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Pour parvenir à déceler les phénomènes liés à la respiration, l'une des conditions essentielles est d'isoler les animaux de leur milieu de vie et de les placer dans un environnement confiné, c'est-à-dire totalement isolé du milieu extérieur. Dans un tel milieu confiné, l'être vivant apporte des modifications qu'il est possible d'observer et de mesurer.
Pour réaliser nos expériences, nous nous sommes procurés des animaux courants du commerce : un lapin, des poissons rouges et des criquets.
A cet effet, nous avons utilisé un dispositif expérimental relativement simple, comportant 3 parties bien distinctes:
- une enceinte, adaptée à la taille de l'animal étudié, qu'il était possible de clore hermétiquement,
- des capteurs sensibles à la présence de 2 gaz : l'oxygène et le dioxyde de carbone. La sensibilité de ces capteurs n'était pas influencée par les changements de température.
- enfin, un ordinateur et son écran, qui permettaient de lire directement et simultanément les valeurs mesurées par les 2 capteurs.
Observations :
Pendant le déroulement des 3 expériences, il a été possible de constater un phénomène analogue pour chacun des 3 êtres vivants : au cours du temps, la quantité d'oxygène présente dans le milieu de vie de l'animal diminue. Parallèlement, la quantité de dioxyde de carbone présente dans ce milieu de vie augmente. Ces échanges de gaz, réalisés entre l'animal et son milieu de vie: absorption d'oxygène et rejet de dioxyde de carbone, sont les caractéristiques essentielles de la respiration.
Les mouvements respiratoires (extrait)
Les échanges gazeux respiratoires entre un animal et son milieu de vie ne s'effectuent pas tous seuls : il est assez facile d'observer, même si cela n'est pas toujours évident chez certaines espèces, comment l'animal participe, de manière active, à ces échanges gazeux. La séquence proposée permet d'observer les mouvements respiratoires de 3 animaux courants :
- le lapin, dont le thorax et les narines sont animés par des mouvements rapides et synchrones (après avoir couru)
- le poisson rouge, dont la bouche et les opercules latéraux s'ouvrent et se ferment en alternance, à un rythme régulier
- le criquet pélerin, dont l'abdomen est animé de mouvements de dilatation alternant avec des mouvements de contraction, en même temps que les stigmates thoraciques et abdominaux
Ces mouvements respiratoires permettent d'amener l'air ou l'eau au contact des organes respiratoires internes de chaque animal, lieux où les gaz respiratoires pourront être échangés entre le sang et le fluide ambiant contenant du dioxygène. Ils se caractérisent par une mise en mouvement rythmique de certaines parties du corps de l'animal, qu'il est possible de mesurer pour en déduire son rythme respiratoire.
Dans la séquence complète, des infographies animées permettent ensuite de comprendre comment l'air et l'eau parviennent aux organes respiratoires de chacun des 3 animaux.