IV. LA BIODIVERSITÉ DES RÉCIFS CORALLIENS DE LA RÉUNION

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1 IV. LA BIODIVERSITÉ DES RÉCIFS CORALLIENS DE LA RÉUNION SUPPORTS Cette partie permet d approcher la diversité des espèces, des milieux et des interactions entre les êtres vivants. Les récifs coralliens avec les forêts tropicales sont les milieux les plus riches et les plus anciens de la planète. La diversification et la spécialisation des espèces en relation avec une multitude d habitats est l héritage d un temps long d évolution. Les récifs coralliens modernes existent depuis 260 millions d années. Mais les récifs coralliens ont une aire de répartition restreinte qui en fait des milieux rares. Pour en savoir plus Le mode merveilleux du lagon Animaux des récifs coralliens Sonia Ribes Beaudesmoulin éditions du Pacifique Site Vie océane : Biodiversité marine à La Réunion Place dans les programmes : Cycle 3 : Sciences et technologie : o Le fonctionnement du vivant : Les stades de développement d un être vivant ; Les conditions de développement des végétaux et des animaux ; Les modes de reproduction ; o Les êtres vivants dans leur environnement : Places et rôles des êtres vivants ; Notions de chaînes et de réseaux alimentaires ; Importance de la biodiversité ; o Diversité et unité des êtres vivants : Présentation de la biodiversité : recherche de différences entre espèces vivantes ; Présentation de l unité du vivant : recherche de points communs entre espèces vivantes ; Présentation de la classification du vivant : interprétation de ressemblances et différences en termes de parenté. Niveau : 6 ième SVT o o o o Caractéristiques de l environnement proche et répartition des êtres vivants : Les organismes vivants observés ne sont pas répartis au hasard. Il existe des interactions entre les organismes vivants et les caractéristiques du milieu ; Peuplement des milieux : l occupation du milieu par les êtres vivants varie au cours des saisons. Ces variations du peuplement du milieu se caractérisent par des comportements, des alternances de phases (larves/adultes) ; Origine de la matière des êtres vivants : Tous les organismes vivants sont des producteurs. Tout organisme vivant produit sa propre matière à partir de celle qu il prélève dans le milieu. Diversité et unité des êtres vivants Objectifs : de connaissances : Reconnaître les principales espèces et les principaux groupes d animaux présents sur le récif corallien de La Réunion ; Observer leur répartition ; Identifier des interactions entre les êtres vivants ; Connaître les caractères des animaux permettant de réaliser des classements emboîtés; pédagogique : Préparer une visite du sentier sous-marin de l Ermitage ou de l Aquarium, méthodologiques : Savoir observer, décrire, rendre compte de ses observations par un dessin, par un texte. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

2 1. Approche de la biodiversité des récifs coralliens Situations de départ : Lecture de paysage ou d images satellites (cf. I.1Découverte des littoraux coralliens) ; Préparation d une sortie pédagogique ; Question : Selon vous, quels sont les êtres vivants présents dans le lagon? Dans le récif corallien? Rendre compte : Sous forme d un dessin, d une liste Mise en commun des travaux des élèves ; élaboration d une liste ; d une galerie de dessins Les questions que l on se pose : Les êtres vivants listés sont-ils présents dans le lagon de La Réunion? Quels sont ceux que l on a oubliés? Combien sont-ils? Vivent-ils tous au même endroit? Comment se nourrissent-ils? Investigation pour confirmer, infirmer et enrichir la liste, les élèves peuvent : Effectuer une recherche documentaire dans «Le monde merveilleux du lagon»; utiliser la plaquette «Guide des sentiers sous-marins de La Réunion» (Doc. 28) ou de l Aquarium de La Réunion, Visionner un film sur les récifs coralliens Faire une visite du sentier sous marin de l Ermitage (Collège), de l Aquarium «Le Monde merveilleux du Lagon» 2. Une visite du sentier sous-marin de l Ermitage (classe de 6ième ) 2.1. Préparer et réserver la visite Présentation de la visite guidée aquatique : Réservation au Description des stations et affiche du sentier sous-marin (Document 29) Plaquette immergeable du sentier sous marin (Document 28) ; Doc. 28 : Plaquette immergeable «Guide des sentiers sous-marins de La Réunion» (prix : 2 ) Préparer la sortie avec les élèves Situation de départ : Affiche du sentier sous-marin de l Ermitage (Doc. 29) : Que voit-on sur cette affiche? Comment va se dérouler la visite? Quel est le parcours? On peut également préparer cette sortie en prolongement des activités du chapitre I.1. Découverte des littoraux de La Réunion. Document 29 : Description des stations et affiche du sentier sousmarin Cette discussion avec les élèves a pour but : D expliquer l organisation de la visite (en groupe accompagnateur Palmes masques tubas- etc.) De montrer qu il y a plusieurs stations et qu elles correspondent à des centres d intérêt différents, à des conditions différentes du milieu D émettre des hypothèses sur différents types d habitats : habitat sableux, habitat avec des coraux Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

3 Consigne : au cours de la visite, repère les différents types de milieux (d habitats) ; repère les êtres vivants présents ; soit attentif aux consignes de ton guide! 2.3. Rendre compte de la visite du sentier sous-marin de l Ermitage Objectifs : mettre en évidence la biodiversité des espèces, des habitats, les relations qui les lient entre eux et avec le milieu. Consigne : Identifie les différents types d habitats rencontrés? Repère-les sur la coupe ci-dessous (Fiche 32) : Fiche 32 : Recenser la diversité des habitats et des êtres vivants du sentier sous-marin de l Ermitage A l aide de la plaquette guide (Doc. 28), recense les êtres vivants que tu as rencontrés. Replace les dans le bon habitat. Identification et répartition des êtres vivants rencontrés lors de la visite guidée du sentier sousmarin de l Ermitage : Éléments de correction (Doc. 30). Les êtres vivants ne se répartissent pas au hasard : certaines espèces mobiles comme les poissons se déplacent d un habitat à l autre. Au contraire d autres ont des préférences plus ou moins strictes : les poissons écureuils, le jour, ne se rencontrent que sous les colonies coralliennes ; les poissons lapins et les labres cigares préfèrent l herbier de petites plantes, les chirurgiens les substrats recouverts d algues, les demoiselles bleu vert et les demoiselles à bandes noires les coraux branchus, les capucins le sable. Ces constats amènent les hypothèses suivantes : la répartition des êtres vivants dépend de la présence d un habitat (d une cachette) et / ou de la présence de nourriture. (Voir IV.6. Diversité des relations et répartition des êtres vivants). Doc. 28 : Plaquette immergeable «Guide des sentiers sous marins de l Ermitage Doc. 30 : Répartition des êtres vivants rencontrés sur le sentier sous-marin de l Ermitage ; Notion construite : Le récif corallien abrite un grand nombre d êtres vivants de forme, de taille et de couleurs très variées. Cette diversité est à mettre en relation avec la diversité des habitats : le sable, le corail mort, le corail mort avec des algues, les coraux vivants constituent autant de cachettes. Les scientifiques ont recensé plus de 3000 espèces différentes sur les récifs coralliens de La Réunion et bien d autres sont encore à découvrir 3. Visite de l Aquarium Préparer la visite de l Aquarium : Supports pédagogiques de l Aquarium : On pourra repérer les bacs par rapport à la coupe suivante, en repérant la lumière ou la couleur dominante du bac. Dossiers pédagogiques de l Aquarium de La Réunion Zone sableuse du lagon Zone corallienne du lagon Pente externe du récif Grand large Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

4 4. Unité et diversité des animaux vivants sur le récif corallien (cycle 3) Objectif : Apprendre à décrire les êtres vivants, à énoncer leurs points communs et leurs caractères propres, savoir regrouper sur la base de caractères communs ; comprendre le principe d une clé de détermination ; Situation de départ : Liste des êtres vivants du récif établie au cours d une sortie à l Aquarium, au sentier sous-marin, ou à partir de documents. Les images des êtres vivants sont affichées (Doc. 31). Questions : (Re)connaissez-vous ces animaux? Pouvez-vous leur donner un nom? Doc. 31 : Images de divers animaux du lagon La réalisation d une fiche portrait constitue un moyen d approfondir les connaissances. Chaque élève se voit confier une espèce (une image). Dans un premier temps, il explicite les rubriques de la fiche portrait qu il souhaite remplir. Un modèle type est élaboré après une mise en commun. L exemple proposé (Fiche 33) souligne les caractères sur lesquels s appuient les classifications emboitées. Fiche 33 : Faire le portrait d un animal Problème : Pour s y retrouver plus facilement, comment pourrait-on classer les fiches (les images)? Comment les regrouper? Justifiez vos propositions. Parmi les réponses attendues : on regroupe ensemble les poissons, les coraux, les oursins, les crabes, les crevettes, les boudins de mer parce qu ils se ressemblent, parce qu ils possèdent des caractères communs Remarque : lorsque l on demande spontanément aux enfants de citer les êtres vivants présents sur les récifs coralliens, on obtient les catégories très générales vues dans les réponses attendues. Il faut donc s interroger sur ce qui définit les différents groupes proposés : Que sont les coraux? Qu est-ce qu un oursin? Qu est-ce qu une chenille de mer? Qu est-ce qu un crabe? Qu est-ce qu une crevette? Que sont les coquillages? Qu est-ce qu un poisson? Éclairage taxonomique Au cours des activités précédentes, des noms recouvrant des niveaux taxonomiques différents sont employés. Par exemple, «chirurgien bagnard» désigne une espèce alors que «perroquets» correspond à une famille (Scaridae) de «poissons»*, groupe plus large mais qui n est plus admis par les systématiciens (Cf. Eclairage 6). Le terme de «coquillage» ne relève pas du vocabulaire scientifique mais «porcelaines» et «cônes» constituent des familles particulières de Gastéropodes. Quant aux crustacés, c est une classe! Rappelons que pour désigner une espèce, il convient de lui donner un nom unique : les scientifiques depuis Linné, lui attribuent un nom double : nom de genre + 2 ième mot précisant l espèce parmi le genre. Les genres sont regroupés en familles, les familles en ordre et les ordres en classes. Cela reste très théorique car la diversité des êtres vivants se plie mal à ce niveau de rigueur! Par ailleurs, la prudence s impose avec les noms vernaculaires qui parfois désignent plusieurs espèces. Éclairage 6 : Les poissons, ça n existe pas *Le terme scientifique valide est Actinoptérygien c'est-à-dire animaux à nageoires rayonnées. Néanmoins, nous pouvons nous mettre d accord pour n utiliser le mot «poisson» que pour parler des Actinoptérygiens et d en exclure les requins et les raies (Poissons cartilagineux), le Cœlacanthe, les Dipneustes ces derniers sont d ailleurs peu connus voire inconnus. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

5 Hypothèses : les élèves énoncent ou écrivent les caractères qui justifient leur regroupement ; Démarche d investigation Par recherche documentaire : En fin de cycle 3, et en 6 ième, une recherche documentaire est engagée pour valider, infirmer et trouver les caractères permettant de décrire et de définir chaque groupe d êtres vivants identifiés. Par l observation Proposer aux élèves de travailler par groupe sur un ensemble d êtres vivants pour vérifier leurs hypothèses, pour déterminer leurs points communs mais également les différences entre les espèces appartenant au même ensemble. Les chapitres suivants rassemblent des documents et des activités pour chaque grand groupe d animaux. Communiquer : rendre compte de son travail par la rédaction de texte, la réalisation de dessins d observation, par la création de fiches descriptives (Fiche 33). Synthèse : voir IV.5. Classer les êtres vivants du récif corallien ; C est de la confrontation des différentes activités menées sur les différents groupes identifiés que naît la possibilité de regrouper sur la base de caractères communs. Une classification phylogénétique (Éclairage 5) simplifiée des animaux permettra à l enseignant de se repérer dans la biodiversité animale (Doc. 32) Unité et diversité des coraux : Se reporter aux chapitres III.1 Unité et diversité des squelettes coralliens (Fiche 19); III. 2. Unité et Diversité des coraux (fiches 21 et 22) 4.2. La notion d Échinodermes ou Animaux à pieds à ventouse Construire la notion d Échinodermes Place des Échinodermes dans le règne animal (Doc. 32) Les Échinodermes et les Vertébrés appartiennent à un même groupe déterminé sur la base d un caractère embryonnaire. (En effet, au cours de leur développement embryonnaire, le premier orifice formé au niveau du futur tube digestif correspond à l anus tandis que la bouche se creuse secondairement). Ce caractère étant inaccessible aux élèves, le regroupement s appuie généralement sur la présence d un squelette interne. Néanmoins, chez les holothuries, il apparaît difficile à appréhender puisque composé de petites plaques calcaires (spicules) éparses dans le derme. Fiche 33 : Faire le portrait d un animal Doc. 32 : Arbre phylogénétique simplifié des animaux Éclairage 7 : Les principes de la classification phylogénétique Fiche 19 : Les animaux constructeurs du squelette corallien : les polypes Fiche 21 : Unité et diversité des coraux Fiche 22 : Clé d identification de quelques coraux La notion d Échinoderme La synthèse des activités portant sur les oursins, les ophiures, les étoiles de mer et les «chenilles de mer» met en évidence les caractères communs définissant la classe des Échinodermes : des «pieds extensibles» le plus souvent terminés par une ventouse appelés podia ainsi qu une symétrie de type 5, mais là encore, difficile à mette en évidence chez les Holothuries. La mobilité des podias ou pieds ambulacraires est assurée par le système aquifère : la variation du volume d eau dans les podias est responsable de leur allongement ou de leur rétractation. Ce système ne se rencontre que chez les Échinodermes. Les ophiures et les étoiles de mer possèdent 5 bras qui témoignent d un lien de parenté plus étroit. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

6 Pour en savoir plus : Les Échinodermes de La Réunion Chantal Conand et coll. (parution fin 2012) Site du muséum national d Histoires Naturelles : Site Vie Océane Sur le site de Jussieu : Sur Futura-sciences : Les oursins de la Réunion (Ph Mespoulhé) : Unité et diversité des oursins Mise en situation : Sur le terrain : observation des oursins ; En classe : photos (Fiche 34-1), clip vidéos, tests et épines d oursins, lanterne d Aristote ; Problème : Qu est-ce qu un oursin? Comment se déplace t-il? Comment se nourrit-il? Comment se reproduit-il? Quels sont les caractères communs qui font qu on les nomme oursins? Matériel : - Clips vidéos sur le déplacement de l oursin - Tests d oursins - Piquants d oursins - Lanternes d Aristote Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 34-1) ; fiche d aide à l observation (Fiche 34-2). Fiche 35-1 : Unité et diversité des oursins Fiche 35-2 : Aide à la description des oursins Oursin commun Oursin toxique Oursin comestible Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 34-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 34-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Notion construite : les oursins possèdent des piquants, un squelette interne appelé test formé de plaques avec des nombreux petits trous alignés et des petites bosses (tubercules). Les piquants sont fixés sur les tubercules. Les oursins se déplacent grâce à des pieds à ventouse (qui dépassent par les petits trous). Ils possèdent une bouche munie de 5 dents et un anus. Ils se reproduisent en émettant leurs cellules reproductrices dans l eau C est une fécondation externe. Fiche 35-3 : Dessin d oursin à légender Fiche 33 : Fiche Portrait Anus Piquants TITRE : Schéma d un oursin Pieds à ventouse Bouche avec 5 dents Question : Quelles différences peut-on noter entre les 5 oursins présentés? Investigation : Observation et comparaison des différents oursins (Fiches 35-1 et 35-2) L utilisation d une clé de détermination pour obtenir les noms des différents oursins présents souligne la présence de caractères propres à l espèce. Fiche 35-1 : Unité et diversité des oursins Fiche 36 Tableau : Diversité des oursins Fiche 36-clé : Diversité des oursins (collège) Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

7 Deux formes de présentation sont proposées : un tableau à double entrée (Fiche 35-2) ou une clé de détermination (Fiche 35-1). Remarque : Une limite apparaît sur l utilisation du critère «longueur» : que veut dire court ou long? C est une situation pour introduire la nécessité de repères précis (démarche scientifique), soit en mesurant soit en utilisant un gabarit pour constituer des classes de taille < 3 cm et > à 3 cm. TABLEAU DE DÉTERMINATION DES OURSINS ÉTUDIÉS Couleur des épines Noir Violet Blanc Longueur des épines longues Oursin diadème Oursin commun Courtes Oursin comestible Rouge/ orange Oursin crayon Oursin toxique CLÉ DE DÉTERMINATION Noir Oursin diadème Épine longue Ou Épine courte Violet ou jaune Oursin commun Rouge Oursin crayon Blanc - Oursin comestible Rouge /orange Oursin toxique Caractères propres : Les oursins se distinguent par la longueur, le diamètre et la couleur des piquants. Ils varient également par la taille, la forme et la couleur du test ainsi que par l aspect des tubercules Les chenilles de mer (Holothuries) C est une opportunité pour combattre leur image négative et faire comprendre que ce sont des animaux qui ont leur rôle à jouer dans l équilibre de l écosystème. «Le monde merveilleux du lagon» explique le rôle de nettoyage du sable de ces animaux. Questions : Qu est-ce qu une chenille de mer? Comment s organise-t-elle? Comment se nourritelle? Comment se déplace-t-elle? Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 36-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 36-2). Fiche 36-1 : Les chenilles de mer Fiche 36-2 : Aide à la description des chenilles de mer Rejet de sable par l anus Palpes buccaux Podias ou pieds à ventouse Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 36-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 36-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiche 36-3 : Dessin de chenille de mer à légender Fiche 33 : Fiche descriptive Notion construite : Les chenilles se reconnaissent à leur forme allongée ; elles ont une bouche et un anus d où sort du sable ; elles se déplacent grâce à des petits pieds à ventouse. Elles se nourrissent de la matière organique contenue dans le sable qui est ainsi nettoyé. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

8 Il existe différentes espèces de chenilles de mer selon leur forme et leur couleur. Lorsqu elles sont agressées, certaines espèces émettent des filaments collants (les canaux de cuvier) : leur longueur est multipliée par 20 ou par 30 au contact de l eau de mer. D autres contiennent une toxine dissuasive, l holothurine. Anus Sable rejeté après digestion de la matière organique Dessin d observation d une chenille de mer Bouche entourée de palpes Les ophiures diffèrent par leur taille, la forme du disque central et leur coloration. Sable Rangée de pieds à ventouses (podias) Les ophiures Les ophiures des lagons, très nombreuses mais moins visibles, peuplent les cachettes du récif. Questions : Quels sont les caractères qui définissent les ophiures? Comment s organisent-elles? Comment se nourrissent-elles? Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 37-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 37-2). Fiche 37-1 : Les ophiures Fiche 37-2 : Aide à l observation des ophiures Ophiure (face supérieure) Bouche (face inférieure) Podias (face inférieure) Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 37-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 37-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Notion construite : Les ophiures ont 5 bras fins ; Chaque bras s articule autour d un squelette interne constitué de petites pièces calcaires. Il porte des épines sur les côtés. La bouche se situe au milieu de la face inférieure. (Elles ne possèdent pas d anus). Sous chaque bras, une rangée de podias est visible. (En cas de danger, elles peuvent abandonner un bras : c est pour cela qu on les appelle aussi «étoile cassante»). Elles se nourrissent de matière organique. bras Doc : Dessin d ophiure à légender Fiche 33 : Fiche portrait Bouche entourée de 5 mâchoires Disque central Podia Épine Schéma d une ophiure (vue inférieure ou orale) Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

9 Les étoiles de mer Difficiles à observer le jour dans les lagons car les étoiles de mer sortent la nuit. Questions : Quels sont les caractères qui définissent les étoiles de mer? Comment s organisentelles? Comment se nourrissent-elles? Comment se déplacent-elles? Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 38-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 38-2); Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende les dessins proposés (Fiche 38-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 38-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiche 38-1 : Les étoiles de mer Fiche 38-2 : Aide à l observation des étoiles de mer Fiche 38-3 : Dessins d étoiles de mer à légender Fiche 33 : Fiche descriptive Etoile de mer (face supérieure) (face inférieure) Notion construite : Les étoiles de mer possèdent 5 bras épais. Sur la face inférieure, chaque bras porte une double rangée de pieds à ventouse logés dans un sillon. Les 5 rangées convergent vers la bouche située au centre. Au sommet de la face supérieure se situe l anus. Animaux prédateurs, les étoiles de mer se nourrissent de coquillages, d oursins ou de coraux. Elles sont capables de régénérer une étoile entière à partir d un seul bras. Schéma d une étoile de mer 1 des 5 bras Sillon Anus La bouche Disque central face supérieure face inférieure Pieds à ventouse Les étoiles de mer diffèrent par leur taille, la forme des bras et par leur coloration Unité et diversité des Crustacés Quelques mots sur les crustacés Ce sont des animaux difficiles à observer de jour. Néanmoins, lors de la visite du sentier sous marin, on peut voir dépasser de la base de certaines colonies coralliennes, des «fils blancs souples» qui ne sont que les longues antennes des crevettes nettoyeuses (Stenopus hispidus). Des petits crabes du genre Trapezia vivent en association avec des coraux branchus comme les Pocillopora. Les Bernard l Ermite sont faciles à trouver car ils squattent des vielles coquilles de Gastéropodes. Au sein des crustacés, certains crabes et crevettes entretiennent des relations particulières avec d autres espèces permettant d illustrer la diversité des interactions (commensalisme, mutualisme et parasitisme). Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

10 Place des crustacés au sein du règne animal (Doc. 32) : Les crustacés qui regroupent plus de espèces ne constituent pas un groupe monophylétique*, il faudrait pour cela y inclure les Insectes. Néanmoins, les «crustacés» qui nous intéressent appartiennent tous à un ensemble bien défini : la classe des Malacostracés et plus précisément encore des Décapodes qui est le groupe le plus important parmi les «crustacés» et qui se caractérise par 5 paires de pattes articulées. Appartiennent aux Décapodes, les langoustes, les crevettes, les Bernard l Ermite et les crabes. Doc. 32 : Arbre phylogénétique simplifié des animaux Bernard l Ermite Crevette nettoyeuse Crabe trapèze Tous ces termes ne correspondent pas exactement à des ensembles valides pour les scientifiques mais c est surtout une affaire de spécialistes et la distinction de ces groupes constituera déjà une base de connaissance pour nos élèves. * monophylétique : qui regroupe que tous les descendants d un même ancêtre ;. La synthèse des activités autour des différentes familles de Décapodes mettra en évidence leurs caractères communs : 5 paires de pattes articulées 2 paires d antennes Des yeux pédonculés Un céphalothorax (la tête est soudée à la carapace du thorax qui ne montre plus de segments successifs nets) ; Pour en savoir plus Éclairage 6 : Quelques aspects de la biologie des crustacés. Crustacés de La Réunion Joseph Poupin IRD Éditions Les Animaux des récifs coralliens Sonia Ribes Beaudemoulin Océan Editions Vie Océane : Éclairage 4 : Quelques aspects de la biologie des crustacés Mise en situation : Lors de l établissement d une liste des êtres vivants du lagon, soit les élèves ont proposé des groupes distincts pour les crabes et les crevettes voire pour les langoustes, soit ils les ont tous réunis dans un même ensemble car ils connaissaient le terme de crustacé. Problème : Qu est-ce qu un crabe? Une crevette? Une langouste? Un Bernard l Ermite? Y a t-il différents crabes? Langoustes? Crevettes? Bernard l Ermite? Pourquoi les regroupe-t-on dans le groupe des crustacés? Quels sont leurs points communs? Leurs caractères propres? Démarche d investigation par la recherche documentaire et par l observation : Il est facile d apporter en classe des crabes et des crevettes du commerce Les crevettes Problème : Qu est-ce qu une crevette? A quoi la reconnaissez-vous? Comment se déplace-t-elle? Comment se nourrit-elle? Comment se reproduit-elle? Quels sont leurs caractères communs qui font qu on les nomme crevettes? Investigation par l observation de crevettes achetées dans le commerce complétée par la Fiche 39-1 ; Les fiches d aide à l observation (Fiche 39-2) et portrait (Fiche 33) seront des appuis utiles pour la recherche des points communs. Matériel : crevettes du commerce ; soucoupes ; paires de pinces ; glace ; gants Fiche 39-2 : Aide à l observation des crevettes Fiche 33 : Fiche descriptive; Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

11 Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposés (Fiche 39-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 39-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiche 39-1 : Les crevettes Fiche 39-3 : Dessin de crevette à compléter Des crevettes Notion construite : les crevettes possèdent un squelette externe et 5 fines paires de pattes articulées. Leur corps, aplati latéralement, est constitué : À l avant d une tête qui se prolonge par une carapace : le céphalothorax. A l arrière d une région segmentée : l abdomen qui se termine par des palettes ou queue. La tête est munie de deux longues paires d antennes et d une paire d yeux pédonculés. Le thorax possède 5 paires de pattes articulées. L abdomen porte des appendices aplatis servant à la nage. Elle respire grâce à des branchies situées sous le céphalothorax ; elle se nourrit de débris de matière organique. Elle se reproduit en pondant des œufs qui sont gardés sous l abdomen de la femelle. Schéma d une crevette (vue latérale droite) Les crevettes varient par la couleur et les ornementations de leur corps. Elles sont parfois mimétiques avec leur support. Elles peuvent porter des pinces plus ou moins développées Les crabes Problème : Qu est-ce qu un crabe? A quoi le reconnaissez-vous? Comment se déplace t-il? Comment se nourrit-il? Comment se reproduit-il? Quels sont leurs caractères communs qui font qu on les nomme crabes? Matériel : crabe du commerce Crabe nageur bleu Crabe nageur orangé carangaise à pois Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

12 Investigation: Recherche des points communs par l observation de crabes du commerce et les documents de la fiche 40-1 ; La fiche d aide à l observation (Fiche 40-2) ou la fiche portrait (Fiche 33) constituent des supports utiles pour identifier les caractères d intérêt. Communiquer : Réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 40-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 40-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Notion construite : les crabes possèdent un squelette externe et 5 paires de pattes articulées. Le corps, aplati dorso-ventralement, est constitué : À l avant, d une région arrondie et protégée par une carapace très solide : le céphalothorax. A l arrière, d une région segmentée : l abdomen qui est replié sous la carapace et peu visible. La tête est munie de deux paires d antennes courtes et d une paire d yeux pédonculés. Le thorax porte 5 paires de pattes articulées dont la première est transformée en pinces. Ils se nourrissent de petits poissons, de petits animaux, d oursins, et de détritus. Le mâle et la femelle s accouplent : les œufs pondus sont incubés sous l abdomen de la femelle. Fiche 40-1 : Les crabes Fiche 40-2 : Aide à l observation des crabes Fiche 33 : Fiche descriptive Fiche 40-3 : Dessin de crabe à compléter Schéma d un crabe en vue dorsale La carapace des crabes varie en forme (épaisse, plate, ronde, ovale ou trapèze) et en taille. La couleur varie du gris crème au rouge vif avec parfois des points ou des lignes colorées. La carapace peut être lisse ou bosselée et portée des extensions plus ou moins épineuses. Dans le cadre d une synthèse ou d une évaluation, crabes et crevettes sont comparés afin de mettre en évidence les points communs et les différences en s appuyant sur la construction ou l utilisation d un tableau (Fiche 41) Les Langoustes Fiche 41 : Comparaison d un crabe et d une crevette Problème : Qu est-ce qu une langouste? A quoi la reconnaissez-vous? Comment se déplace-t-elle? Comment se nourrit-elle? Comment se reproduit-elle? Quels sont leurs caractères communs qui font qu on les nomme langoustes? Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 42-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 42-2); Fiche portrait (Fiche 33). Fiche 42-1 : Les langoustes Fiche 42-2 : Aide à l observation des langoustes Langouste à taches blanches Langouste verte Langouste variable Fiche 33 : Fiche descriptive Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

13 Communiquer : Réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 42-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 42-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiche 42-2 : Aide à l observation des langoustes Notion construite : Les langoustes possèdent un squelette externe et 5 paires de longues pattes articulées. Le corps, aplati dorso-ventralement, est constitué : À l avant, d une tête qui se prolonge par une carapace : le céphalothorax. A l arrière, d une région segmentée : l abdomen qui se termine par des palettes ou queue. La tête est munie de deux longues paires d antennes et des yeux pédonculés. Le thorax porte les 5 paires de pattes articulées. L abdomen possède des appendices aplatis servant à la nage. Elles se nourrissent de débris de matière organique. Elles se reproduisent en pondant des œufs qui sont gardés sous l abdomen de la femelle. On dit que la femelle est grainée : il est alors interdit de la pêcher. Elles varient par leur taille et l ornementation de leur carapace. Fiche 42-3 : Dessin de langouste à compléter Schéma d une langouste face dorsale Les Bernard l ermite Problème : Qu est-ce qu un Bernard l Ermite? A quoi le reconnaissez-vous? Comment se déplace t- il? D où vient sa coquille? Quels sont leurs caractères communs qui font qu on les nomme Bernard l Ermite? Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs (Fiche 43-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 43-2); Fiche portrait (Fiche 33). Fiche 43-1 : Les Bernard l Ermite Fiche 43-2 : Aide à l observation des Bernard l ermite Fiche 43-3 : Dessin de Bernard l ermite à compléter Ermite à antennes bleues Ermite à points blancs Ermite géant Fiche 33 : Fiche descriptive Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou légende le dessin proposé (Fiche 43-1) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 43-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

14 Notion construite : Les Bernard l ermite possèdent un squelette externe. Le corps, aplati dorso-ventralement, est constitué : À l avant, d une région protégée par une carapace solide : le céphalothorax. A l arrière, d une région segmentée : l abdomen mou qui est protégé par un coquillage ; La tête porte deux paires d antennes et des yeux qui sont longuement pédonculés. Le thorax est muni de pattes articulées dont la première paire porte des pinces. Seulement 3 paires de pattes sont bien visibles ; les deux autres paires sont plus petites et situées dans la coquille qu elles maintiennent autour de l abdomen. Œil à long pédoncule Coquille 1 ière paire d antennes Céphalothorax 2 nde paire d antennes 1 paire de pinces Pattes des 2 ième et 3 ième paires Patte atrophiée de la 4 ième paire Ils se nourrissent de petits poissons, de petits animaux, et de cadavres. Parfois, il y a une ou plusieurs anémones sur la coquille qui ont un rôle de défense Unité et diversité des coquillages ou Mollusques Unité et de la diversité des animaux à coquille du récif corallien Situation d entrée : L étude des éléments constitutifs du sable a mis en évidence des débris coquillers de moule, de bénitier, de cône ebraus, de porcelaine anneau d or etc. (Doc 33 : images de différents coquillages) : voir chapitre II.3. Origine des plages de sable blanc. Doc. 33 : Diversité des coquillages Triton Haliotis Turbo Le tri des éléments du sable conduit à considérer les animaux à coquille qui s enroule (Escargots de mer ou Gastéropodes) et les animaux à coquille constituée de deux parties articulées (Bivalves).. Bénitiers Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

15 Problème : Comment s organise l animal à l intérieur de la coquille? Investigation par l'observation : A partir d une dissection de moules du commerce, on peut établir l organisation d un Bivalve (animal qui a un tube digestif, des branchies pour respirer, un pied, ) : Ce sont des filtreurs Matériel : moules ou huîtres du commerce Notion construite : ce sont des animaux à corps mou protégé par une coquille constituée soit de deux parties articulées (Les Bivalves) soit d'une seule coquille enroulée (Escargots de mer ou Gastéropodes) Pour en savoir plus : Place des Mollusques au sein du Règne animal (Éclairage 7 ) Éclairage 5 : Aperçu sur le groupe des Mollusques Site de vie Océane : Les Mollusques Unité et diversité des Escargots de mer Les Gastéropodes sont très diversifiés sur le récif : on peut se limiter à deux grandes familles les cônes qui sont des prédateurs et les porcelaines qui sont des brouteurs : on les reconnaît à la forme et à l aspect de la coquille. D autres peuvent être signalés comme la tonne, le triton car prédateur des étoiles épineuses, et le turbo autrefois consommé et utilisé pour sa nacre, l haliotis (Doc. 33 Images de différents coquillages) Questions : Quels sont les caractères communs des escargots de mer? Comment s organisent-ils? Comment se nourrissent-ils? Comment se déplacent-ils? Doc. 32 : Arbre phylogénétique simplifié des animaux Éclairage 5 : Aperçu sur le groupe des Mollusques Doc. 33 : Images de différents coquillages Investigation par l observation et la recherche documentaire : recherche des points communs ; (Fiche 44-1) ; Fiche d aide à l observation (Fiche 44-2); Fiche portrait (Fiche 33). Consigne : A l aide des documents présentés et complétés par une recherche documentaire, trouve les caractères communs des escargots de mer ; précise les caractères communs des porcelaines et des cônes. Fiche 44-1 : Les escargots de mer Fiche 44-2 : Aide à l observation des escargots de mer Cône tulipe Porcelaine Anneau d or Tonne Communiquer : réalise un dessin pour rendre compte de tes observations ou complète les dessins proposés (Fiche 44-3) ; Complète la fiche d aide à l observation (Fiche 44-2) ou la fiche portrait (Fiche 33). Fiche 44-3 : Dessins d escargots de mer à compléter Dessin de cône Dessin de porcelaine Dessin de tonne Fiche 33 : Fiche descriptive Notion construite : les Escargots de mer possèdent une coquille dans laquelle ils peuvent se rétracter : ils s y trouvent alors à l abri. Ils possèdent 2 paires de tentacules, l une d elles portent des yeux. Ils se déplacent sur un pied. Il respire grâce à un siphon qui aspire l eau. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

16 Les escargots de mer se différencient par : - leur taille ; - la forme de la coquille : basse ou haute, arrondie ou pointue ; - la couleur : blanc à gris ou beige mais aussi marron, orange ou rouge - les dessins de la coquille : points, lignes, réseau Les porcelaines ont une forme basse et une coquille brillante grâce au manteau qui vient la recouvrir. Les cônes ont une coquille en forme de cône ; ce sont des chasseurs nocturnes, certains sont toxiques. Pied Coquille Tête portant une bouche Siphon aspirant Tentacule portant les yeux (1 paire) Tentacule sensoriel (1 paire) Manteau Titre : Tonne (Escargot marin) Titre : Porcelaine (Escargot Marin) Remarque : Les Mollusques comportent également les «zourites» ou pieuvres ainsi que les calmars : ce sont les Céphalopodes. Si on peut s intéresser aux prédateurs que sont les pieuvres ou Z ourites, il sera bien difficile ensuite de les classer du fait d une coquille absente ou réduite à une plume et d un pied transformé en «bras à ventouses» 4.5. Unité et diversité des Poissons à nageoires rayonnées ou Actinoptérygiens Le problème des «poissons» Dans la classification des êtres vivants, telle qu elle est donnée actuellement, la classe des poissons n existe pas car elle ne correspond pas à un groupe d êtres vivants ayant le même ancêtre commun exclusif (Éclairage 8 : les poissons, ça n existe pas!) ; Les «poissons des récifs coralliens» qui nous intéressent sont les Actinoptérygiens qui ont comme caractères communs d avoir des nageoires soutenues par des rayons. Les nageoires paires s articulent à la base, sur une rangée de petits os. En sont exclus les requins et les raies dont les rayons des nageoires sont «mous» car constitués de cartilage. Éclairage 6: les poissons, ça n existe pas! ) Nageoires rayonnées Ressources : De nombreux livres sont disponibles sur les poissons coralliens ; - Les poissions des récifs coralliens de Patrick Durville et Sonia RIbes Beaudesmoulin, Océan Éditions ; - Poisson de l Océan Indien et de la Mer Rouge de Marc Taquet et Alain Diringer, Éditions Quae ; - Les Poissons coralliens : Quelques aspects de leur diversité, de leur biologie et de leur rôle dans l écosystème corallien (Document Vie Océane F. Trentin) - Nombreux guides sur les poissons coralliens Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

17 Des sites non moins nombreux : - Site de J-M Charel : Trombinoscope des poissons : - Site de Vie Océane : informations sur les poissons du récif corallien de La Réunion - Biologie des poissons du récif corallien : Doc. 28 : Guide des sentiers sous-marins de La Réunion. Plaquette «Guide des sentier sous marin de La Réunion» : un outil pour la classe avec une sélection des poissons les plus courants dans le lagon (Doc. 28) Unité des Poissons à nageoires rayonnées A la recherche de leurs caractéristiques Situation d entrée : parmi les êtres vivants du lagon cités par les enfants, les poissons figurent en bonne place. Problème : A quoi reconnaissez-vous un «poisson»? Quels sont les caractères communs qui font que ce sont des «poissons»? Hypothèse : Réalise un dessin qui montre ce qu est un poisson Comparaison des dessins (hypothèses = représentation initiale) Combien de nageoires ont les poissons? Ont-ils tous le même nombre de nageoires? Investigation par l observation et la recherche documentaire : Proposition d observer un poisson (rouge dans son bocal...) ou un poisson frais du commerce ; D apporter et de comparer des photos de poissons (Fiche 45-1); fiche d aide à l observation (Fiche 45-2); Fiche portrait (Fiche 33) Matériel : poisson rouge dans un bocal ; poisson frais du commerce, glace, gants, paires de pinces ; Extrait du film «A l école des Polypes» Fiche 45-1 : Les poissons du récif corallien Papillon vagabond Baliste Picasso Chirurgien bagnard Communiquer : Réaliser un dessin d observation ou compléter le dessin proposé (Fiche 45-3). Fiche 45-2 : Aide à l observation des poissons du récif corallien Synthèse commune et dessin d un poisson «type». Écailles Œil Organe olfactif Bouche Nageoire dorsale Ligne latérale Nageoire caudale ou queue Fiche 45-3 : Dessin des poissons du récif corallien Fiche 33 : Fiche descriptive Opercule (protection des branchies) Nageoire pectorales (paire) Nageoire pelvienne (paire) Nageoire anale Anus TITRE : Schéma d un poisson à nageoires rayonnées Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

18 Validation par recherche dans une encyclopédie, dans un livre de sciences par la consultation du site de Vie Océane : (en passant avec la souris, puis en cliquant, des informations complémentaires peuvent être obtenues) Notion construite : Les poissons ont une bouche, des yeux, ce sont des animaux. Ils respirent dans l eau grâce à des branchies protégées par un opercule. De très nombreux poissons possèdent des écailles. Ils se déplacent grâce à des nageoires constituées d une membrane soutenue par des rayons. Ce sont des poissons à nageoires rayonnées (Actinoptérygiens) La reproduction des poissons à nageoires rayonnées Problème : Comment les poissons se reproduisent-ils? Investigation : Recherche documentaire : Extrait du film «A l école des polypes» La reproduction des poissons : Communiquer : Traduire le résultat de ses recherches par un schéma (Fiche 46) ; Fiche 46 : Cycle de reproduction des poissons Consigne : relie les différentes étapes pas un flèche et donne un titre à chaque étape. Notion construite : Les poissons à nageoires rayonnées sont ovipares : les femelles et les mâles émettent leurs cellules reproductrices dans l'eau. La fécondation est externe Le squelette osseux des poissons à nageoires rayonnées Question : comment s organise un poisson à l intérieur? Qu est-ce que les arêtes? Investigation : documentaire ou par une dissection ou mise à disposition d un squelette de poisson Site proposant des radiographies des poissons : o Exposition du Smithsonian Institute : Pages permettant de voir le poisson et sa radiographie : (What You See When You Turn a Fish Inside Out - Smithsonian scientists use X-rays to classify different species) : Matériel : Squelette de poisson Radiographie de poissons o Collection de radiographies : ou Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

19 Forcipiger longirostris - credit Sandra J. Raredon, Division of Fishes, NMNH (licence Creative Commons paternité non commerciale) Site de vie océane sur les poissons : Organisation d un poisson : Rayons osseux des nageoires Colonne vertébrale Côtes Squelette d un poisson à nageoires rayonnées Notion à construire : Les poissons possèdent un squelette interne osseux constitué d une colonne vertébrale : ce sont des vertébrés à nageoires soutenues par des rayons osseux. Les arêtes correspondent aux côtes Place des Baleines, des dauphins et des requins Un problème à résoudre : Les baleines, les dauphins et les requins sont-ils des poissons à nageoires rayonnées? Sophie Darnis Investigation : Rechercher si les animaux ci-dessus possèdent les caractères des poissons à nageoires rayonnées (Fiche 47) Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion 2012 Fiche 47: Les baleines, les dauphins et les requins sont-ils des poissons à nageoires rayonnées? 52

20 Communiquer : Présenter ses résultats sous forme d un tableau (Fiche 47) Caractères de poissons à nageoires rayonnées Baleine Dauphin requin Nageoires à rayons osseux Non Non Non rayons cartilagineux Branchies dans une chambre s ouvrant par les ouïes Non (poumon, respire dans l air) Non (poumon, respire dans l air) Non : 5 fentes branchiales ovipare Non vivipare Non vivipare oui Conclusion : est-ce un Actinoptérygiens? Non, c est un mammifère Non, c est un mammifère Non c est un chondrichtyen! Notion d espèce Objectifs: - Méthodologiques : Apprendre à observer et décrire - De connaissances : Aborder de façon simple la taxonomie : notion d espèces et de familles Situation de départ : Deux photos de poissons très proches sont données, Question : est-ce que ce sont les mêmes poissons? Investigation : On se propose de comparer les deux poissons (Fiche 48-1) ; Pour cela on pourra s'aider de la Fiche Fiche 48-1 : Comparaison de deux poissons Fiche 48-2 : Tableau d aide à la comparaison Papillon cocher Papillon vagabond Communiquer : Élabore ou remplis un tableau de comparaison (Fiche 48-2) ; Réalise un dessin montrant les caractères communs ou complète le dessin proposé (Fiche 48-3) Notion construite : ce sont des poissons qui ont de fortes ressemblances : ils appartiennent tous les deux à la famille des «Poissons papillons». Ils diffèrent par des caractères qui permettent de les reconnaître. Tous les poissons qui sont exactement comme le poisson 1 porte le même nom : «Papillon cocher» ; tous les poissons qui sont exactement comme le poisson 2 porte le nom de «Papillon vagabond». Ce sont 2 espèces différentes. Fiche 48-3 : Dessin d un poisson papillon Dessin d un poisson papillon Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion

21 Quand le mâle et la femelle sont différents Situation de départ : Deux photos de poissons très proches sont données (Fiche 49-1) Question : Quels sont les points communs et les différences entre ces deux poissons? Fiche 49-1 : Comparaison de deux poissons pintades Poissons coffres Communiquer : Élabore ou remplis un tableau de comparaison (Fiche 49-2) ; Réalise un dessin montrant les caractères communs ou compléter le dessin proposé (Fiche 49-3). Fiche 49-2 : Tableau d aide à la comparaison Fiche 49-3 : Dessin d un poisson coffre Dessin d un poisson coffre Notion construite : Ces deux poissons ont un corps semblable à une boîte ; Les nageoires pelviennes sont absentes ; La nageoire dorsale est à l arrière et en face de la nageoire anale. L œil est haut sur la tête et la bouche charnue se situe du côté ventral : C est la forme caractéristique de la famille des poissons coffres. Les deux individus sont tachetés mais ils n ont pas les mêmes couleurs. Hypothèse : on pourrait penser que ce sont deux espèces différentes. Les scientifiques pensent que ces poissons appartiennent à la même espèce : explique comment tu pourrais faire pour tester leur hypothèse ; Conséquence à vérifier : s ils appartiennent à la même espèce alors ils doivent pouvoir se reproduire ensemble : proposition de les placer ensemble dans un même aquarium Investigation : recherche documentaire sur les poissons coffres pintades Sur le site de vie Océane : Notion construite : chez certaines espèces, le mâle et la femelle ne présentent pas les mêmes colorations du corps. En fait, les deux poissons coffres appartiennent bien à la même espèce, le coffre pintade, le mâle est plus coloré que la femelle. Autre exemple : les poissons perroquets, de plus ils changent de sexe en vieillissant, ils deviennent mâles (Fiche 50) Quand les poissons deviennent grands Fiche 50 : Quand les poissons perroquets sont différents Chez de nombreuses espèces, les juvéniles présentent une coloration et une forme différente de l adulte. Le cas de l Ange empereur est remarquable. Ce poisson territorial attaque ses congénères qui s aventurent sur son domaine. Avec sa robe différente, le jeune passe inaperçu aux yeux de l adulte évitant ainsi son agressivité. Fiches pédagogiques Réserve Naturelle Nationale Marine de la Réunion Vie Océane- Rectorat de La Réunion