Notions du programme abordées

Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent

• Expliquer l’origine de la matière organique des êtres vivants et son devenir :
  • Identifier les matières échangées entre un être vivant et son milieu de vie : Besoins alimentaires des animaux ; devenir de la matière organique n’appartenant plus à un être vivant ;  décomposeurs.

La planète Terre et les êtres vivants dans leur environnement

• Identifier des enjeux liés à l’environnement :
  • Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux : écosystèmes ; la biodiversité un réseau dynamique ; impacts humains dans l’envionnement ; aménagement de l’espace par les humains et contraintes naturelles ; impacts technologiques positifs et négatifs sur l’environnement.

• Pouvoir expliquer ses choix et ses actes ; La responsabilité de l’individu et du citoyen dans le domaine de l’environnement et de la santé.

Thème : La planète Terre, l’environnement et l’action humaine

Caractériser quelques-uns des principaux enjeux de l’exploitation d’une ressource naturelle par l’être humain, en lien avec quelques grandes questions de société.

• L’exploitation de quelques ressources naturelles par l’être humain (eau, sol, pétrole, charbon, bois, ressources minérales, ressources halieutiques, …) pour ses besoins en nourriture et ses activités quotidiennes.
• Comprendre et expliquer les choix en matière de gestion de ressources naturelles à différentes échelles.
• Expliquer comment une activité humaine peut modifier  l’organisation et le fonctionnement des ecosystèmes en lien avec des questions environnementales globales.
• Proposer des argumentations sur les impacts générés par le rythme, la nature (bénéfices/nuisances), l’importance et la variabilité des actions de l’être humain sur l’environnement.
• Quelques exemples d’interactions entre les activités humaines et l’environnement, dont l’interaction être humain – biodiversité (de l’échelle d’un écosystème local et de sa dynamique, jusqu’à celle de la planète).

Cette thématique est l’occasion de faire prendre conscience à l’élève des conséquences de certains comportements et modes de vi (exemples : pollution des eaux, raréfaction des ressources en eau dans certaines régions, combustion des ressources fossiles et réchauffement climatique, érosion des sols, déforestation, disparitions d’espèces animales et végétales, etc). Quelques exemples judicieusement choisis permettent aux élèves d’identifier des solutions de prréservation ou de restauration de l’environnement compatibles avec des modes de vie qui cherchent à mieux respecter les équilibres naturels (énergies renouvelables, traitement des eaux, transports non polluants, gestion des déchets, aménagements urbains, optimisation énergétique). Cette thématique contribue tout particulièrement à l’EMC.

Thème 1 – La Terre, la vie et l’organisation du vivant

• Biodiversité, résultat et étape de l’évolution :
  • La biodiversité change au cours du temps : les crises biologiques sont un exemple de modification importante de la biodiversité. De nombreux facteurs, dont l’activité humaine, provoque des modifications de la biodiversité.[Capacités : Envisager les effets des pratiques humaines contemporaines sur la biodiversité-6ème crise biologique- comme un exemple d’interactions entre les espèces dirigeant l’évolution de la biodiversité.].

Thème 2 – Les enjeux contemporains de la planète

• Géosciences et dynamique des paysages :
  • Érosion et activité humaine : …l’activité humaine peut limiter ou favoriser l’érosion, entraînant des risques importants dans certaines zones du globe. [Capacités : Identifier des zones d’érosion-déserts, littoraux, sols, éboulement- et les risques associés, comme les moyens de prévention mis en œuvre / Utiliser des bases de données ou des images pour quantifier l’importance des mécanismes d’érosion actuelle et éventuellement la part liée aux activités humaines.].
• Agrosystèmes et développement durable
  • Structure et fonctionnement des agrosystèmes : Les agrosystèmes terrestres ou aquatiques sont gérés afin de produire la biomasse nécessaire à l’humanité pour ses différents besoins (alimentaires, textiles, agrocarburants, pharmaceutiques, etc.). Les caractéristiques des systèmes agricoles varient selon le modèle de culture (agriculture vivrière, extensive ou intensive). [Capacités : Comprendre comment les intrants ont permis de gérer quantitativement les besoins nutritifs de la population, tout en entraînant des conséquences qualitatives sur l’environnement et la santé.].
  • Caractéristiques des sols et production de biomasse : En dehors des agents érosifs, la nature et la composition des sols résultent aussi de
    l’interaction entre les roches et la biosphère, par le biais de plantes, d’animaux et de microbes. La biosphère prélève dans les sols des éléments minéraux participant à la production de biomasse. En consommant localement la biomasse morte, les êtres vivants du sol recyclent cette biomasse en éléments minéraux, assurant la fertilité des sols. [Capacités : Comprendre (manipulation, extraction, organisation d’informations) les modalités de la formation des sols.
    / Utiliser des outils simples de détermination d’espèces pour découvrir la diversité des êtres vivants du sol et leur organisation en réseaux trophiques. / Expérimenter pour comprendre (à partir de la composition des engrais) l’importance des éléments minéraux du sol dans la production de biomasse. / Concevoir et mener des expériences pour comprendre le recyclage de la biomasse du sol.].
  • Vers une gestion durable des agrosystèmes : Les agrosystèmes ont une incidence sur la qualité des sols et l’état général de l’environnement proche de façon plus ou moins importante selon les modèles agricoles. [Capacités : Étudier, dans le cadre d’une démarche de projet, des modèles d’agrosystèmes pour comprendre leurs intérêts et leurs éventuels impacts environnementaux (fertilité et érosion des sols, choix des cultures, développement de nouvelles variétés, perte de biodiversité, pollution des sols et des eaux, etc.).
    / Adopter une démarche scientifique pour envisager des solutions réalistes à certaines de ces problématiques. / Comprendre les mécanismes de production des connaissances scientifiques et les difficultés auxquelles elle est confrontée (complexité des systèmes, conflits d’intérêts, etc.).]

Environnement, développement, mobilité : les défis un monde en transition.

Thème 2 – Les enjeux contemporains de la planète

• Ecosystèmes et services environnementaux
  • Les écosystèmes, des interactions entre les êtres vivants et entre eux et leur milieu : Les écosystèmes sont constitués par des communautés d’êtres vivants (biocénose) interagissant au sein de leur milieu de vie (biotope). La biocénose est en interaction avec le biotope (répartition des espèces selon les conditions abiotiques). La diversité des interactions biotiques s’étudie à la lueur de leur effet sur la valeur sélective des partenaires : compétition (pour la lumière, pour l’eau, les nutriments, etc.), exploitation (prédation, parasitisme) et coopération (mutualisme, dont symbiose). Ces  interactions structurent l’organisation (biodiversité de l’écosystème), l’évolution (dynamique des populations) et le fonctionnement de l’écosystème (production, flux de matière et réservoirs, recyclage de la matière organique, etc.). En particulier, les êtres vivants génèrent ou facilitent des flux de matière (eau, carbone, azote, etc.) qui entrent (absorption racinaire, photosynthèse, respiration), circulent (réseau trophique) et sortent (évapotranspiration, érosion) de l’écosystème. Une partie de la matière est recyclée, notamment grâce au sol. L’effet des écosystèmes dans les cycles géochimiques ainsi constitués, se mesure par des bilans d’entrée/sortie de matière. Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatiotemporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations. La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation. Un écosystème se caractérise donc par un équilibre dynamique susceptible d’être bousculé par des facteurs internes et externes.[Capacités : Extraire et organiser des informations, issues de l’observation directe sur le terrain, pour savoir décrire les éléments et les interactions au sein d’un système. Comprendre l’importance de la reproductibilité des protocoles d’échantillonnage pour suivre la dynamique spatio-temporelle d’un système. / Utiliser des outils simples d’échantillonnage pour mettre en évidence la répartition de certaines espèces en fonction des conditions du milieu. / Décrire à l’aide d’observations et de préparations microscopiques et d’expériences les modalités de certaines interactions / Savoir représenter un réseau d’interactions biotiques afin de mettre en évidence sa structure (liens) et sa richesse. / Mesurer la biomasse et la production d’un écosystème à différents niveaux du réseau trophique. / Construire un cycle biogéochimique simplifié avec ces réservoirs et ces flux (on recommande le carbone) dans lequel l’écosystème intervient. Calculer un bilan de matière, considérant l’écosystème comme ouvert.].
  • L’humanité et les écosystèmes, les services écosystémiques et leur gestion : L’espèce humaine est un élément parmi d’autres de tous les écosystèmes qu’elle a colonisés. Elle y vit en interaction avec d’autres espèces (parasites, commensales, domestiquées, exploitées). L’espèce humaine affecte le fonctionnement de la plupart des écosystèmes en exploitant des ressources (forestières par exemple), en modifiant le biotope local (sylviculture, érosion des sols) ou global (changement climatique, introduction d’espèces invasives). Beaucoup d’écosystèmes mondiaux sont impactés, avec une perte mondiale de biodiversité et des conséquences néfastes pour les activités humaines (diminution de la production, pollution des eaux, développement de maladies, etc.). Pourtant, l’humanité tire un grand bénéfice de fonctions assurées gratuitement par les
    écosystèmes : ce sont les services écosystémiques d’approvisionnement (bois, champignons, pollinisation, fruits et graines, etc.), de régulation (dépollution de l’eau et de l’air, lutte contre l’érosion, les ravageurs et les maladies, recyclage de matière organique, fixation de carbone, etc.) et de culture (récréation, valeur patrimoniale, etc.). Notre santé dépend en particulier de celle des écosystèmes qui nous environnent. La connaissance scientifique des écosystèmes (l’écologie) peut permettre une gestion rationnelle des ressources exploitables, assurant à la fois l’activité économique et un maintien des services écosystémiques. L’ingénierie écologique est l’ensemble des techniques qui visent à manipuler, modifier, exploiter ou réparer les écosystèmes afin d’en tirer durablement le maximum de bénéfices (conservation biologique, restauration ou compensation écologique, etc.).[Objectifs : transformer l’approche anthropocentrée en une approche écocentrée où l’Homme est un élément des écosystèmes. Comprendre que la démarche scientifique permet d’apporter des solutions à des problèmes écologiques complexes. Capacités :  Inscrire l’espèce humaine dans la représentation construite du réseau d’interactions. / Prendre conscience de notre interdépendance avec le monde vivant qui nous entoure. Comprendre que la plupart des forêts actuelles (et autres écosystèmes) reflètent aussi un projet d’aménagement. / Recueillir et analyser des données avant, pendant et après la perturbation d’un écosystème (incendie, destruction, etc.). / Recenser, extraire et organiser des informations, notamment historiques et de terrain, pour identifier les impacts des activités humaines sur les écosystèmes. / Mettre en œuvre une démarche de projet (recherche documentaire, récolte et traitement de données, etc.) pour faire appréhender les services écosystémiques (ses acteurs et ses mécanismes) et proposer des solutions de gestion durable des écosystèmes. / Connaître les débats existant autour de la monétarisation des services écosystémiques. / Comprendre l’importance de la démarche scientifique dans une gestion éclairée et modulable des écosystèmes afin de profiter durablement des services écosystémiques. / Prendre conscience de la responsabilité humaine et du débat sociétal face à l’environnement et au monde vivant.].

Les espaces ruraux : multifonctionnalité ou fragmentation ?

Les représentations du monde : l’homme et l’animal

Thème 3 : Qui peut faire valoir ses droits ?

Thème 4 : Quels sont les droits reconnus aux personnes ? 4.2-Le droit à la propriété.

Thème 1 – Science, climat et société

• 1.1 L’atmosphère terrestre et la vie : Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux (tonne/an). Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés. L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre. [Savoir-faire : Analyser un schéma représentant le cycle biogéochimique du carbone pour comparer les stocks des différents réservoirs et identifier les flux principaux de carbone d’origine anthropique ou non.].

Thème 3 – Histoire du vivant

• 3.1 La biodiversité et son évolution : Évaluer la biodiversité à différentes échelles spatiales et temporelles représente un enjeu majeur pour comprendre sa dynamique et les conséquences des actions humaines. Les populations évoluent au cours du temps. Des modèles mathématiques probabilistes et des outils statistiques permettent d’étudier les mécanismes évolutifs impliqués. Il existe sur Terre un grand nombre d’espèces dont seule une faible proportion est effectivement connue. La biodiversité se mesure par des techniques d’échantillonnage (spécimens ou ADN) qui permettent d’estimer le nombre d’espèces (richesse spécifique) dans différents milieux. Les composantes de la biodiversité peuvent aussi être décrites par l’abondance (nombre d’individus) d’une population, d’une espèce ou d’un plus grand taxon. Il existe plusieurs méthodes permettant d’estimer un effectif à partir d’échantillons. La méthode de  « capture-marquage-recapture » repose sur des calculs effectués sur un échantillon. Si on suppose que la proportion d’individus marqués est identique dans l’échantillon de recapture et dans la population totale, l’effectif de celle-ci s’obtient par le calcul d’une quatrième proportionnelle. À partir d’un seul échantillon, l’effectif d’une population peut également être estimé à l’aide d’un intervalle de confiance. Une telle estimation est toujours assortie d’un niveau de confiance strictement inférieur à 100% en raison de la fluctuation des échantillons. Pour un niveau de confiance donné, l’estimation est d’autant plus précise que la taille de l’échantillon est grande. [Savoir-faire : Exploiter des données obtenues au cours d’une sortie de terrain ou d’explorations scientifiques (historiques et/ou actuelles) pour estimer la biodiversité (richesse spécifique et/ou abondance relative de chaque taxon). / Quantifier l’effectif d’une population ou d’un taxon plus vaste à partir de résultats d’échantillonnage. / Estimer une abondance par la méthode de capture, marquage, recapture, fondée sur le  calcul d’une quatrième proportionnelle. / À l’aide d’un tableur, simuler des échantillons de même effectif pour visualiser la fluctuation d’échantillonnage. / En utilisant une formule donnée pour un intervalle de confiance au niveau de confiance de 95 %, estimer un paramètre inconnu dans une population de grande taille à partir des résultats observés sur un échantillon.].

(…)

    Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces…) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes (dont la variation d’abondance) et conduisent à l’extinction d’espèces. La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population. La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité. [Savoir-faire : Utiliser un modèle géométrique simple (quadrillage) pour calculer l’impact d’une fragmentation sur la surface disponible pour une espèce. / À partir d’un logiciel de simulation, montrer l’impact d’un faible effectif de population sur la dérive génétique et l’évolution rapide des fréquences alléliques. / Analyser des documents pour comprendre les mesures de protection de populations à faibles effectifs. / Identifier des critères de gestion durable d’un écosystème. / Envisager des solutions pour un environnement proche.].

Semestre 2 : L’Humanité en question, l’humain et ses limites

Spé SVT/Anglais : La libre évolution est-elle une idée anglo-saxonne ?

Spé SVT : La libre évolution est-elle une solution pour restaurer la biodiversité ?

Spé SVT/SES : La libre évolution peut-elle permettre le développement économique d’une région ?

STMG : La nature peut-elle faire valoir ses droits ?