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Accompagnements disciplinaires de l'EDD

Sciences de la vie et de la Terre

Classe de seconde

PARTIE I : LA PLANETE TERRE ET SON ENVIRONNEMENT

Rappel des objectifs généraux (extraits)

Cette partie du programme de seconde apporte une contribution essentielle à l'approche « développement durable » en fournissant les bases scientifiques nécessaires à une approche lucide des questions concernant l'influence de l'Homme sur les variations climatiques.
Sa logique est claire :
- On commence par montrer les facteurs planétaires indépendants de l'homme qui agissent sur les mouvements atmosphériques et les paramètres climatiques : mouvement de la planète, mouvements atmosphérique, effet de serre et composition de l'atmosphère, place des phénomènes biologiques dans ces cycles (biosphère).
- L'influence de l'Homme se construit progressivement, parfois indirectement puisque les traces de pollution peuvent servir de traceur pour mettre en évidence des mouvements au sein de l'atmosphère ou de l'hydrosphère, plus directement avec l'aspect historique.
- La part relative des influences « naturelles » et humaines permet alors de rentrer dans les grands débats associés aux changements climatiques par exemple et sur les actions qui y sont associées.

Le contenu du programme fournit déjà en lui-même, sans débordement, une assise solide au débat, à condition de problématiser correctement les approches dans une perspective de développement durable.
La possibilité offerte de traiter des thèmes au choix peut être saisie pour développer des aspects particuliers. Des travaux par équipes permettent alors de diversifier les sujets, de confronter des points de vue, d'ouvrir sur d'autres aspects que ceux abordés en sciences de la vie et de la Terre et donc de contribuer encore plus à la composante éducative de l'EEDD.


ProgrammeLiaison possible avec l'EEDD

« 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.

Chimie : II. Constitution de la matière 3. la classification périodique des éléments 1. des modèles simples de description de l'atome cycle naturel du carbone, de l'azote, et III. Transformations de la matière 2. transformations chimiques d'un système

Géographie : accompagnement EEDD et programme dynamiques urbaines et environnement urbain

Physique : l'air qui nous entoure

SES : coût individuel/coût collectif

SVT : en classe terminale S dans le cadre de l'enseignement de spécialité : Diversité et complémentarité des métabolismes, du carbone minéral aux composants du vivant : la photo-autotrophie pour la carbone, du passé géologique à l'évolution future de la planète, les climats passés de la planète

PARTIE II : L'ORGANISME EN FONCTIONNEMENT

ProgrammeLiaison possible avec l'EEDD

Relations entre activité physique et paramètres physiologiques.

Couplage entre l'activité cardio-respiratoire et l'apport de dioxygène aux muscles.

Centrée sur l'organisme, cette partie se prête peu à des ouvertures sur le développement durable. Tout au plus, indirectement, l'approvisionnement en dioxygène peut-il être relié à des facteurs de l'environnement, en particulier des pollutions.

Les thèmes au choix constitueront alors le support pour de telles extensions qui n'ont pas leur place en tant que telles dans le traitement du cœur du programme.

PARTIE III : CELLULE, ADN ET UNITE DU VIVANT

ProgrammeLiaison possible avec l'EEDD

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 :

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 plan d'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...)

Géographie : accompagnement EEDD et programme plus de 6 milliards d'Hommes sur Terre (les enjeux environnementaux ignorent les frontières)

Physique : I. Exploration de l'espace 2. message de la lumière, II. 2. spectres d'émission et d'absorption

SVT en classe de première S : accompagnement EEDD et programme Du génotype au phénotype, relations avec l'environnement, complexité des relations entre gènes, phénotypes et environnement, 1-3 Stabilité et variabilité des génomes et évolution, l'apport de l'étude des génomes : les innovations génétiques, et étude de trois exemples de relations entre mécanismes de l'évolution et génétique


Inspection générale de l'Éducation nationale

Mis à jour le 04 octobre 2009
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