier la localisation des climats (conception de modèles climatiques permettant d'envisager la répartition de ceux-ci dans le futur).

Géographie : accompagnement EEDD et programme Les sociétés face aux risques

Physique : II. L'univers en mouvement et le temps 2. Le temps 2.1

SVT : en classe terminale S dans le cadre de l'enseignement de spécialité : du passé géologique à l'évolution future de la planète, bilan : envisager les climats du futur

Planète Terre et environnement global

La structure et l'évolution des enveloppes externes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère et biosphère) s'étudient à partir d'images satellitales (2).

Le choix des images satellitales étudiées peut permettre d'apprécier l'évolution de la désertification, de la déforestation, de la température de l'eau (cas de El Niño), du trou d'ozone (relation avec les mutations affectant l'ADN), de la dispersion de polluants...
L'inégale répartition de l'eau (entre abondance et rareté) peut être expliquée ici de façon à poser les bases nécessaires en géographie (choix d'un exemple correspondant à l'étude de cas de seconde).

Géographie : accompagnement EEDD et programme Les sociétés face aux risques, les littoraux espaces attractifs, dynamiques urbaines, l'eau entre abondance et rareté, et nourrir les Hommes

Physique : Message de la lumière

L'effet de serre résulte comme sur Mars et Vénus de la présence d'une atmosphère (3).

Il s'agit de montrer d'abord que l'effet de serre est « naturel » et que c'est un des éléments clé de la présence de vie sur Terre. Sur cette base, on pourra ensuite distinguer les effets anthropiques récents sur cet effet de serre

Chimie : III. Transformations de la matière 2. transformations chimiques d'un système

Les mouvements des masses atmosphériques et océaniques résultent de l'inégale répartition géographique de l'énergie solaire parvenant à la surface de la Terre et de la rotation terrestre. Ces mouvements ont des conséquences sur l'évolution de l'environnement planétaire.

L'atmosphère terrestre a une composition chimique et une structure thermique qui varient avec l'altitude (4). L'ozone protège la Terre du rayonnement UV ; il est aussi responsable de la séparation troposphère/stratosphère.Les mouvements atmosphériques sont rapides (de l'ordre de la dizaine de m.s-1) et permettent un mélange efficace des gaz et polluants (CO2, CFC, poussières, etc) à l'échelle planétaire.
Les masses océaniques sont animées de mouvements de deux types : les courants de surface (couplés à la circulation atmosphérique) et les courants profonds (liés aux différences de température et de salinité de l'eau de mer (5)). Ces deux types de courants ont des vitesses de déplacement différentes. Ces vitesses sont plus faibles que celle de l'atmosphère et disséminent moins rapidement les polluants à l'échelle planétaire.

La mise en évidence des mouvements des masses atmosphériques peut se faire à partir d'exemples de dispersion de polluants servant en quelque sorte de « traceurs » (Tchernobyl et radioactivité, incendie d'un dépôt de carburant à Hemel Hempstead, Angleterre par exemple), tout comme pour la mise en évidence des mouvements des masses océaniques (marées noires diverses, déballastages ...).

Ceci peut permettre d'engager une réflexion sur la citoyenneté, le droit qui sont internationaux et sur la prévention des risques qui doit être envisagée non seulement à l'échelle locale mais aussi à l'échelle planétaire. Outre la vitesse de dispersion qui contribue à l'analyse du risque, la persistance de ces pollutions, et donc de leurs effets peut être souligné. On perçoit les difficultés de l'application du principe « pollueur-payeur » dans une situation complexe aux multiples acteurs (difficulté d'identification du pollueur, évaluation des coûts, problèmes juridiques portant pour des dommages survenus ou touchant des domaines « internationaux »...)
Un travail sur l'ozone (thème au choix) révèle bien aussi la complexité des questions :
- polluant dans la basse atmosphère (effets sur la santé)
- protecteur contre les UV dans la haute atmosphère.

Géographie : accompagnement EEDD et programme plus de 6 milliards d'Hommes sur Terre (les enjeux environnementaux ignorent les frontières), l'eau entre abondance et rareté, et nourrir les Hommes

Chimie : chimique ou naturel 3. le monde de la chimie : la synthèse des espèces chimiques au laboratoire et dans l'industrie 1. Nécessité de la chimie de synthèse

Physique : L'air qui nous entoure

La biosphère ensemble de la matière vivante.

Notion de respiration, de fermentation, synthèse chlorophyllienne.

Nécessairement limitée en seconde, cette partie peut être reliée aux connaissances de collège et participe à établir le cycle du carbone. Dans l'optique EEDD, on peut insister sur la minéralisation du carbone organique ; si elle est incomplète, elle peut mener à une immobilisation de carbone (impact sur l'effet de serre, lien avec les énergies fossiles etc..).

Les cycles de l'oxygène, du CO2 et de l'eau (6)
Ils montrent comment la lithosphère - l'hydrosphère, l'atmosphère et la biosphère sont couplées. Influence de l'homme. Action sur la température de surface.

Évolution historique de la composition de l'atmosphère :
La courbe des teneurs en CO2 et O2 de l'atmosphère terrestre depuis 4,5 milliards d'années.
La courbe des températures fossiles et des teneurs en CO2 au cours du quaternaire récent déterminée grâce à l'étude des isotopes de l'oxygène et des inclusions gazeuses des carottes polaires.

Tout cet ensemble pose les bases scientifiques permettant d'analyser l'influence de l'Homme sur les variations climatiques :

• dans l'espace : influence globale en particulier via les gaz à effet de serre

• dans le temps : l'analyse historique permettant d'argumenter sur l'influence de l'Homme, son ampleur et donc sur les prévisions et les hypothèses de réchauffement climatique.

Que « prouve-t-on » vraiment par l'analyse des courbes ? Que démontrent les modèles ? Comment sont choisis les paramètres pour les construire ? Quelle est la fiabilité des prévisions établies ? En quoi dépendent-elles de scénarios choisis dans les simulations ? C'est donc l'occasion d'un travail rigoureux sur les relations de cause à effet, les incertitudes, les richesses et limites de modèles explicatifs qui doivent trancher résolument avec les présentations dogmatiques le plus souvent véhiculées par les médias (formation à l'esprit critique).

L'ouverture à la complexité nécessite ensuite de sortir du domaine des sciences de la vie et de la Terre en relation avec les autres disciplines.

De la prévision à l'action :

• principe « pollueur -payeur »

• lien avec les enjeux économiques nationaux et internationaux visant à limiter l'émission de CO2 protocole de Kyoto (site Internet officiel, articles de journaux), développement d'énergies nouvelles non polluantes (énergie solaire pour produire de l'électricité, de l'eau chaude ; géothermie ; installation d'éoliennes ; usines marée-motrices ...), avec promesse de subventions ou de réductions d'impôts (site Internet de l'ADEME par exemple) pour les citoyens cherchant à diminuer leur consommation d'énergie dans l'habitat.

La cellule fonde l'unité et la diversité du vivant.
L'hétérotrophie et l'autotrophie sont deux grands types de métabolisme.

Universalité et variabilité de la molécule d'ADN.
La transgénèse repose sur l'universalité de la molécule d'ADN en tant que support de l'information génétique.

[...]
Certains agents de l'environnement peuvent augmenter le taux de mutation.

Lien avec le cycle du carbone (cf plus haut).

Applications en agro-alimentaire : OGM (un progrès biotechnologique source de débats)
Lien avec SVT TS spé : « thème 2 : des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies » avec « les enjeux actuels des biotechnologies : la transgenèse et la construction d'organismes génétiquement modifiés (OGM) »

L'action mutagène de certains agents de l'environnement peut être relié aux activités humaines.

On peut prendre des exemples diversifiés :

• radiations

• atteinte de la couche d'ozone (ZOOM : Ozone et développement durable )

• produits cancérigènes dans les aliments.

On aborde alors les idées de précaution, prévention dans la santé publique.

Parenté et diversité des organismes.
Les vertébrés présentent des similitudes anatomiques qui se traduisent par un pland'organisation commun.

La diversité rencontrée une fois de plus contribue à la construction du concept de biodiversité.
Un point de départ possible : présentation d'un écosystème présentant notamment des Vertébrés (ex : écosystème fragile ou labellisé « Natura 2000, écosystème étudié par l'IRD...)

Ce thème est une approche à la fois individuelle et globale des problèmes de l'alimentation des hommes sur la planète. Il fait ressortir les apports nécessaires au maintien de l'organisme en réinvestissant des connaissances de la classe de troisième. Il permet également une étude des déséquilibres de la consommation et de la production avec leurs incidences individuelles (pathologies) ou collectives (en terme de santé ou d'atteintes à la qualité de l'environnement par des pollutions chimiques, biologiques ou génétiques...). Ce thème doit permettre de poser scientifiquement des questions sur "Quels aliments pour nourrir demain 6 milliards d'hommes ? " en considérant à la fois l'individu et son environnement proche et global. Une interaction avec l'enseignement de géographie et de sciences économiques peut être mise en place à partir de ce thème.

Le programme propose donc d'aller de façon cohérente des besoins individuels aux besoins alimentaires planétaires, de l'environnement proche au global.
La perspective « développement durable » s'introduit dès que l'on passe à la dimension collective :

• incidences des déséquilibres en termes de santé publique (solidarité...et assurances maladies) ou d'atteinte à l'environnement ;

• besoins de 6 milliards d'hommes (la « sécurité alimentaire » à ne pas confondre avec la « sécurité des aliments »), production d'aliments et impacts environnementaux en particulier liés aux pratiques de production de ces aliments.

En SVT, sont mises en places les connaissances permettant de répondre aux questions

• quels sont les besoins alimentaires d'UN homme ?

• quels sont alors les besoins alimentaires de 6 milliards d'hommes ?

• comment produire demain les aliments permettant de les nourrir tous et durablement ?

Entre ces trois questions simples qui forment l'ossature de cette partie de programme, s'insèrent des questions plus précises qui montrent que les solutions ne sont pas si simples...La complexité ne peut d'ailleurs être traitée qu'en relation avec d'autres disciplines.

Production alimentaire et environnement
Évaluation des productions alimentaires
La production végétale est à la base de la production animale et d'une partie de la production humaine.

La production de la matière animale nécessite une production végétale quantitativement importante.

Pour nourrir les hommes, il faut produire :
Produire, pour manger quoi ?
Ce point permet de s'interroger sur le « rendement » de la production et la place que pourraient avoir les différents types d'aliment (animal ou végétal) dans le régime de 6 milliards d'homme, et ceci sans schématisme excessif ni caricature. Les aspects qualitatifs (acides aminés, vitamines) permettent de préciser ces éléments. Une question possible à débattre : « Serait-il plus facile de nourrir 6 milliards d'homme en mangeant plus d'aliments d'origine végétale qu'animale ? »

Fonctionnement d'un agro système, ses conséquences environnementales

Un agro système est un système déséquilibré dont l'exploitation intensive nécessite un entretien.

Cet entretien permet de lutter par différents moyens contre les parasites, les ravageurs et les plantes adventices.

L'apport d'engrais permet une productivité accrue.
Les conséquences des apports exogènes (engrais, pesticides) sur un agro système induisent des "déséquilibres biologiques" et des pollutions qui peuvent nuire à la santé humaine et animale.

Produire modifie l'environnement, voire pollue :

On aborde la notion d'agrosystème, un écosystème spécifique axé sur un objectif de production d'aliments (pour l'Homme ou l'élevage) et par là-même très déséquilibré.
Cette étude permet de définir les termes du programme (définition et fonctionnement d'une chaîne alimentaire, de la production, du rendement, de l'agro système...) et de prendre conscience de l'importance de la biodiversité (équilibre, ressources...). La connaissance du fonctionnement d'un écosystème, des réseaux alimentaires, des transferts de matière et de phénomènes associés (concentration progressive de produits toxiques) permet de mettre en regard :

• les nécessités liés à la production végétale (fournir des engrais, lutter contre les consommateurs indésirés, les parasites, les maladies etc...)

• les effets négatifs et risques associés directs ou indirects (perte de biodiversité, effets sur les eaux, sur la qualité de l'aliment et la santé humaine, évolution des sols...)

Peut-on résoudre ce paradoxe ? Peut-on pratiquer une agriculture durable ? La question posée en 6ème à l'échelle d'une exploitation prend en première ES une autre dimension :

• par la possibilité d'interroger directement l'économie

• par la prise en compte de la dimension globale

• par le support scientifique plus précis sur le fonctionnement des écosystèmes sur lequel les réponses s'appuient.

Importance et gestion des écosystèmes forestiers
Participation du bois aux grands équilibres de la planète
La forêt participe aux cycles de l'eau et du carbone. Elle représente un stock biologique de carbone. Sa destruction massive par des phénomènes naturels ou par l'homme (incendies, combustion...) peut perturber ces grands cycles.

Pour une gestion durable des forêts et du bois :

Il s'agit là de sortir résolument des « clichés » sur la forêt « poumon de la Terre », de sortir de l'affect pour fonder sur une connaissance des cycles et des écosystèmes les raisonnements sur des thèmes comme « gestion de la forêt -déforestation -reforestation » (cf. zoom seconde). S'appuyant sur des acquis de seconde, on peut ici traiter avec plus de précision du cas de la forêt et du rôle de l'Homme dans sa gestion, en particulier en relation avec l'économie.

La gestion des forêts (local) ou leur évolution peut avoir un impact planétaire (global) :

• sur le cycle du carbone (avec ses conséquences indirectes sur l'effet de serre)

• sur le cycle de l'eau

• sur l'évolution des sols

On portera une attention particulière aux échelles de temps : la forêt, c'est à la fois du temps court (un incendie) et du temps long...il faut des dizaines d'années pour faire une forêt. D'où l'idée d'en faire des réservoirs pour immobiliser du carbone.

Activités industrielles et gestion des forêts
La gestion d'une forêt doit assurer une production continue. Une mauvaise gestion ou une surexploitation conduisent à des déséquilibres des écosystèmes et peuvent avoir des conséquences importantes sur les sols.

Cet item de programme est directement orienté dans une perspective de développement durable et amène :

• à s'interroger sur la notion d'équilibre : y a-t-il un état d'équilibre idéal ? Équilibre statique ou dynamique ? Gérer, est-ce créer un déséquilibre ou modifier un état d'équilibre ? Comment gérer une forêt pour l'exploiter durablement ?

• à s'interroger sur les conséquences indirectes de la gestion d'une forêt sur les sols et la biodiversité...

Gestion de l'eau
[...] puisage et stockage [...]
Les réservoirs souterrains et superficiels sont sensibles aux pollutions biologiques ou chimiques(radio nucléides, nitrates, pesticides).

La protection des réservoirs et un traitement des eaux usées sont indispensables. Les matières organiques polluantes peuvent être dégradées sous l'action de micro-organismes.
L'homme utilise les propriétés de ces micro-organismes dans le traitement des eaux usées.

L'aspect qualitatif de la gestion de l'eau est abordé dans toute sa complexité permettant une approche systémique :

• prélèvement / stockage/ protection et contexte géologique

• sources de contamination, activités humaines et contexte géologique

L'analyse des différents éléments peut être rationalisées et construite en s'appuyant, de façon simplifiée, sur une démarche typique du développement durable : la démarche DPSIR

Géographie : la France et son territoire : des milieux entre nature et société, l''espace économique

Histoire : l'âge industriel en Europe et en Amérique du Nord du milieux du XIXème siècle à 1939

SES : Les mécanismes du marché, Citoyenneté, lLes activités économiques, transformations économiques, sociales et idéologiques

La sortie de terrain a pour objectif d'observer des affleurements, de s'approprier logiquement l'information géologique et les questions qu'elle soulève, de sensibiliser l'élève à l'importance de la collecte des données de terrain. Le contexte et les problèmes géologiques choisis doivent se rattacher au contenu du programme.
Cette sortie géologique a également pour objectif une approche concrète de la diversité morphologique des végétaux en liaison avec leur environnement.

Lors de la sortie, l'étude de l'impact d'une activité humaine peut être discutée sans que le lien avec le programme de sciences de la Terre ne soit vraiment évident. On profitera des spécificité pour réactiver les acquis de collège liés à l'analyse du paysage.

• barrage et risques, notion de risque naturel, technologique, risque majeur

• éoliennes

• rejets d'usine

• implantation d'une zone industrielle et effets sur l'environnement

Physique-Chimie : énergie