Dossier d'éveil scientifique

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1 Dossier d'éveil scientifique ocâ/j/ FORÊT MER ~~~~ MARE Energi~ ~SOI"''' PHYTOPLANCTON +

2 ÉCOSYS-ENS- 2 Structure du dossier enseignant Les outils de base pour comprendre de quoi on parle 3-4 Les écosystèmes en milieux aquatiques 5 Les océans et les mers 5-9 Les eaux douces 10 Fleuves et rivières 11 Mares et étangs 12 Forêts D'autres écosystèmes et chaines alimentaires locales viendront s'ajouter au dossier. Un cahier d'activités pour les élèves accompagnera le dossier.

3 ÉCOSYS-ENS- 3 Les outils de base pour comprendre de quoi on parle A. La notion d'écosystème Du grec: oikos = maison, habitat + suste(è)ma = assemblage, ensemble. C'est l'ensemble des interactions dans un milieu constitué: - des divers organismes vivants: animaux, végétaux, bactéries, champignons... - des conditions climatiques: soleil, humidité, gel... - de la constitution du milieu physique: terre, roche. En fait, un écosystème peut être étudié au niveau d'un mètre carré de jardin ou au niveau d'un océan. B. La notion de communauté ou de biocénose Du grec: bios = vie + koinos = commun Toutes les populations d'êtres vivants occupant un milieu donné forment une communauté. À l'intérieur de celle-ci, on distingue généralement deux types de relations: - les relations biotiques qui s'établissent entre les individus de même espèce ou d'espèces différentes: les moutons se déplacent en groupes, l'oiseau mange le ver de terre. - les facteurs abiotiques tels que le climat, la qualité chimique des eaux...qui créent des conditions de vie auxquelles les communautés doivent s'adapter. Maintenir un écosystème en équilibre demande des ajustements incessants de ces relations. C. La notion de biotope Du grec: bios = vie + topos = lieu, endroit C'est le milieu dans lequel évoluent les êtres vivants. D. La notion de biomasse Du grec: bios = vie + maza = bloc C'est la masse totale des êtres vivants d'un milieu donné. Elle est mesurée par unité de surface pour le milieu terrestre et par unité de volume pour le milieu aquatique. ~... Les spécialistes estiment que les animaux (le petit carré noir) occupent seulement 1% du milieu terrestre. Les spécialistes estiment que les poissons, les crustacés et les mammifères marins occupent seulement 5% du milieu océanique.

4 ÉCOSYS-ENS- 4 E. La notion d'habitat écologique Du grec: oikos = maison, habitat + logos = discours L'ensemble des interactions entre un animal et son milieu définit un habitat écologique. Ainsi le ver de terre vit dans le sous-sol des jardins, des forêts, des champs... Le lapin dans son terrier...l'interdépendance apparait clairement et fait prendre conscience de la fragilité du fonctionnement d'un écosystème. F. La notion de chaine trophique ou alimentaire Du grec: trophè = nourriture Dans un écosystème, une des relations les plus importantes qui conditionne la survie est évidemment le besoin de se nourrir. Des organismes se nourrissant les uns des autres forment une chaine dans laquelle chacun se nourrit de celui qui le précède dans la chaine. Dans ce dossier, nous donnons quelques exemples simples de chaines dans les milieux des parcs et des jardins. Les éléments d'une chaine alimentaire LES PRODUCTEURS Ce sont eux qui produisent de la matière organique à partir d'une matière minérale et d'une source d'énergie. Ils constituent le premier maillon de la chaine car, sans eux, il n'y aurait pas de nourriture disponible pour les êtres vivants. Exemples: végétaux chlorophylliens, eaux, sels minéraux... On les distingue par leur régime alimentaire: Les phytophages Les zoophages Les omnivores Du grec: Du grec: Du latin: phuton = plante + zoo = animal + omnis = tout + phagein = manger phagein = manger vorare = manger On les classe par niveau: LES CONSOMMATEURS Les végétariens qui absorbent les éléments nu- NIVEAU 1 tritifs fabriqués par les plantes. Exemples: vache, escargot... REMARQUE: On se base sur le régime alimentaire dominant car la plupart des animaux sont NIVEAU 2 en partie omnivores NIVEAU 3 (par nécessité ou...). Les carnivores (du latin carnis= chair + vorare = manger) qui mangent d'autres animaux. Exemples: brochet, chat... Les superprédateurs du sommet de la pyramide qui ne craignent aucun autre prédateur. Ils peuvent être omnivores. Exemples: renard, buse... LES DÉCOMPOSEURS Ce sont les organismes qui se nourrissent des matières mortes, animales et végétales, et les convertissent en matière minérale. Ils sont détritivores (Du latin: detritus= ordure + vorare= manger). Exemples: champignons, bactéries...

5 ÉCOSYS-ENS- 5 1.LES ÉCOSYSTÈMES EN MILIEUX AQUATIQUES Deux types d'environnements aquatiques contiennent des êtres vivants: I.A. Les eaux salées comme les océans et les mers Les plus grandes régions de vie aquatique sont les océans qui couvrent ± 71% de la surface de notre planète. C'est un réservoir capital de nourriture. Quelque espèces de plantes et d'animaux vivent dans les océans et les mers. Si les zones côtières ne représentent que 10% de l'environnement maritime, elles contiennent pourtant 90% de toutes les espèces. Dans les régions côtières, on rencontre aussi des zones humides, des zones de terre inondées gorgées d'eau salée comme les lagons, les marais... I.B. Les eaux douces D a. Les eaux courantes comme les fleuves, les rivières et les ruisseaux. D b. Les eaux dormantes comme les étangs et les mares. I.A. Les océans et les mers Si on sait qu'il y a des fonds marins à plus de 6000mètres, on sait aussi que pratiquement toute l'activité pour les circuits alimentaires se passe entre le niveau de la mer et la profondeur de 200 m. Voyons comment les scientifiques découpent les fonds marins I.A.1. Les zones de vie ZONE ÉPIPÉLAGIQUE Du grec: Les premiers mètres (± 10)sont appelés la zone euphotique. De 0 m à -100 m épi = au-dessus + (Du grec: eu = bien + photon = lumière). pelagos = de la mer. Zone privilègiée du phytoplanction*. ZONE MÉSOPÉLAGIQUE De -100 m à m Du grec: méso = moyen + C'est la zone du planction* et de la plupelagos = de la mer. part des animaux du necton*. ZONE INFRAPÉLAGIQUE Du latin: infra = sous C'est une zone très riche en espèces fort + du grec: pelagos = De -200 m à m de la mer. diverses. ZONE BATHYPÉLAGIQUE Du grec: On y trouve des espèces très spécifiques De -500 m à m bathus = profond + et des animaux de grandes tailles. pelagos = de la mer.. ZONE ABYSSOPÉLAGIQUE De m à m Du latin: abyssos = C'est la zone, encore peu connue, des esinsondable + du grec: pèces carnivores possédant des formes pelagos = de la mer. d'adaptation très efficaces.

6 ÉCOSYS-ENS- 6 1.A.1. LES ZONES DE VIE SCHÉMA Pour une question de clarté du schéma, une double échelle a été utilisée. Échelle A: 1cm = 50 m. Échelle B: 1cm = 1000m. NIVEAU DE LA MER ZONE GIQUE Z0Ii.E AfÉSOPÉLAG/QUE ê~~ ZONE INFRAPÉLAG/QUE Échelle B. ~~~

7 ÉCOSYS-ENS- 7 I.A.2. Les habitants des océans Un monde extraordinaire où toutes les formes possibles et imaginables coexistent de l'infiniment petit aux véritables géants... Ces êtres fantastiques sont divisés en deux catégories. LE PHYTOPLANCTON Du grec: phuton = plante Formé d'algues microscopiques et de bactéries. Leur taille varie de 0,001 mm à quelques mm. LE PLANCTON -.'llul l' "'. "or, ",--. ~~....,:'. ' ~~~-<:- Du grec: plangkton = qui erre au hasard. Appelé come cela parce que les organismes qui le composent ne sont pas capables de se déplacer par la nage. Remarque: La baleine à fanons se nourrit essentiellement de «krill» (terme norvégien) composé de petits crustacés transparents vivant dans les mers froides. LE ZOOPLANCTON Du grec: zoo = animal Formé d'animaux microscopique comme les larves, les méduses... Leur taille varie de quelques mm à plusieurs cm. LE PLANCTON existe aussi dans les eaux douces avec une constitution différente. LE NECTON Du grec: nektos = qui nage Formé de tous les animaux marins capables de se déplacer de façon autonome: les crustacés (crabe...), les mollusques ( poulpe...), les poissons, les reptiles ( tortue marine...), les mammifères marins ( baleine...).

8 ÉCOSYS-ENS- 8 I.A.3. LA CHAINE ALIMENTAIRE Les bulles ne contiennent que quelques exemples pris parmi les plus significatifs. ~SOIBire Énergie +- Azote, phosphore, C02 ensuspension dans l'eau ZOOPLANCTON CREVETTES MÉDUSES POISSONS CRABES ÉTOILES DE MER MOUETTES GOÉLANDS PHOQUES THONS REQUINS LOUTRES de me

9 ÉCOSYS-ENS- 9 I.A.4. Les ressources de plancton sont-elles constantes? Le graphique ci-dessous montre l'évolution de la disponibilité des deux types de plancton au cours de l'année. Il faut noter que la quantité de zooplancton est souvent supérieure à celle du phytoplancton ce qui explique la nécessité pour le zooplancton de chercher, à certains moments, d'autres types de nourriture comme des bactéries ou encore des déchets organiques résultant de la décomposition d'animaux, voire même la solution radicale de la zoophagie. I.A.5. La règle des 10% = mange Les spécialistes estiment que le passage d'un maillon de la chaine alimentaire au suivant demande 10 fois plus de nourriture à consommer. Le schéma ci-dessous montre le contenu des maillons. " !JO CIO 500 -" DO [kg de pohi.son.s mang~mrs,de plànctoflll,qu',onl au be,soin de: 100 kg de zoo plial'licttlln quionlëu ba&o!i iii da,:

10 ÉCOSYS-ENS Les eaux douces: les fleuves et les rivières 1.B. a. Les eaux courantes Le biotope des eaux courantes est constitué par les fleuves, les rivières, les ruisseaux. 1/est caractérisé par: D Un habitat On y trouve différents types de plantes depuis la berge jusqu'au milieu du cours d'eau. D Des populations végétales - Des plantes entièrement sous l'eau comme les algues. - Des plantes les pieds dans l'eau comme le jonc ou l'iris. - Des plantes terrestres qui poussent sur les berges comme l'ortie, l'aulne ou encore le saule. D Des populations animales - Des poissons comme la truite, le brochet, le goujon... - Des crustacés comme l'écrevisse. - Des amphibiens comme la grenouille, le crapaud, le triton... - Des mammifères comme le castor, la loutre... - Des insectes comme l'éphémère, la libellule, le moustique... - Des oiseaux comme le héron, le martin-pêcheur. 1/est influencé par: - Le climat - La géologie - L'ensoleillement - Les activités humaines 1/comporte quatre grands groupes d'acteurs - Les producteurs Le plancton et les plantes aquatiques qui produisent leurs besoins au départ de l'énergie solaire et des sels minéraux. -1 Les consommateurs Du niveau 1: les crustacés, les insectes... Du niveau 2: Les truites, les goujons, les grenouilles... - Les prédateurs Les canards, les loutres, les hérons, les canards Les décomposeurs Les bactéries qui se nourrissent des restes de la décomposition des animaux morts et produisent ainsi des sels minéraux qui servent à nouveau aux producteurs.

11 ÉCOSYS-ENS- 11 I.B.a.1. Schéma de l'écosystème de la rivière Décomposeurs Champignons, bactéries... Canards, loutres, hérons, brochets... Consommateurs Niv.2 Truites, goujons, grenouiiies... Consommateurs Niv.1 Crustacés, insectes: libellules, éphémères... Producteurs Niv.2 Plantes aquatiques, algues, plancton Producteurs Niv.1 TERRE Substances minérales

12 ÉCOSYS-ENS- 12 I.B.b. Les eaux dormantes Le biotope des eaux dormantes est constitué par les étangs, les marais, les mares. On peut pratiquement reprendre les caractéristiques des eaux courantes en tenant compte toutefois du caractère nettement plus réduit des espaces occupés, tout au moins pour les étangs et les mares. Nous avons pris la mare comme exemple des eaux dormantes parce qu'il en existe beaucoup, parfois même dans les écoles, et qu'elles permettent quantité d'activités fort appréciées des élèves dès la maternelle. I.B.b.1. Schéma de l'écosystème de la mare CANARD A.l. L'ANIMAL I7b CRAPAUD A.2. L'ANIMAL 15b

13 ÉCOSYS-ENS- 13 II. L'ÉCOSYSTÈME DE LA FORÊT La forêt est un ensemble dense d'arbres et de sous-bois couvrant une vaste étendue. Dans sa chaine alimentaire, on peut répartir les êtres vivants en trois catégories selon leur fonction dans la nature. En forêt, les chaines alimentaires sont complexes car elles font intervenir un grand nombre d'acteurs qui se contrôlent mutuellement. En fait, le modèle simplifié de la chaine alimentaire correspond assez mal à la réalité où les relations entre les êtres vivants sont multifactorielles. On parlera plutôt de réseaux trophiques. LES CONSOMMATEURS Les carnivores et les herbivores. ~, LES PRODUCTEURS Les végétaux, les sels minéraux... Tous les organismes qui transfor- LES DÉCOMPOSEURS ment les corps en décomposition pour fabriquer la matière organique. La mort des producteurs et des consommateurs entraine le retour au sol d'une grande quantité de matière constituant la litière qui sera décomposée en humus par les décomposeurs dont le lombric est un bon exemple. Le déséquilibre provoqué par l'homme...danger! En réduisant les forêts, l'homme a privé certains animaux de leurs ressources premières...lls sont alors réduits à disparaitre, à s'adapter ou à émigrer dans des milieux plus accueillants...ce qui risque de déséquilibrer ce nouveau milieu!

14 ÉCOSYS-ENS- 14 Il.1. Schéma de l'écosystème de la forêt VÉGÉTAUX CHAMPIGNONS

15 LA RELATION "SE NOURRIT DE..." ÉCOSYS-ENS- 15