I- Les objectifs : A) Objectifs conceptuels : 1) Biologiques :

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1 Réédition mise à jour du document produit à l'ecole Normale de Pontoise par J-P Geslin en JEAN-PIERRE GESLIN, PROFESSEUR à Institut Universitaire de Formation des Maîtres de Livry-Gargan (93) I- Les objectifs : A) Objectifs conceptuels : 1) Biologiques : a) Concept d'adaptation : Il s'agit ici de l'adaptation à des conditions de milieux (froid, absence de nourriture.) Ces adaptations peuvent être comportementales (migrations, hibernation, mise en réserve de nourriture) ou anatomiques (modifications du pelage ou du plumage ). Attention à ne pas entacher ce concept de finalisme : ne pas dire, par exemple, "que l'épaisseur de la toison augmente en hiver POUR protéger l'animal du froid". Dire : "l'animal est protégé du froid PARCE QUE ses poils sont plus drus (= serrés) durant l'hiver". Bien évidemment, la notion d'adaptation ne sera pas introduite au début mais dégagée, avec les enfants, en fin de recherche, il faut la construire b) Concept de convergence : Dans la nature, un même problème biologique (exemple : "se protéger du froid") peut avoir reçu plusieurs solutions (soit fuir, soit s'endormir, soit se protéger en creusant un terrier ). Un tel "thème" révèle par ailleurs la complexité et la diversité des comportements animaux. 2) Physiques : Concept d'isolation (poils, plumes.) 3) Liés au temps (qui passe) : Les cycles saisonniers Dessin : "La Hulotte" Dessin : "La Hulotte"

2 B) Objectifs de connaissances : Un tel thème (le mot thème est ici pris dans le sens de "ensemble de formes vivantes étudiées dans leur milieu") apportera une motivation à des études qu'il est difficile d'introduire de façon "naturelle" : * la peau et ses annexes, * la température animale. C) Objectifs méthodologiques : 1) Apprendre à rechercher un document, à l'analyser et à en extraire ce qui concerne le sujet. Savoir traduire l'acquis dans Dessin : "La Hulotte" différents langages (textes, schémas, dessins, graphiques...). 2) Apprendre à effectuer quelques observations simples (plumes, duvet ) à l'aide de loupes (binoculaires ou non.) 3) Expérimenter sur quelques questions simples telles "Les poils dégagent-ils de la chaleur?" D) Acquisition de techniques : 1) Réaliser des nichoirs. 2) Apprendre à utiliser une loupe binoculaire (que l'iufm peut vous prêter.) Dessin : "La Hulotte" Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 2

3 II- La démarche pédagogique : A) Comment introduire le sujet? 1) Une visite en forêt quand c'est possible! Au cours d'une sortie en forêt, les enfants pourraient s'apercevoir que les animaux (ou leurs traces) sont rares, beaucoup plus rares en hiver qu'au printemps ou en été : on rencontre effectivement moins de mammifères, moins d'oiseaux et, ce qui leur apparaîtra mieux, moins d'insectes, ni limaces, ni escargots. QUE DEVIENNENT LES ANIMAUX EN HIVER? La plupart du temps, les forêts Un lérot sont éloignées et les enseignants Dessin : "La Hulotte" préfèrent, avec raison, se rendre dans de tels milieux à une saison plus favorable. Obtenir 2 fois un car afin de visiter la forêt à 2 saisons différentes est intéressant, de par l'aspect comparatif de ces sorties, mais est financièrement et matériellement rarement possible. 2) Une lettre envoyée aux élèves de la classe : Vous trouverez, en fin de ce polycopié, une "lettre" que nous avons envoyée à de nombreuses classes, lettre accompagnée de photographies (ou encore de diapositives) d'animaux présentant des comportements variés au cours de l'hiver. L'ensemble peut constituer un document de départ intéressant. B) L'expression des représentations des enfants (vers une prise de conscience des problèmes.) Une discussion d'1/2 heure élèves-enseignant, permet à ce dernier de se rendre compte des a priori et représentations des enfants (on peut effectuer un enregistrement au magnétophone.) Cette discussion sera suivie d'un classement des idées des élèves Ils considèrent habituellement qu'il est possible de distinguer 4 comportements animaux : 1) Les animaux qui meurent en hiver : - Les enfants invoquent en général 2 causes : le froid et le manque de nourriture. - Ils commettent des erreurs (certains des animaux cités entrent en fait en léthargie) - Ils ne comprennent pas pourquoi ceux qui meurent réapparaissent au printemps (ils ne pensent pas aux œufs.) 2) Les animaux qui résistent au froid et restent actifs : Pour justifier cet affrontement possible de l'hiver, nos élèves font référence aux faits suivants : - les poils et les plumes produisent de la chaleur (ce qui est faux!) - certains animaux trouvent des abris (trous, arbres creux) et d'autres en fabriquent (terriers.) - d'autres font des provisions ou trouvent leur nourriture auprès de l'homme. 3) Les animaux qui s'endorment durant l'hiver (le mot hibernation est souvent connu) : - Les marmottes sont ordinairement citées. - L'ours prête à discussion : certains affirment qu'il s'endort durant la mauvaise saison et d'autres qu'il reste actif. - Les enfants signalent fréquemment que ces animaux font des provisions (ce qui est indice de l'existence de périodes d'éveil avec nutrition.) quand? durant combien de temps? Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 3

4 4) Les animaux qui s'en vont dans les pays chauds (le terme de migration est parfois utilisé) : Les exemples cités font principalement appel aux oiseaux (hirondelles, parfois oies.) - Quand partent-ils? - Où vont-ils exactement? - Quelles distances parcourent-ils sans prendre de repos? Considérations d'ordre pédagogique concernant la phase de recensement des représentations : L'enseignant devrait se limiter : 1) à des demandes de précisions adressées aux enfants 2) à des relances de la discussion et à des rappels de ce qui a été dit. 3) à des remarques replaçant les échanges dans le cadre du sujet. Le maître ne devrait pas communiquer d'informations au cours de cette phase. Néanmoins, de nombreuses questions étant le plus souvent formulées, n'hésitez pas à répondre directement à celles, purement anecdotiques, et qui de ce fait ne présentent pas un intérêt suffisant pour être objet de recherches par les élèves Attention donc à ne pas vous laisser submerger de questions sans intérêt mais attention également à ne pas retomber dans la leçon classique où c'est le maître qui répond à tout Les affirmations formulées par les loupiots - qui se réfèrent pour l'essentiel à des documentaires projetés par la télévision - sont validées par le maître si celui-ci les sait exactes mais sont considérées comme des hypothèses si elles sont fausses ("tout le monde est d'accord? je crois qu'il vaudrait mieux vérifier ce que tu dis ") C) La phase de recherche : Les questions sont d'abord regroupées en quelques grands problèmes (employer des craies de couleurs.) Les enfants sont ici contraints, pour apporter des réponses à ces problèmes, à faire essentiellement appel à une documentation livresque (bien que quelques questions puissent recevoir une réponse par observation ou par expérimentation.) 1) La recherche documentaire : Lorsque les oies s'arrêtent pour se nourrir et se reposer en cours de migration, elles placent des guetteurs. Dessin : "La Hulotte" 1a) - l'apport de documents : Le maître aura bien sûr sollicité les enfants - tout en sachant que ceux-ci ne sont pas placés dans des conditions d'égalité et que l'absence d'apport ne doit en aucun cas être reproché -. Il se doit d'apporter sa propre documentation, une documentation adaptée à l'âge des élèves. Il doit faire découvrir aux élèves ce qu'est une BCD et les conseiller dans leurs stratégies de recherche documentaire. Quelques références utiles : * Le journal "La Hulotte"constitue une mine inépuisable de renseignements présentés sous une forme humoristique et adaptés à nos élèves de CM2 (cf. n 8 : "Les oiseaux de l'hiver", n 9 : "Le lérot et le baguage des oiseaux", n 10 : "Dossier spécial nichoirs", n 18 : "Petit guide des oiseaux du bord de l'eau en hiver", n 24 : "L'hermine, les oies sauvages" ) Il s'agit d'une revue réalisée par Pierre Déom et paraissant tous les 6 mois environ. Abonnement pour 6 numéros au prix de 90 francs au second semestre Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 4

5 Adressez le chèque d'abonnement à "La Hulotte", précisez "service comptabilité" (de nombreux enfants écrivent à "La Hulotte" pour obtenir des renseignements, voire des pelotes de réjection, et saturent, bien involontairement, le service réception.) Adresse : "La Hulotte", Boult-aux-Bois. Téléphone : Fax : * Les B.T. (bibliothèque de travail.) * "Pour découvrir les animaux". Editions Bordas, collection Tavernier : livre de l'élève pages 38 à 41 (migration des poissons, baguage et vol des oiseaux.) 1b) - Le tri des documents : * Si les 4 types possibles de comportements des animaux durant l'hiver ont été formulés par les élèves lors de l'expression des représentations, ils pourront effectuer un tri des documents correspondant à cette classification. 4 équipes pourront ensuite se former en fonction de la direction de recherche choisie par nos chérubins. En fait, 3 équipes seulement se constituent en général : les animaux qui meurent en hiver étant sujets de rares documents, motivant peu les enfants et ne suscitant guère de questions. Si le document est un livre, il faudra chercher dans la table des matières ou dans l'index des "mots clefs" (hibernation, hivernation, migration ) et mettre des repères aux pages retenues (avec éventuellement le numéro de l'équipe intéressée.) * Dans le cas contraire, il faudra attendre le résultat des recherches des enfants pour conclure à l'existence de ces 4 types de comportements. 1c) - L'analyse des documents repérés : En hiver, lorsque l'eau est gelée, les écureuils mangent de la neige. Dessin : "La Hulotte" Chaque équipe reprend les documents et les parcourt : * le document nous concerne-t-il bien? * le document n'est pas utile à notre travail mais peut-il être retenu par l'une des équipes voisines? * il nous concerne mais peut aussi être profitable à une autre équipe (cas des livres spécialisés) * il ne semble pas être lié au sujet Il ne s'agit pas de recopier mot à mot mais : * de savoir extraire du document lu les passages qui correspondent aux questions (= de savoir lire), * de noter les informations à l'aide de son propre vocabulaire (= de savoir prendre des notes). 1d) - La communication du résultat des recherches : * L'enseignant fait réfléchir les élèves de chaque équipe à la façon de présenter le plus clairement possible leur travail aux autres équipes (il fait apparaître l'intérêt de l'utilisation de panneaux, de diapositives, de documents photographiques, de cartes ) * qui jouera le rôle de rapporteur (pas plus de 5 minutes et pas plus de 2 présentations d'affilée)? * une réponse claire en quelques phrases sans lire son papier (si l'enfant est intimidé, on peut le laisser parler de sa place c'est plus facile que d'aller au tableau ) Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 5

6 2) Les travaux expérimentaux : Les enfants, nous l'avons signalé, considèrent souvent que les poils et les plumes dégagent de la chaleur, chauffent l'animal comme un poêle chauffe une pièce. L'affirmation peut être considérée comme une hypothèse par l'enseignant : "prouve-le aux autres" : on se situe alors dans le domaine de l'initiation expérimentale. a) Recherche d'un dispositif : Les enfants ont des difficultés au CM concernant un tel sujet. Ils ne pensent qu'à travailler sur l'animal vivant complet. Pour les aider, fournissez des tissus de laine, des fragments de "peau de bête", de grandes plumes et dîtes-leur qu'ils peuvent utiliser ce matériel pour tester leur hypothèse. On aboutit alors généralement à l'idée suivante : "on va mettre des poils ou des plumes sur un thermomètre et on regardera si la température monte". b) Analyse des résultats et conclusion : Avec des enfants plus âgés (collège), on peut parvenir au dispositif suivant : Chacun des tubes renferme un thermomètre et de l'eau à la température de la pièce. Le tube A est nu (tube témoin.) Le tube B est entouré de laine ou de pelage. Le tube C est entouré de plumes. Rien d'ailleurs n'empêche le maître de proposer ce dispositif à des élèves du cours moyen pour vérification lorsqu'ils ont mené à bien leur propre expérience. Les résultats sont notés puis analysés et les enfants concluront qu'ils se sont trompés. c) Alors quels sont les rôles des poils et des plumes? A ce stade de la réflexion, il n'est pas rare que les CM 2 émettent l'hypothèse que " les poils et les plumes retiennent la chaleur". d) Comment adapter le dispositif proposé précédemment par le maître pour tester cette nouvelle hypothèse? "il faut mettre de l'eau chaude dans les 3 tubes". e) Tableau des résultats puis tracé des courbes correspondantes : la nouvelle hypothèse se trouve confirmée : la température décroît moins vite dans les tubes enveloppés. Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 6

7 Monsieur Eliomys quercinus dit "Jojo" Le Châtaignier creux Forêt de Chantilly BONJOUR! Je suis Jojo le lérot. Vous ne me connaissez peut-être pas car je ne sors que la nuit. Je suis pourtant facile à reconnaître : mes yeux sont entourés d'un cerne noir... bien que je ne boxe jamais. Comme mon copain le hérisson et ma cousine la marmotte, à chaque automne, ayant bien mangé (ce sont les pommes que je préfère) et copieusement engraissé, je me sens pris d'une étrange langueur. Chaque jour, je dors un peu plus longtemps sur mon douillet lit de feuilles sèches et de mousses dans un trou bien tranquille. Peu à peu, de sieste en sieste, ma température baisse et mon cflur ralentit. Mon sommeil finit par durer 12 jours et 12 nuits puis je me réveille et ma température remonte quelques heures : je mange alors un petit casse-croûte et je fais pipi... ne rigolez pas. Je me rendors ensuite durant 12 jours et 12 nuits et ainsi de suite jusqu'au printemps. C'est la belle vie... pas besoin d'aller à l'école tous les matins quand il neige et qu'il fait encore noir. Savez-vous comment j'hiberne? Vous ne devinez pas? Sur le dos les pattes en l'air! Mais non je ne suis pas fou! Imaginez qu'il fasse très froid ou qu'au contraire la température se réchauffe : mes pattes me servent alors à la fois de thermomètre et de réveil, ainsi je ne risque pas de mourir gelé et je sais quand le printemps arrive. Un hamster turc m'a raconté qu'il dormait en hiver les pattes repliées sous le corps car c'est sa tête qui est sensible aux variations de température... chacun sa méthode. Bon, au revoir, je vais faire une petite sieste d'environ 300 heures à condition qu'un petit malin ne me place pas des glaçons sur les pattes. JOJO Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. Dessins : "La Hulotte" 7

8 III- Les contenus : l'essentiel Les contenus présentés ci-dessous sont destinés aux enseignants, certains ne sont pas accessibles aux élèves. A) Les animaux qui meurent en hiver : 1) L'espèce survit grâce aux œufs qui éclosent au printemps. Des araignées adultes (comme l'épeire), de nombreux insectes adultes (comme les pucerons, la mante religieuse, les sauterelles et la plupart des papillons) trépassent dès les premières gelées mais leurs œufs écloront au printemps et permettront ainsi le maintien de l'espèce. 2) L'espèce survit à l'état de larves ou de nymphe. Les adultes de chenilles processionnaires périssent mais leurs larves passent l'hiver dans une poche de soie accrochée sur une branche. Les libellules adultes meurent au premier froid alors que leurs larves subsistent dans la mare 2 à 5 ans selon les espèces. La cigale adulte succombe à l'automne alors que ses larves et sa nymphe survivent dans le sol. B) Les animaux qui résistent au froid : leurs adaptations. Papillon de chenille processionnaire. Certains animaux dits sédentaires ne quittent jamais le lieu de leur naissance (renard, hermine, lapin, rat, souris ). Ils se contentent de ce qu'ils trouvent sur place tout le long de l'année. A priori, on peut faire 2 hypothèses concernant les mécanismes qui leur permettent de lutter contre le froid : une diminution des pertes de chaleur (voir points 1 à 7) et un accroissement de la production de chaleur (voir points 8 et 9.) Adaptations par diminution des pertes de chaleur (modification du pelage ou du plumage et constitution de réserves de graisse permettent d'accroître l'isolation de l'animal ) 1* Modification du pelage : On distingue (outre les vibrisses) 2 types de poils : les jarres ou jards ou soies qui sont des poils longs, épais et raides et le duvet ou bourre qui est au contraire constitué de poils courts, très fins, soyeux et laineux. On constate, dans nos régions, que les jarres sont plus abondants en été et que le duvet se raréfie alors que le phénomène s'inverse en hiver. 2 * Modification du plumage : Outre les grandes plumes intervenant dans le vol ou pennes (rémiges sur les ailes et rectrices sur la queue), on distingue les tectrices et le duvet. Les tectrices sont des plumes de couverture (elles recouvrent le corps et la base des pennes au niveau des ailes et de la queue), courtes, qui enduites d'un corps gras, protègent l'oiseau de l'humidité en l'imperméabilisant. Le duvet est formé de plumes très courtes ressemblant à de minuscules plumeaux et localisées sous les tectrices. Ce duvet se développe en hiver, emprisonne de l'air et renforce ainsi le pouvoir isolant du plumage. 3 * L'horripilation : En se hérissant grâce à de petits muscles situés dans la peau, le pelage et le plumage accroissent leur épaisseur isolante. Attention : en hiver, chez certains mammifères (hermine et lièvre variable) et oiseaux (perdrix des neiges = lagopède), le pelage ou le plumage deviennent blancs. Ceci n'est pas une adaptation au froid mais un système de camouflage sur la neige. Le phénomène n'est d'ailleurs pas général : le chamois est foncé en hiver et clair en été. Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 8

9 4* Une importante couche de graisse existe chez les mammifères et les oiseaux des régions froides. Elle leur permet d'augmenter leur isolation (pensez aux phoques et aux otaries) mais aussi de survivre durant les périodes de jeûne. 5 * Adaptations du système circulatoire : La contraction au froid des petites artères de la peau, en diminuant le débit de sang en surface, restreint les pertes de chaleur au niveau des surfaces dénudées. De plus, les membres des animaux de régions froides et les ailerons des manchots présentent une disposition particulière des vaisseaux (appelée système à contre-courant) : 1 artère est accolée à 2 veines. Lorsque le sang artériel se déplace vers la périphérie des membres, il cède de la chaleur aux 2 veines et ainsi le sang veineux provenant des extrémités se réchauffe tandis que le sang artériel se refroidit. Le bilan est une diminution considérable des pertes de chaleur. 6 * Le regroupement des individus et le repliement sur soi : Le regroupement et une lente rotation des individus (manchots, abeilles) - qui fait que ce ne sont pas toujours les mêmes animaux qui sont situés à la périphérie - permettent de restreindre les pertes de chaleur. L'homme, le chien et le chat se replient sur eux-même en zone froide. La conséquence est une diminution de la surface de contact avec le milieu extérieur. 7 * Le creusement de terriers, de tanières et même d'abris sous la neige (cf. renard, lièvre, lapin, taupe.) Ces terriers peuvent être en même temps une cache de nourriture. Il est démontré que l'on peut apprendre à un corbeau à compter jusqu'à 8... Comment le renard se nourrit-il en hiver? Dessins : "La Hulotte" Adaptations par accroissement de la production de chaleur : 8 * Brûler plus de carburant : les mammifères et oiseaux exposés au froid augmentent leur consommation d'oxygène (comme l'ont remarqué Lavoisier et Seguin dès 1789.) Cet accroissement est lié à une stimulation du métabolisme par 2 mécanismes :. d'abord par augmentation des contractions musculaires ( un muscle qui travaille produit de la chaleur) : ce sont ici dans un 1 er temps les "claquements de dents" liés à une contraction répétitive des muscles des mâchoires puis les "frissons".. ensuite sous l'effet d'hormones produites initialement par la partie centrale des glandes surrénales (adrénaline et noradrénaline) et ultérieurement par la thyroïde (hormones thyroïdiennes.) L'adrénaline et la noradrénaline permettent une adaptation à court terme (de l'ordre de 10 minutes) alors que les hormones thyroïdiennes agissent à plus long terme (environ 2 jours) et leur action persiste plus longtemps (de l'ordre de 10 jours après le retour aux conditions "normales".) Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 9

10 9 * Accroître le carburant : des modifications du comportement alimentaire : Les mésanges n'hésitent pas à se nourrir de lard en hiver et l'homme renforce sa consommation de graisses. L'alimentation des esquimaux est riche en graisses. 1 gramme de graisses (= lipides) procure 9 calories alors qu'un gramme de sucres (= glucides) ou de protides fournit 4 calories. C) Les hibernants : 1) Définitions : Hibernation, état de torpeur, toujours interrompu d'éveils, dans lequel de nombreux animaux à "sang chaud" (= à température constante) passent l hiver, surtout dans les régions tempérées et arctiques. L hibernation leur permet de réduire leurs dépenses énergétiques pendant la saison froide. Cette adaptation particulière au froid est une alternative à la migration (voir suite.) Exemples : De nombreux mammifères hibernent, en particulier des rongeurs (marmottes, spermophiles - sorte de petit écureuil -, loirs, grands hamsters, lérots, muscardins ), 2 insectivores : le hérisson de nos régions et le tenrec de Madagascar, certaines chauves-souris (microchiroptères) des zones tempérées et des carnivores (blaireau et ours brun.) L hibernation vraie des oiseaux a été découverte en 1948, par un naturaliste américain dans le désert du Colorado, chez un engoulevent. 2 espèces de colibris d'amérique du Nord sont également concernées. Hivernation, Les reptiles (lézards) et les amphibiens (grenouilles) sont des animaux à "sang froid" ou animaux à température variable c'est-à-dire des animaux dont la température suit celle du milieu ambiant. A l'approche de la mauvaise saison, ils cherchent alors un habitat adapté (fissure, terrier, arbre creux ou caverne), où la température n est pas aussi basse qu à l extérieur, pour passer l hiver. Ils entrent ensuite dans un état d engourdissement lié à la diminution de leur température corporelle. C est l hivernage ou hivernation, L'escargot de Bourgogne façonne un opercule (ou épiphragme) en mucus imprégné de calcaire. Lorsqu'il sort d'hivernation, il le détache en poussant. Dessins : "Le mulot", édité par "Auvergne et nature". qui se différencie de l hibernation par 2 faits : pas de contrôle de la température corporelle (en d'autres termes, un froid important ne réveille pas l'animal) et pas de réveils périodiques. Certains insectes hivernent à l état d imago (= insecte mature.) Ils élaborent une sorte d'antigel (sorbitol, glycérol) qui passe dans leur hémolymphe (= sang des insectes) et les protège de la congélation. Au printemps, cet antigel disparaît. Estivation : L estivation est un état de torpeur, semblable à l hibernation, induit par la chaleur et la sécheresse. Son principe est le même que celui de l hibernation : l animal se prémunit ainsi contre des températures élevées et limite les dépenses énergétiques liées aux mécanismes de refroidissement du corps. Exemple : l'escargot. Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 10

11 2) Comportement d'hibernation : Avant la période d'hibernation, l animal augmente sa ration alimentaire et donc sa masse graisseuse (en particulier de la "graisse brune" localisée sur la poitrine, entre les épaules et au cou.) Son poids corporel s'accroît de presque 50 %. Les glandes à sécrétion interne diminuent leur activité : antéhypophyse, glandes sexuelles, thyroïde, partie corticale des surrénales, pancréas endocrine (à l'exception des parathyroïdes qui resteront actives.) L'endormissement est un phénomène lent, progressif et relativement indépendant des phénomènes climatiques. Les animaux à activité diurne entre en hibernation le soir alors que ceux à activité nocturne (loir, lérot) la débutent le matin. L'animal se roule généralement en boule (loir, lérot, muscardin, marmotte) ce qui restreint la perte de chaleur. Les chauves-souris hibernantes dorment la tête en bas, enveloppées dans leurs ailes. Pendant l'hibernation, les rythmes cardiaque et respiratoire ralentissent et des phases de sommeil de plusieurs jours alternent avec des périodes de réveils spontanés périodiques beaucoup plus courtes (quelques heures à 1 journée.) L'éveil a lieu tous les 5 à 6 jours chez le hamster, tous les 7 à 15 jours chez la marmotte, tous les 15 jours à 3 semaines chez le loir et le spermophile d Europe. Durant les périodes d'activité, l'animal peut manger et déféquer mais doit nécessairement uriner. Si le réveil périodique n a pas lieu, l hypothermie de l hibernation conduit à la mort. A noter que les hibernants se réveillent aussi (en 2 ou 3 heures) si la température ambiante tombe au-dessous ou monte au-dessus d une certaine valeur qui varie avec les espèces, ceci évite en particulier qu'ils ne meurent gelés. L ours constitue un cas particulier : sa température ne diminue que de 5 C. Il est capable de se réveiller n importe quand pendant cette période et même de se déplacer. Chez les animaux hibernants, le réveil printanier est associé à une augmentation du métabolisme qui ramène très rapidement le corps à la température normale. La graisse brune, qui se comporte comme une glande sécrétrice d'hormone, joue un rôle essentiel dans ce réveil printanier. 3) Mécanismes de l'hibernation : Vers la mi-octobre, les marmottes, après avoir engraissé, se retirent en famille ou en tribu (jusqu'à 15 individus) dans un terrier. L'entrée en est bouchée par de la terre ou des pierres. Elles s'endorment en boule sur une litière de foin et leur température chute de 37 C à 10 C ou moins tandis que leur rythme cardiaque passe de 120 par mn à 2 à 5 par mn et que leur rythme respiratoire décroît de 16 à 2 par mn. Des éveils périodiques lui permettent d'effectuer quelques mouvement et d'uriner. Elles peuvent rester là pendant 8 mois, sans manger, et perdre ainsi 25 % de leur poids total. Extrait de Biologie 6 ème par J. Escalier. Editions F. Nathan. * De nombreux mammifères débutent leur hibernation dès la mi-septembre ou en octobre (chauve-souris, hérisson) alors que la température est encore élevée et la nourriture abondante. Ces facteurs n'ont donc probablement pas de rôle déclencheur. * La lumière joue sans doute un rôle plus important, l'œil pouvant percevoir le raccourcissement des périodes d'éclairement et, par le biais du nerf optique, en informer l'hypothalamus (une zone située à la base du cerveau) qui lui-même peut transmettre l'information à une autre zone du cerveau : la glande pinéale ou épiphyse. Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 11

12 * On peut provoquer l'hibernation d'une marmotte ou d'un spermophile en activité en lui injectant du sang provenant d'un animal en hibernation. * L'ablation de la glande pinéale ou épiphyse réduit la capacité à entrée en hibernation mais aussi à maintenir cet état. * La mélatonine, hormone produite à l'obscurité par l'épiphyse, accroît l'incidence et la durée d'hibernation chez les écureuils. * L'ablation de certaines parties de l'hypothalamus, chez un animal hibernant, entraîne la suppression des éveils périodiques et la mort de l'animal en hibernation. D) Les migrateurs : 1) Définitions : Migrations : déplacements périodiques d'animaux entre des lieux de reproduction (ou patries) et des lieux de séjour offrant des conditions de vie plus favorables (température plus élevée, humidité plus importante et nourriture plus abondante.) Toutes les migrations présentent un mouvement régulier d'aller-retour. Les migrateurs, qui voyagent le plus souvent en groupe (c'est le grégarisme des bandes d insectes, bancs de poissons, vols d'oiseaux, troupeaux de mammifères), suivent en général des routes bien précises, déterminées en particulier par le relief et les vents. Il existe de très grandes variations au niveau des distances parcourues (de quelques dizaines à plusieurs milliers de kilomètres selon les espèces.) L'invasion est un exode massif que l'on pourrait définir comme une migration sans retour. 2) Comportements migratoires : Certaines migrations sont annuelles et nettement dépendantes des cycles saisonniers alors que d'autres se confondent avec les successions des générations : * Les morues passent l'été dans l'océan Arctique au Nord du Canada et l'hiver au large des côtes norvégiennes. La migration est donc ici annuelle. Les poissons qui vivent et migrent entièrement au sein des océans sont dits "océanodromes" (harengs, morues, thons.) * Les saumons naissent en eaux douces, vivent 2 ou 3 ans en mer, puis rejoignent les rivières où ils sont nés et les remontent afin de s'y reproduire avant de mourir. Les saumons de l'atlantique peuvent faire le voyage plusieurs fois, alors que les saumons du Pacifique ne le Les saumons se reproduisent en rivière : ils sont font qu'une fois dans leur "anadromes" ou "potamotoques". vie. Dans les deux cas, les Après la reproduction, on les dit "bécards" car ils présentent poissons vont pondre une proéminence de la lèvre inférieure. précisément dans la rivière Dessins : "Le mulot", édité par "Auvergne et nature". où ils sont nés. On dit qu'il s'agit de poissons "anadromes". * Les anguilles, effectuent une migration en sens inverse. Elles naissent dans l'océan, vivent 10 ou 15 ans en eaux douces, puis vont se reproduire en milieu océanique (les anguilles européennes procréent dans la mer des Sargasses) avant de mourir. On dit qu'il s'agit de poissons "catadromes". * Chez les insectes, à durée de vie courte et dont les populations se renouvellent très rapidement, les migrations sont effectuées par des générations successives. Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 12

13 Les oiseaux sont les animaux migrateurs par excellence (canards, oies, fauvettes, hirondelles mais aussi des oiseaux marins : pétrels, albatros, sternes ) Les manchots, oiseaux qui ne volent pas, migrent en nageant. "La plupart des migrations ont lieu à altitude relativement basse (les passereaux volent en dessous de 70 m). Toutefois, des migrateurs ont été observés jusqu à m. Le record est détenu par des oies observées en Inde à m, performance extraordinaire vu la baisse de température et la raréfaction de l air à cette altitude." " Certains oiseaux migrent de jour, comme les pélicans, les cigognes, les rapaces, les martinets et les hirondelles; d autres de nuit, tels les limicoles (qui habitent les milieux humides et se nourrissent sur les vases), les coucous et la plupart des passereaux insectivores." "La vitesse des déplacements, en général supérieure à la vitesse habituelle, est comprise entre 25 et 90 km/h." (Encyclopedia Universalis 2000). Le phénomène de migration est moins fréquent chez les mammifères. En Amérique du Nord, les caribous et les bisons parcourent chaque année plusieurs milliers de kilomètres. En Afrique, les gnous, les zèbres et les springboks se déplacent également à la recherche de pâturages. Parmi les insectes, ce sont surtout les papillons (lépidoptères) et les criquets (orthoptères) qui réalisent les migrations les plus spectaculaires. Chez les papillons, au moins 250 espèces sont migratrices, certaines parcourant 3000 km. Les jeunes criquets migrateurs peuvent se rassembler en nuages de plusieurs milliards d'individus qui franchissent des milliers de kilomètres dévastant toutes les cultures sur leur passage. 3) Déterminisme de la migration : a) L influence des facteurs externes se manifeste surtout par le biais des variations de la photopériode c'est-à-dire de la durée d éclairement quotidien. La quantité d aliments disponibles joue également un rôle important; leur pénurie provoque le départ. La température a, elle aussi, une action fort nette. b) Les facteurs internes sont de nature hormonale et intéressent l ensemble de l organisme par l intermédiaire de l'hypothalamus et de l hypophyse. Ces glandes possèdent un rythme intrinsèque propre qui peut être modulé par l'action de la lumière sur l'hypothalamus. C'est principalement la glande thyroïde, contrôlée par l'hypophyse, qui règle le poids de l'oiseau (accumulation de graisses.) c) Mais des facteurs psychologiques consécutifs au grégarisme interviennent également, les individus dominants, mus par une stimulation plus forte, entraînant les autres. En fait, ces 3 types de facteurs sont imbriqués et leur influence varie selon les espèces : Dessin extrait de "Tais-toi et vole" ou "la migration des oiseaux" par Denis Chavreul. Librairie Belin, Globalement, on peut retenir que le rythme propre de l hypophyse et la photopériode déterminent chez les migrateurs une disposition prémigratoire (agitation avec hyperphagie et accumulation consécutive de réserves adipeuses) qui rend l'oiseau sensible à "un dernier coup de pouce". Le froid, une fois l'état prémigratoire en place, peut alors jouer le rôle de déclencheur. Si certains migrateurs, comme les martinets, paraissent régis avant tout par leur cycle interne et les variations de la photopériode, d'autres - comme les hirondelles et de la plupart des canards - sont plus sensibles au thermomètre et aux vents (ils sont bloqués par les vents contraires qui retardent leur départ.) Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 13

14 4) Mécanismes d'orientation au cours de la migration : Les mécanismes d'orientation qui permettent aux animaux migrateurs de trouver leur chemin ne sont pas encore bien connus. Les repères olfactifs jouent un rôle important chez les poissons (et peut-être chez les mammifères), Les repères astronomiques permettent l'orientation des oiseaux et sans doute d autres animaux : * compas solaire (des oiseaux migrateurs diurnes comme les étourneaux, mais aussi des poissons comme les saumons, sont capables de maintenir leur cap par rapport au soleil), * compas astronomique (les déplacements des oiseaux migrateurs nocturnes, comme la fauvette babillarde et le canard col-vert, sont fondés sur la position des étoiles mais la lune ne semble pas intervenir dommage pour les poètes), * compas magnétique : des migrateurs (fauvette des jardins, rouge-gorge et pigeon voyageur par exemples) sont sensibles au champ magnétique terrestre et certains disposent de cristaux de magnétite ou "pierre d'aimant" à l'intérieur de leur corps : thons, pigeons, chauve-souris * navigation à vue Le guidage acoustique (les gnous, les gazelles ou les zèbres s'orienteraient au bruit des orages : les régions touchées par la pluie étant celles qui recèlent, pour ces herbivores, les plus grandes quantités de nourriture.) Une même espèce peut employer différents mécanismes d'orientation : les pigeons voyageurs s'orientent préférentiellement grâce à la vision, en se fondant sur divers repères, aussi bien terrestres que célestes (soleil, étoiles) et sur les variations du champ magnétique terrestre. En revanche, leur retour au nid semble faire intervenir une large participation de l'odorat. Dessin extrait de "Tais-toi et vole" ou "La migration des oiseaux" par Denis Chavreul. Librairie Belin, Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 14

15 è Professeur Hulu Berlu Rue du Gros Chaudron à Lamorlaye Lamorlaye le 22 janvier 2002, Chers petits loups du CE1, J ai bien reçu votre lettre. Vous vous intéressez donc aux animaux moi aussi! Je les étudie depuis plus de 70 ans au moins. Je connais bien les papillons «Apollons» qui volent en montagne du mois de juin au mois d août. Les femelles pondent des œufs puis les papillons meurent. Au printemps, une chenille noire sortira de chaque œuf. Elle redonnera un papillon. Les hirondelles se nourrissent d insectes et ces bestioles ne sont pas nombreuses en hiver. Les hirondelles ont trouvé la solution : elles se rassemblent à l approche de la mauvaise saison et partent manger des insectes africains. L ours est devenu très rare dans nos montagnes, on n en trouve plus que quelques-uns dans les Pyrénées. Il s endort durant la mauvaise saison dans des grottes ou sous les branches d un arbre tombé : on dit qu il hiberne. Il se réveille de temps en temps pour aller faire pipi. L écureuil vit dans les montagnes jusqu à 2000 mètres. Vous ne le verrez jamais hiberner ou migrer : lui résiste à l hiver. Il fait une grande quantité de provisions en automne mais oublie souvent où il les a cachées Les chauves-souris de nos régions, comme les hirondelles, se nourrissent d insectes. Certaines hibernent alors que d autres migrent jusqu à km. La pipistrelle est de celles qui restent sur place et hibernent en groupe avec toutes ses copines. Au revoir les petits loups et protégez bien les animaux. Hulu Berlu Jean-Pierre GESLIN, professeur à l'iufm de Livry-Gargan. 15