Le papillon des étoiles (titre tiré de l'oeuvre de Bernard WERBER)

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2 Le papillon des étoiles (titre tiré de l'oeuvre de Bernard WERBER) Intervenants du projet : Elèves : Mayeul AUVRAY ; Marius BERNARDET ;Octave BOURGOIS ; Enzo CLEMENTE ; Achille DECHIROT;Samuel GARS, Benjamin GAYET ; Nathan GUEIDON;Lucien ROUSSEAU Enseignants : Quentin BEAUVENTRE et Frédéric DEPERCHIN

3 Origine du projet : Nous sommes partis du livre de Bernard Werber «Le Papillon des Etoiles» qui raconte l'histoire de terriens qui partent faire un voyage spatial de 1000 ans pour trouver une nouvelle planète habitable. De là, nous nous sommes demandés s'il était possible de créer une biosphère ; c'està-dire un endroit clos dans lequel peuvent vivre des organismes vivants en autonomie comme sur notre planète pendant un temps très long (voyage spatial). Nous avons aboutis à la problématique suivante : Comment maintenir la vie dans un espace clos pendant une longue période, sans interactions avec le milieu extérieur? On suppose que l'on pourrait créer une biosphère dans un système clos en partant du principe que le milieu est indépendant, excepté pour l'énergie de départ (électricité) Pour cela nous avons besoin de gaz respiratoires, d'eau liquide, de lumière naturelle reconstituant le spectre du soleil, de vapeur d'eau, de plantes chlorophylliennes, d'animaux et de bactéries, le tout dans un système fermé et opaque. 1) Démarche Nous avons divisé les différentes tâches entre 3 groupes : - Le premier groupe s'occupe de la gestion de l'eau, prenant en charge le traitement après avoir récupéré les eaux usées pour pouvoir les réinjecter dans la biosphère par la suite (cycle de l'eau). - Le second groupe gère l'atmosphère de notre espace clos, c'est-à-dire la régulation du dioxygène et du dioxyde de carbone, tout en faisant attention aux autres gaz pouvant apparaître au cours de la vie de la biosphère (méthane, monoxyde de carbone...). Le dioxygène permettant la respiration des organismes vivants et le dioxyde carbone la fabrication de la matière organique.ceci étant indispensable à la vie et son développement. Les végétaux chlorophylliens (photosynthèse) étant les premiers maillons de la chaîne alimentaire. On cherche à reconstituer le cycle de la matière organique et minérale. -Le troisième groupe s'occupe quant à lui de la nutrition de la biosphère et du maintien des cycles de l'eau, de l'air et de la matière. Il vérifie par des mesures la qualité de l'eau et de l'air de la biosphère et interviendra si nécessaire sur la qualité et la quantité d'éclairage.

4 O 2 CO 2 Les échanges gazeux entre organismes vivants 2)Mise en œuvre du projet: Nous sommes partis sur une modélisation de notre biosphère expérimentale Pour cela on utilise un aquarium dans lequel nous allons disposer des plantes permettant le traitement des eaux usées (chlorophytum, fissidens fontanus...) afin de réinjecter celles-ci dans le vivarium principal à l'aide d'une pompe. Cette enceinte étant close et bénéficiant d'une lumière artificielle reconstituant le milieu terrestre. Les eaux usées sont elles aussi récupérées par une pompe. Pour le traitement de l'air on utilisera un autre aquarium avec des plantes qui vont fournir le dioxygène et utiliser le dioxyde carbone pour constituer la matière organique. Il reste à trouver comment maîtriser les gaz indésirables au fonctionnement de notre biosphère.

5 Les échanges nutritifs entre organismes vivants et les formes azotées NH3: ammoniac NO2 : dioxyde d'azote NO3 : nitrate CO2 : dioxyde de carbone H 2 O : eau O 2 : dioxygène Le troisième système est le milieu principal où l'on installe les chaînes alimentaires et le milieu de vie afin de développer la vie. Dans ce système on utilise un vivarium avec des tubes fluorescents recréant le spectre de la lumière naturelle du soleil, des systèmes pelletier permettant de réguler la température et de condenser la vapeur d'eau, issue de l'évapotranspiration (eau dégagée par les plantes et les organismes vivants), pour avoir de l'eau liquide. Sur une reproduction du sol posé sur une plateforme élevée de quelques centimètres on met des lentilles en plantation, des bactéries permettant un apport azoté sous toutes ses formes. Ce procédé devrait permettre de compléter la fabrication de la matière organique et de recycler celle-ci en matière minérale.

6 Le cycle de l'azote 3) Compte rendu des séances : Les séances ont lieu le mardi midi pendant 45 minutes Durant les premières semaines de notre atelier nous avons fait des recherches permettant de savoir quels étaient les éléments nécessaires à initier la vie.nous avons effectué plusieurs croquis pour essayer de modéliser notre biosphère expérimentale

7 Esquisse de notre montage H2O : eau O2 : dioxygène Nous avons ensuite effectué des recherches sur le cycle de la matière, de l'eau, des gaz atmosphériques et les chaînes alimentaires. Sur le plan du matériel, il a fallu trouver des moyens de mettre en place dans un vivarium une biosphère avec des organismes vivants, un cycle de la matière pour les nourrir et des régulateurs de température, luminosité et hygrométrique.

8 Des plans ont été réalisés, grâce au logiciel google sketchup pour équiper les vivariums et aquariums avec des supports pour la culture de nos lentilles.

9 Nous avons commencer à réaliser notre montage avec la mise en place progressive des différents éléments.

10 Nous avons lancé la germination de nos graines de lentilles qui sont des légumineuses (fixatrices d'azote) et permettent par une association symbiotique (association à bénéfice réciproque) avec des bactéries afin de produire les dérivés de l'azote pour notre biosphère. Germination stade 1

11 Germination stade 2 Germination stade 3

12 Germination stade 4 Reconstitution des différents stades de germination

13 Actuellement nous procédons au montage de notre mini biosphère et espérons la mettre en service prochainement afin de voir si elle peut fonctionner en autonomie pendant plusieurs semaines. Caillebotis pour le support de la végétation et parois opaques pour isoler notre biosphère.

14 4) Le matériel utilisé actuellement a) La température de l'air : Pour faire varier l'hygrométrie de l'air nous allons utiliser le système Peltier, avec un dissipateur thermique nous pourrons ainsi avoir par condensation une pluie artificielle. b) L'eau on utilise un vivarium et un aquarium avec des plantes qui vont épurer l'eau des déchets azotés, et l'eau issue des dissipateurs thermiques permettra d'arroser les lentilles.

15 c) l'atmosphère Celle-ci sera régulée par les plantes qui se trouvent dans un vivarium annexe. Recensement d u matériel Le p longeur thermique sert à réchauffer l'eau.

16 Les p ompes servent à faire circuler l'eau de la biosphère. Support d u dispositif expérimental

17 Les v iv arium s

18 Les lampes ont pour but de reproduire la lumière du soleil.

19 La c onsole de régulation va permettre de gérer la circulation de l'eau.

20 Le g éo t extile retient les éléments nutritifs et laisse passer l'eau.

21 Le s et de contrôle de l'eau de l'aquarium L'horloge sert à faire le rythme jour/nuit.

22 Actuellement la biosphère est en cours de montage. Voici ce dernier au 1 er avril Nous espérons lancer notre expérimentation dans les jours qui viennent.

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