Nourrir l'humanité - 1 L/ES de SVT

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Retrouvez un cours d'SVT gratuit niveaux première technologique et générale au format PDF sur le thème de "nourrir l'humanité".

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NOURRIR L’HUMANITE

SEANCE 1
Problème de départ :
9Combien d’humains sur Terre actuellement ? = +/- 7 10
9Perspective vers 2050 ? = 9.10
6Combien de sous-alimentés ? = 850.10 actuellement

Activité 1 :
A partir du film : « désordre mondial… » que vous pouvez retrouver sur You Tube :
Donnez quelques caractéristiques de l’agriculture intensive.
Utilisation massive d’engrais, de pesticides, d’énergie fossile (carburants).
Couteuse et peur respectueuse de la nature.
Qu’appelle-t-on révolution verte = c’est une politique de transformation des agricultures des pays en
développement, fondée principalement sur l'intensification et l'utilisation de variétés de céréales à hauts
potentiels de rendements.
Cette politique se base sur :
L’utilisation de variétés à haut rendement ;
L’utilisation des engrais ou produits phytosanitaires
L’utilisation massive de l'irrigation.
Agriculture durable = système de production agricole qui vise à assurer une production pérenne de
nourriture, en respectant les limites écologiques, économiques et sociales qui assurent la maintenance
dans le temps de cette production.
L'agriculture durable vise à réduire les impacts du secteur en matière environnementale.

Etude du Document 1 : « 1 ETAT URGENCE CNRS.doc » (texte complet :
http://www2.cnrs.fr/journal/3995.htm)
Dégager les principales idées de ce texte sous forme d’un résumé succinct et cohérent.
Au départ un constat en 3 points :
Une augmentation de la population inéluctable, donc de plus en plus de personnes à nourrir.
Cet accroissement va de paire avec un changement des modes de vie donc des habitudes alimentaires.
Les problèmes qui se posent ou vont se poser :
Le changement d’habitude va vers une plus forte consommation de viande (X2) et de céréales (75 %) à
l’horizon 2050.
On constate une raréfaction des terres agricoles (urbanisation), ainsi qu’une raréfaction de l’eau.
De plus, une partie des terres est utilisée pour produire des biocarburants et pas de la nourriture.
Une ère nouvelle s’est ouverte avec la « révolution verte » qui a permis des augmentations de rendements
mais ces changements ont entraîné de nombreux problèmes : agriculture intensive, consommation de
carburant, semences chères, utilisation d’engrais et de pesticides coûteux et polluant…
Il faut donc trouver des solutions plus respectueuses de l’environnement et de l’Homme.
Pour commencer, il va falloir augmenter les surfaces agricoles (peut-être extension vers le nord, suite aux
changements climatiques). Un commerce agricole régulé doit être mis en place.
L’utilisation raisonnée des biotechnologies permettra de continuer à augmenter les rendements.
Une agriculture écologique ET intensive peut être envisageable.
Si ces solution sont mise en œuvre, l’humanité pourra se nourrir, dans de bonnes conditions.

Activité 2 : notion d’écosystème / d’agrosystème et la part de l’Homme (Nathan, p 94-95).
Écosystème : Un écosystème est composé de deux éléments la biocénose qui est l'ensemble des êtres
vivants et le biotope qui est le milieu. L'écosystème est un ensemble de vie équilibré, autonome stable et
complexe.
Agrosystème : écosystème artificiel, modifié par l’Homme afin d'exploiter une part de la matière
organique qu'il produit, généralement à des fins alimentaires.
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La part de l’Homme = question en bas à droite, p. 95 :
Dan un écosystème, en principe il n’y a pas d’intervention humaine, mais c’est de moins en moins vrai
car un écosystème sas humain n’existe pratiquement plus sauf dans des régions « reculées ».
Dans un agrosystème, au contraire, tout est sous contrôle humain :
Il est aussi monospécifique que possible (une seule variété de plante, le maïs par exemple).
L’agriculteur est obligé de mettre des engrais pour obtenir de bons rendements (cf. plus tard).
Il est débarrassé de tous « nuisible » par utilisation de pesticides (= insecticides, raticides, fongicides, et
herbicides. Ce sont des composés chimiques dotés de propriétés toxicologiques, utilisés par les
agriculteurs pour lutter contre les animaux (insectes, rongeurs) ou les plantes (champignons, mauvaises
herbes) jugés nuisibles aux plantations. Le premier usage intensif d’un pesticide, le DDT, remonte à
l’époque de la seconde guerre mondiale (cf. aussi plus tard).

Activité 3 : deux façons de s’alimenter…
« Dans un agrosystème, le rendement global de la production par rapport aux consommations de matière
et d’énergie conditionne le choix d’une alimentation d’origine animale ou végétale, dans une perspective
de développement durable ».
Montrez, à travers l’ensemble de documents des p. 98 et 99, que consommer de la viande ou un produit
végétal n’a pas le même impact écologique.
Doc1 : le maïs est directement mangé par l’Homme.
Doc. 1 Devenir du maïs dans deux agrosystèmes
Réponses aux questions
1. Calculer
Agrosystème « champ de maïs » : 85 /4,1 = 20 ; 1 ha de cet agrosystème nourrit 20 hommes en un an.
Agrosystème de type « élevage » : 10,5 / 4,1 = 2,6 ; 1 ha de cet agrosystème nourrit 2,6 hommes en un an.
2. Interpréter
La production de viande implique des dépenses énergétiques supplémentaires (fuel en particulier) mais
aussi conditionnement, transport des aliments des animaux par exemple, ainsi que des besoins en eau très
importants. On en conclut que produire, donc consommer, des aliments d’origine animale a un impact
écologique plus important que consommer des aliments d’origine végétale.
On peut considérer que, à chaque fois que l’on change de niveau alimentaire il y a une perte de l’ordre de
90 % !!!
Remarque : vous voyez au passage que l’on a aussi un problème d’eau. Il faut beaucoup d’eau pour
produire du maïs et de la vache, les 2 se cumulent.

SYNTHESE DE LA SEANCE
L’humanité est en forte croissance, on a même une courbe
exponentielle si on regarde bien.
Donc on a un problème fondamental : comment nourrir
cette population ?
Le modèle agricole actuel ne donne pas satisfaction pour
différentes raisons : inégalité, coût élevé, trop gourmant en
énergie fossile, pollution, etc.
Un modèle basé sur une agriculture raisonné est possible et
pourrait nourrir l’humanité à l’horizon 2050. C’est un
problème de volonté.
Les agrosystèmes sont très orientés par l’Homme, sont
monospécifiques, ce pose donc un problème de biodiversité
(entre autre !).
Les modes alimentaires sont aussi à considérer. Le fait de consommer de la viande en grande quantité (=
mode de vie « occidental ») a un impact écologique considérable.


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SEANCE 2
Nous allons comparer le fonctionnement d’un écosystème et d’un agrosystème et faire les bilans
énergétiques, etc.
Activité 1 :
Flux de matière et d’énergie p. 96 et 97
Les éléments minéraux.
Analysez le tableau du doc 1 et répondez aux 2 questions :
Q1 : Pour écosystème, bilan équilibré, aucune perte.
Pour agrosystème déséquilibre total, forte exportation (dans la récolte).
Q2 : fortes exportations compensée par les apports en engrais dont le but des engrais est de pallier les
perte et permettent de continuer à cultiver la même parcelle tous les ans..
L’eau (doc 2) : établissez le bilan « eau » de ces deux systèmes.
On a exactement la même situation que pour les engrais.
Le devenir de l’énergie (doc 3 et 4) : en faisant une analyse globale de deux systèmes, dites ce que
devient l’énergie produite.
Dans un écosystème : l’énergie produite reste dans le système.
Dans l’agrosystème « maïs », l’énergie est exportée (la récolte), il y a donc perte mais pour le système pas
pour l’Homme.

Activité 2 :
En réfléchissant aux différents types de cultures que vous connaissez, essayer de dresser sous forme
d’organigramme tout que qui rentre et sort dans un agrosystème.



Activité 3 : le bilan énergétique de quelques agrosystèmes.
Analysez ces différents agrosystèmes mentionnés ci-dessous en faisant bien apparaître les bilans
énergétiques.
Que manque-t-il dans ces données pour faire une analyse vraiment valable ?
Les résultats ci-dessous sont donnés en EQF/ha SAU (SAU = surface agricole utile)
Toutes les consommations d'énergie sont converties dans une unité commune, l'Equivalent Litre de Fuel
(EQF), de façon à pouvoir les cumuler. 1 litre de fuel correspond à 1,14 EQF : prise en compte de
l'énergie mobilisée pour la production et le transport du carburant.
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Par exemple :



COP = céréales+ oléagineux + protéines
Efficacité énergétique = sorties / entrées.

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En résumé :
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Les systèmes économes en énergie consomment, quelles que soient les productions, entre 250 et 300
EQF/ha SAU. Les systèmes intensifs en énergie consomment environ 600 EQF/ha en grandes cultures, et
près de 1000 EQF/ha SAU en présence de bovin lait, ce qui représente des écarts moyens de 1 à 2 en
grandes cultures et de 1 à 4 en bovin lait. L’économie d’énergie est constatée sur tous les postes :
carburant, électricité/irrigation, achats d’aliments du bétail, fertilisation, matériels. Par exemple, la
consommation de carburant des tracteurs est divisée par 3 dans les systèmes économes. On peut penser
que ce surplus d’énergie consommée par les fermes « intensives » se traduit par une augmentation de la
production agricole. C’est bien le cas. Les fermes intensives en énergie engendrent des sorties d’énergie
plus importante : deux fois plus en bovin lait, 3 fois plus en bovin lait + PV, et 1,5 fois plus en grandes
cultures. Toutefois, cette augmentation des sorties n’est pas proportionnelle à celle de la consommation
d’énergie. L’efficacité énergétique des systèmes économes en énergie est toujours meilleure que celle des
systèmes intensifs :
 En grandes cultures, respectivement 5,0 et 3,5 soit un gain de 40%.
 En bovin lait, respectivement 1,3 et 0,7, soit un gain de 85%.
 ait + productions végétales, respectivement 1,8 et 1,5, soit un gain de 20%.
Les productions végétales sont par nature plus efficaces que les productions animales, ce qui s’explique
par le fait que les animaux mangent des productions végétales. Dans le système mixte « bovin lait et
productions végétales », le faible écart d’efficacité énergétique entre les économes et les intensifs
s’explique par une proportion plus importante de céréales vendues.
Ces résultats montrent que, du point de vue de l’énergie, les pratiques agricoles sont très variables entre
exploitations à productions identiques, et qu’il y a des marges de progrès techniques et économiques à
rechercher dans chaque système de production. Par ailleurs, on constate aussi un effet d’entraînement :
quand la consommation globale d’énergie est élevée, elle l’est aussi pour la plupart des postes de
consommation. Les économies d’énergie envisageables portent donc à la fois sur la bonne utilisation des
équipements ou des intrants, mais aussi sur la manière d’organiser son système de production.

D’après : http://agriculture.gouv.fr/IMG/pdf/rappfinal_solagro.pdf

Ce qui manque : les effets des engrais, pesticides, etc. qui ne sont pas pris en compte dans le bilan
économique.

Synthèse de la séance.
Les écosystèmes fonctionnent en autonomie, il n’y a nul besoin d’apporter quoique se soit pour leur
fonctionnement.
Les agrosystèmes font conçus pour exporter de la matière. Il faut donc compenser les pertes dues aux
récoltes.
Pour cela il faut « injecter » ce que l’on enlève : les éléments minéraux, éventuellement de l’eau. Tout
cela nécessite de l’énergie extérieure.
Selon les types de culture, le système est +/- gourmant en énergie.

SEANCE 3
Nous allons voir dans le détail les pratiques agricoles actuelles et tenter d’explorer quelques pistes
vers une agriculture durable.
Activité 1 : Simulation choix de cultures dans différentes situations :
ère http://www.svt.ac-versailles.fr/spip.php?article618 (dans google, 1 adresse avec « simulation choix de
cultures ». prenez l’option « Utiliser en ligne ».
Utilisez cette simulation dans différentes situations en commençant par l’option 1, sans ajout d’aucune
sorte, qui vous permet de découvrir le logiciel.
Avec cette situation la culture est considérée comme biologique.
Ensuite faites varier différents paramètres et examinez les conséquences financières et
environnementales.
Passez à l’option 2 et appliquez différents scénarii (2) en ne changeant qu’un paramètre à la fois).
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Résumez vos observations sous forme de tableau en mettant les lignes :
Analysez votre tableau et tirez les conclusions qui s’imposent.
Choix de production Rendement Rentabilité Coût Remarque (si
(quintaux/ (€ / ha) environnemental nécessaire) et/ou
ha) conclusion
Option 1 Bio 44 347,40 Lessivage N = 31
Kg/ha (= option 1)
engrais (105 92 277 Lessivage 23 Kg / ha Pollution nappe
+ lessivages des Gain de rendement / Kg/ha de
pesticides bio mais perte chaque)
financière
Engrais (105 92 246 0 Pollution nappe
Kg/ha de
Pas de gain avec le chaque)
traitement ! + tous produits
phytosanitaires
Option 2 Sptoriose 26 331
(champignon)
Sptoriose + 44 162 lessivages des Pollution nappe
fongicides traitement
Conclusion : engrais et traitement sont efficaces mais posent des problèmes de pollution.
= l’option 1 : découverte du logiciel. En absence d’ajout d’intrants ou de produits phytosanitaires la
parcelle est considérée comme « bio » et donc la récolte est valorisée financièrement. Dans cette même
partie l’ajout d’intrants (N, P, K) permet d’augmenter les rendements, mais cela a un coût financier. Il
s’agit donc de trouver le bon équilibre entre rendement et productivité. Dans cette option on peut
consulter les descriptifs des principales maladies et ravageurs mais ces éléments perturbateurs
n’apparaissent que dans l’option 2.
= l’option 2 : adaptation des choix à différents scénarios. En cas d’infection, de ravageurs, de manque
d’eau il faut modifier ses pratiques agricoles sous peine de voir chuter son rendement et donc sa
productivité. Les premiers scénarios indiquent la situation initialement, le dernier est aléatoire (surveillez
vos cultures !).]

Remarque : vous compléterez ce travail par une lecture attentive des docs. 1 et 2 de la page 102.
Doc. 1 La pollution par les nitrates
Réponses aux questions
1. Interpréter
Le surplus de nitrates dans les sols et rivières de Bretagne s’explique par l’utilisation non raisonnée
d’engrais : cette « surfertilisation » entraîne un ruissellement de ces éléments vers les cours d’eaux
(réseau hydrographique superficiel en Bretagne)
2. Expliquer
La prolifération d’algues s’explique alors par une confluence de ces apports de nitrates anthropiques en
milieu marin via les fleuves et rivières.
Doc. 2 Pollution et chaînes alimentaires
Réponses aux questions
3. Calculer
Dans la chaîne alimentaire, une substance chimique nocive comme le DDT s’accumule dans les différents
organismes et l’on observe un effet de concentration d’un facteur 5 à 10 d’un niveau à l’autre.
4. Émettre des hypothèses
Situé en bout de chaîne alimentaire, l’Homme peut accumuler cette molécule dans ses tissus.

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Activité 2 : Amélioration des espèces : cf. p. 100 - 101
Lisez les docs. 1 et 2 et faites les questions.
Doc. 1 Du téosinte aux variétés hybrides de maïs
1. Observer
On observe, de l’ancêtre sauvage aux hybrides, un accroissement de la taille de l’épi, une diminution de la
masse d’un grain mais une multiplication par 10 du nombre de grains par épi.
Date 1947 : fin de l’amélioration « empirique » grâce aux progrès de la génétique moderne.
Doc. 2 L’obtention d’hybrides
2. Observer
Les hybrides de première génération se caractérisent par une productivité élevée, une résistance
importante aux maladies et aux ravageurs,
3. Expliquer
Ce processus est plus complexe car il implique à la fois de trouver et sélectionner des végétaux ayant les
caractéristiques intéressantes et d’obtenir des individus de lignée pure stables génétiquement ; l’ensemble
de ces opérations peut être en réalité très long.
Doc. 3 Les plantes génétiquement modifiées.
Pour commencer :
ndeRappelez (souvenir de 2 ) ce qu’est un gène, un OGM et d’un clone.
Puis lisez les docs. 3 et 4 et faites les questions.
4. Lire
L’intérêt commun est une modification rapide des caractéristiques d’une plante par action directe et
précise sur son génome.
Doc. 4 Amélioration des races : transfert de gènes et clonage
5. Schématiser la transgenèse

BILAN
Les hybrides de première génération se caractérisent par une productivité élevée, une résistance
importante aux maladies et aux ravageurs, l’ensemble de ces caractères montrant une homogénéité
remarquable dans l’intégralité de la génération. Les modifications génétiques et le clonage permettent
d’obtenir des individus (animaux et végétaux) montrant une productivité élevée (production de lait par
exemple) tout en possédant des caractéristiques qualitatives exceptionnelles (valeur nutritionnelle accrue).


Activité 3 : OGM : cf. p. 103
Faites les deux questions
Réponses aux questions
5. Interpréter
L’intérêt est de supprimer la concurrence de toutes les adventices sans endommager le colza.
6. Raisonner
L’inconvénient mis en évidence ici est la transmission du gène d’intérêt à une plante sauvage.
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Les avantages sont néanmoins nombreux tant sur le plan agronomique que sur le plan de la qualité
nutritionnelle des aliments.
Complétez votre réflexion chez vous ave l’article du « Monde » : Un maïs OGM Monsanto mis en
échec.doc .

Activité 4 : vers une agriculture durable (docs. p 104 – 105).
Faites les questions liées à ces documents.
Rédigez une brève synthèse.
Doc. 1 Des techniques alternatives
Réponses aux questions
1. Analyser
Par rapport aux deux autres techniques, l’absence de labour et le semis direct ont pour conséquences :
- une réduction du temps de travail, de l’érosion, de la consommation d’énergie (fuel) par réduction du
nombre de passages et aussi d’une diminution de substances utilisées ;
- une augmentation du taux de matière organique dans le sol (favorable à la constitution du complexe
argilo-humique, réservoir d’éléments minéraux), un accroissement de la quantité de lombrics, organismes
détritivores participant à la décomposition de la matière organique.
Doc. 2 Exploiter les interactions végétaux/milieu
Réponses aux questions
2. Interpréter
Les bandes enherbées réglementaires ont pour objectif de réduire les « fuites » de matière de
l’agrosystème vers les écosystèmes aquatiques.
Les cultures intermédiaires comme la moutarde ont un impact sur les facteurs du sol : limitation de
l’érosion et enrichissement du sol en matière organique lors de l’enfouissement.
Dans les deux cas, il y a limitation des pertes d’intrants potentiellement polluants hors de l’agrosystème.
Doc. 3 Favoriser les interactions au sein de l’agrosystème
Réponses aux questions
3. Interpréter
Les cultures associées permettent de limiter les effets néfastes des adventices mais aussi d’enrichir les
sols en azote par le biais des symbioses (Fabacés – Rhizobiacées).
Les plantes de couverture comme la minette constituent un compromis : sans se développer exagérément
au détriment de la culture, cette espèce limite assez bien le développement de plantes concurrentes.
4. Expliquer
La limitation des traitements insecticides et l’implantation de haies (pour des parcelles de petite surface)
assurent le développement d’une entomofaune auxiliaire capable de réguler les populations de ravageurs
(pucerons par exemple).
BILAN
La connaissance des interactions sur lesquelles repose le fonctionnement global des écosystèmes permet
donc de proposer de nouvelles pratiques culturales pour les agrosystèmes. Associées à une simplification
des techniques de culture, ces méthodes doivent permettre de maintenir, voire d’accroître, la productivité
tout



Synthèse de la séance.
Les traitements des cultures améliorent les rendements agricoles, donc permettent de nourrir plus
d’individus, mais ne sont pas sans conséquences économiques et environnementales (activité 1).
Les améliorations génétiques ont permis d’accroitre les rendements (activité 2) et les progrès de la
génétiques (OGM) encore plus mais cette utilisation un peu trop rapide des OGM risque de poser de
nombreux problèmes (activité 3).
Il faut donc envisager une activité agricole plus durable c’est-à-dire plus respectueuse de
l’environnement.
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Avec des pratiques saines, il sera possible de préserver la planète et nourrir correctement les hommes.

SEANCE 4
Conservation des aliments et santé
C’est bien de produire, encore faut-il que les produits voyagent et arrivent en bon état chez les
consommateurs.

Activité 1 : quelques exemples de microorganismes (= µo).
Observation de levure au microscope.
Prélevez un goute de levure en solution, montez en lame et lamelle et observez au microscope.
Observation de bactéries au microscope optique (= MO) et électronique (= MET).
En utilisant le protocole donné dans votre livre p 130, observez les bactéries présentent dans le yaourt.
(Ne cherchez pas forcément à distinguer 2 espèces différentes).
Multiplication des µo et vitesse de reproduction.
A parti du document 3 p 131, faites les questions 4 et 5.
Q4 :
Même quantité de levure au départ, 2 milieux différents.
Au bout de 7 j., dvpt des levures dans milieu + glucose, pas dans le milieu sans glucose.
DONC Il faut des nutriments pour se dvper.

Q5 :
60 min => 8 bactéries.
80 min => 16 bactéries.
Tps de doublement = 20 min environ.

Activité 2 : alimentation et µo.
Un exemple démontrant l’intérêt de la conservation des aliments.
A la sortie de la mamelle, le lait est à la température de l’animal (37°C). Malgré cette condition
favorable au développement de nombreux germes, celle-ci est inexistante pendant les quelques heures qui
suivent la traite , en raison du pouvoir bactériostatique ( freine la multiplication des bactéries ) du lait frais
.
On admet qu’un lait de qualité moyenne doit contenir moins de 100 000 germes /ml
Température de Nombre de Facteurs de multiplication
conservation °C bactéries par
ml de lait
Initialement 24 heures 48 heures 72 heures 96 heures
4,5 4200 1 1,1 2 4,7
10 4200 33 30 136 9400
15,5 4200 380 7860 77800 229000
25 4200 7000 15600 88500 240000
Influence de la température du milieu sur le développement des bactéries dans le lait

Question : à partir de ces données montrez l’intérêt de la réfrigération.
Réponse :
Même nb de bactéries au départ, mm milieu nutritif.
Si basse T°, X° faible des bactéries (4,5°)
Si haute) très rapide (25°)
DONC T° diminue la X° donc meilleure conservation

Activité 3 : les différentes techniques de conservation.
A l’aide de vos connaissances, des documents du livre, d’internet, donnez des exemples des exemples de
µo intervenant dans l’alimentation.

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nasredinedjerourou

bon travalle

lundi 29 août 2016 - 15:05