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La Planète Revisitée : Expéditions Papouasie Nouvelle-Guinée :: La respiration des animaux du récif corallien
La Planète Revisitée : Expéditions Papouasie Nouvelle-Guinée
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LE VOLET PÉDAGOGIQUE
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- Initiation à la classification
du vivant
- Réaliser un herbier à partir
d’algues marines
La respiration des animaux
du récif corallien
- Le trajet d’un échantillon
d’algue : du terrain à
l’herbier national
Approche croisée géographie, Chimie et SVT
- La dérive génétique illustrée
à partir d’une comparaison
entre populations humaines
Niveau Primaire cycle 3, collège 6° et 5°
- Influence des épaves sousmarines sur le milieu
- De fausses forêts vierges
en Papouasie ?
- Répartition des faunes
actuelles et mobilité des
masses continentales
Récif corallien de la barrière de Hyehen
- Influences des exploitations
minières sur l’environnement
- Identification des couleurs
chez les Papous
- Des coraux multipliés ou les
reproductions des coraux
- L'implication des zoos dans
la conservation des espèces
animales de Papouasie
Nouvelle-Guinée
- La respiration des animaux
du récif corallien
- Le devenir d’un spécimen
de mollusque récupéré lors
de l’expédition
- Mode de vie amphibie en
milieu équatorial
- Mallette pédagogique
- Collection de photographies
- Concours
- Congrès des élèves
[© Sébastien Faninoz]
Objectifs :
En partant de l’exemple du récif de corail, il est possible de localiser les zones de
récifs à différentes échelles, de montrer la composition de l’eau de mer et ses
variations, de préciser les conditions particulières de cet environnement, d’aborder la
notion de respiration et la répartition des espèces selon leur besoin en dioxygène, de
montrer l’impact des activités humaines sur cet environnement.
Contexte :
Le récif corallien est un milieu particulier, une grande diversité d’êtres vivants y est
inféodée. Une approche géographique et chimique permet de voir les conditions
particulières de ce milieu pour ensuite comprendre comment respirent les animaux qui
y vivent. Les animaux des récifs coralliens de Papouasie-Nouvelle-Guinée possèdent
des organes respiratoires qui leur permettent d’extraire le dioxygène présent dans le
milieu : dans l’eau ou dans l’air. Certaines espèces n’extraient pas le dioxygène du
milieu qu’ils occupent principalement (comme les serpents par exemple), ceci
s’explique par les histoires évolutives propres de l’espèce. Documents :
Doc 1 : Les récifs coralliens de Papouasie
- Correspondant pédagogique
- Formations
- Liens utiles
- Le coin des élèves
FORUM
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PRESSE
MÉCÈNES
PARTENAIRES
LA PLANÈTE REVISITÉE
MADAGASCAR 2010
MOZAMBIQUE 2009
SANTO 2006
LETTRE D'INFORMATION
Carte des récifs coralliens dans le monde
Carte de la répartition des récifs coralliens dans le monde [auteur Thierry magniez]
Les récifs coralliens sont situés le plus couramment dans la ceinture intertropicale,
entre le Tropique du Cancer au Nord (23°26' N) et le Tropique du Capricorne au Sud
(23°26' S).
Carte du triangle de corail
Carte du “triangle de corail” (en bleu clair) [auteur: Devil m25]
Le « triangle d’or » ou « triangle de corail » est une zone géographique comprenant
les eaux entres les Philippines au Nord, Bali (en Indonésie) au Sud-Ouest, et les iles
Salomon au Sud-Est. La mer de Bismarck, au Nord de la Papouasie Nouvelle Guinée
est donc au cœur de ce triangle. Cette région marine est considérée comme la plus
riche en espèces au monde, et contient plus de 600 espèces de coraux de récifs
(équivalent à 76% des espèces de coraux connus dans le monde).
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Image satellite de récif dans la région de Madang
Photographie satellite du récif à 5 kilomètres au nord de Madang, image utilisée par
le volet marin pour définir les zones de collecte. Doc 2 : Le récif, un milieu aux conditions particulières
Composition chimique de l’eau de mer des côtes atlantiques de la France
Conditions physico-chimiques du récif : L'eau du récif est un élément très complexe et très stable dans le temps où la
moindre variation chimique ou physique peu être fatale à l'ensemble du récif.
Température : pour que les barrières de corail puissent se développer la
température de l’eau doit être comprise entre 20° et 29°C.
Profondeur : entre 0 et 50 mètres, enfin les coraux ont besoin d‘une luminosité
importante ce qui nécessite une eau limpide et peu profonde.
Agitation : Les coraux comme tous les êtres vivants ont besoins d’oxygène pour
respirer et de nourriture. Comme ils sont fixés, c’est le mouvement de l’eau qui leur
apporte ce dont ils ont besoin. L’agitation ne doit pas être trop importante afin de ne
pas endommager les colonies. Mais si les eaux sont trop calmes, alors les coraux
manquent d’oxygène et se retrouvent recouverts par les particules sédimentaires.
L’hydrodynamisme joue sur la forme des coraux : c’est ainsi que dans la zone de
déferlement ce sont les coraux massifs plus résistants qui dominent.
Sédiments : Substrat : les coraux s’installent sur un support solide et stable dans la durée pour
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éviter l’écrasement ou l’enfouissement des colonies.
Salinité : la diminution de la teneur en sel est très mal tolérée par les coraux. La
salinité moyenne pour les eaux marines est de 35 g/ L et le maximum supporté est de
40 g/L.
Turbidité du milieu : La turbidité de l’eau, c'est-à-dire la quantité de particules en
suspension dans l’eau diminue l’éclairement. Si les grains en suspension dans l’eau
sont assez gros, ils vont user les colonies coralliennes (abrasion). Si les grains sont
fins, ils vont se déposer et étouffer les polypes.
Ph : Les valeurs normales vont de 8.2 à 8.5, les extrêmes de 7.6 à 9. Des variations
sont possible entre la nuit et le jour : la nuit, par arrêt de la photosynthèse, il peut
descendre à 8, et la journée remonter à 8,4.
le climat tropical est composé d’un été austral ou les températures sont les plus
fortes mais non sans l’apparition des cyclones tropicaux réguliers dans ces régions et
d’une saison des pluies ou les précipitations sont au plus fort.
Pollution : qui doit être au niveau de traces, car le corail n'a qu'une très faible
tolérance à la pollution. On peut prendre comme exemple, les nitrates qui sont
produits par les bactéries qui décomposent les matières organiques. Un taux de 20
ppm est fatal pour la plupart des coraux mais les poissons peuvent supporter plus de
50 à 100 ppm.
Graphique de l’éclairement en fonction de la profondeur du milieu
Graphique du recouvrement corallien en fonction de la profondeur du milieu
Blanchissement de corail
[© Hazel Oxenford]
Un des signes de détérioration des récifs est le blanchissement. Celui-ci serait
provoqué par le réchauffement des eaux, la forte sédimentation et la pollution marine
qui entraînent l’acidification de l’eau et la disparition des zooxanthelles, ces
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minuscules algues qui vivent en association avec les coraux. Ne pouvant vivre sans
ces algues, les coraux deviennent blancs puis meurent. On estime que près de 60 %
des récifs coralliens du monde sont en danger en raison des activités humaines
(pollution, changements climatiques, techniques de pêche nuisibles, etc.).
Les vagues de réchauffement des eaux de 1996 et de 1998, provoqué par une
anomalie du phénomène El Niño, ont touché 16% des coraux selon le réseau mondial
de surveillance des récifs. Aujourd’hui 6,4% de ces récifs touchés ont totalement
récupéré ou sont en cours de rétablissement. Après le blanchissement des coraux,
ceux-ci sont colonisés par des algues, et Il faut plus de 15 ans pour qu’un récif
retrouve un état proche de son état initial. Commentaire tiré du livre de Pascal Joannot Nouvelle Calédonie, Terre de corail
Doc 3 : Le corail respire
Corail Pavona maldivensis
[© Sébastien Faninoz]
Corail Acroporidae Acropora sp.
[© Sébastien Faninoz]
Importance des zooxanthelles dans la respiration des coraux :
La densité de Zooxanthelles peut être extraordinaire, avec des densités variant
généralement entre 1 000 000 et 5 000 000 algues unitaires par cm2 dans les tissus
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des coraux durs
Les coraux hermatypiques qui sont ceux qui construisent les récifs contiennent des
algues unicellulaires, les zooxanthelles, à des densités de l’ordre de 1 millions de
cellules par cm2. Ces algues ont besoin de lumière pour la photosynthèse. Elles
utilisent alors le gaz carbonique dissous dans l’eau de mer, l’azote et le phosphore
minéral pour fabriquer de la matière organique qui sera utilisée par le polype. Les
zooxanthelles vivent dans l'endoderme des polypes des coraux. Comme les plantes,
elles produisent par photosynthèse des sucres simples et de l'oxygène qui sont utilisés
par les coraux et permettent la production du carbonate de calcium, en contre partie
le corail fournit du dioxyde de carbone aux zooxanthelles. Les pigments des
zooxanthelles sont à l'origine de la couleur des coraux.
La photosynthèse réalisée par les zooxanthelles produit un dégagement de dioxygène.
La concentration en dioxygène des eaux chaudes est peu élevée du fait de sa faible
solubilité qui, de plus, diminue avec la température. L'approvisionnement en
dioxygène, nécessaire à la respiration du polype est alors facilité.
En déplaçant l’équilibre des carbonates, elles facilitent la précipitation du carbonate de
calcium, base du squelette des coraux (la calcification).
Les zooxanthelles éliminent rapidement l’anhydride carbonique produit par le
métabolisme des coraux et qui dissous le carbonate de calcium. Ainsi les
zooxanthelles augmentent la production de calcaire qui peut-être dix fois supérieure à
celles des coraux démunis d'algues.
Schéma des échanges respiratoires des coraux récifaux
Texte des échanges respiratoires ces les coraux récifaux :
Les coraux sont des animaux constitués uniquement de deux couches de cellules :
une couche externe (l’ectoderme), et une couche interne (l’endoderme). Le transfert
des deux gaz, le dioxygène de l’eau vers la cellule et le dioxyde de carbone de la
cellule vers l’eau de mer, s’effectue par diffusion à travers la membrane cellulaire. Les
molécules vont toujours de l’endroit où elles sont le plus concentrées vers l’endroit où
elles le sont le moins.
Doc 4 : Le serpent « à la tête de tortue » de la mer de corail
Comme les serpents ayant une vie terrestre, arboricole ou souterraine, les serpents
qui vivent en mer ont des poumons et doivent revenir régulièrement à la surface pour
respirer. Chez presque toutes les espèces de serpents, le poumon gauche est atrophié
et le poumon droit est lui hypertrophié. Chez les serpents marins, celui-ci est encore
plus développé que chez les espèces terrestres, et s’étend sur toute la longueur de
leur corps. La partie supérieure du poumon est consacrée à la fonction respiratoire,
mais la partie inférieure de celui-ci leur sert à contrôler leur flottabilité. Le serpent « à tête de tortue » est répandu dans les eaux peu profondes des lagons
de la mer de corail. Il passe toute sa vie en mer, et près du fond où il se nourrit
d’œufs de poissons, sauf lors des remontées à la surface pour respirer.
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Serpent à "tête de tortue" marin
Un serpent à "tête de tortue" marin (Emydocephalus annulatus) venant respirer à la
surface. [© Sébastien Faninoz]
Doc 5 : La murène léopard dans les récifs
Murène léopard
Murène léopard (Gymnothorax javanicus) [© Albert Kok]
Chez ces animaux, les branchies sont des organes spécialisés qui permettent les
échanges gazeux entre le sang et l’eau. Les branchies sont fortement vascularisées,
les échanges gazeux se font donc entre le sang contenu par ces vaisseaux sanguins
très fins et l’eau qui traverse les branchies. Le poisson fait passer l’eau riche en
dioxygène par les branchies en sens unique et en deux temps : il ouvre la bouche, les
ouïes (l’opercule recouvrant les branchies) closes, pour faire rentrer de l’eau chargée
en dioxygène, puis ferme la bouche et ouvre les ouïes par lesquels s’évacue l’eau
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appauvrie en dioxygène et enrichie en dioxyde de carbone. La murène doit continuellement ouvrir et fermer la bouche pour faciliter la circulation
de l’eau riche en dioxygène vers les branchies, ce qui lui donne un air faussement
agressif. L’eau appauvrie en dioxygène et enrichie en dioxyde de carbone est évacuée
ensuite via les ouïes vers le milieu extérieur. La murène léopard passe la plupart de
son temps dans les crevasses du récif à guetter des proies potentielles (surtout des
poissons et des crustacées). Compétences pouvant être mise en œuvre : Cycle 3 de primaire :
Sciences expérimentales et technologiques : La matière, mélanges et solutions
Les êtres vivants dans leur environnement
Géographie : lire une carte, étude d’une zone touristique
Collège :
SVT 5°, Respiration et occupation des milieux de vie
Objectifs scientifiques : Il s’agit :
- d’établir l’unité de la respiration ;
- de mettre en relation la diversité des appareils et des comportements respiratoires
avec l’occupation des milieux ;
- de mettre en relation la répartition des organismes vivants avec les conditions de la
respiration ; Objectifs cognitifs : La diversité des appareils et des comportements respiratoires
permet aux animaux d’occuper différents milieux. Chez les animaux les échanges
gazeux se font entre l’air ou l’eau et l’organisme par l’intermédiaire d’organes
respiratoires : poumons, branchies, trachées.
SVT 6°, Caractéristiques de l'environnement proche et répartition des êtres vivants
Bibliographies indicative :
Site internet sur la physiologie : http://coproweb.free.fr/pagphy/frindex.htm
Les serpents marins de Nouvelle Calédonie. IRD éditions. Ivan Ineich et Pierre
Laboute.
Schémas de branchies d’un poissons osseux. Source : www.biodidac.bio.uottawa.ca
Schéma
et
photographie
www.biodidac.bio.uottawa.ca
de
coraux
récifaux.
Provenance
:
Sur le corail : Nouvelle Calédonie, Terre de corail. De Pascale Joannot, Editions Maison
de la Nouvelle Calédonie/ Solaris
L’océan, le climat et nous, un équilibre fragile ? Editions Le pommier et Universcience
http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/f/fiche-article-des-serpents-sous-la-mer21760.php
CONTACT | CRÉDITS |
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