III - La naissance et la croissance des chenilles
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L'élevage du Philosamia ricini. -----------------------------------------------------Avertissement I - Des objectifs pour la classe Des objectifs notionnels : Des compétences et des attitudes Particularités pour réaliser des observations et expériences La situation d’entrée II– Les œufs – l’incubation Connaissances et observations III - La naissance et la croissance des chenilles Connaissances et observations Conseil d’élevage Connaissances et observations possibles. IV - La Nymphose Connaissances et observations Conseil d’élevage Activités Problèmes possibles IV – L’émergence du papillon – L’accouplement VI – La nutrition des chenilles Problème : Observation de la nutrition VII – L’installation Traces écrites VIII – Durée du cycle IX – Classification X – Bibliographie et document pour la classe Des ouvrages Des sites IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 1 Avertissement Contrairement à Philosamia cynthia ( Drury, 1773) auquel il ressemble et qui a deux générations par an, il n’y a pas de diapause nymphale chez l’espèce qui nous intéresse et nous pouvons avoir jusqu’à 5 générations de Philosamia ricini dans l’année. L' élevage du Philosamia ricini est une expérience originale qui permet d'observer sur une période relativement brève un cycle complet de vie allant de l'éclosion des oeufs à la ponte de la génération suivante. Il est peut être le papillon le plus facile à élever en classe. La démarche d’apprentissage s’appuie sur celle décrite dans les dossiers consacrés aux vers de farine ou aux grillons. I - Des objectifs pour la classe Des objectifs notionnels : - Etre capable de nommer et de décrire les stades de développement d’un animal. Etre capable de décrire et de reconnaître une chaîne ou un réseau alimentaire. Etre capable de nommer et de décrire l’adaptation d’un être vivant à son milieu. Etre capable de nommer et de décrire la fonction de nutrition. Etre capable de nommer et de décrire la fonction de reproduction. Des compétences et des attitudes : - Echanger, argumenter Se documenter S’exprimer oralement ou par écrit Etre capable d’organiser des séries de données en tableaux ou en listes. - Etre capable de lire des diagrammes ou des graphiques. Emettre des hypothèses, se questionner. IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 2 Particularités pour réaliser des observations et expériences - Chenilles : elles ne ressemblent pas aux adultes et doivent se métamorphoser. - Fausses-pattes : en plus de leurs six vrais pattes, les chenilles ont des « ventouses » ou fausses pattes qui leur permettent de grimper aux branches. - Stigmates respiratoires : ce sont les orifices respiratoires situés tout au long du corps des insectes. Ils sont faciles à observer sur la chenille car ils sont repérés par des petits points noirs. - Chrysalide : toutes les chenilles font une chrysalide dans laquelle le corps se métamorphose entièrement. - Cocon : la chenille s’enferme dans un cocon de soie avant de se transformer en chrysalide. - Phéromones : ce sont les "odeurs" produites par la femelle pour communiquer et signaler sa présence au mâle. Il peut ainsi la retrouver même dans le noir complet. - Écailles : ce que l’on appelle la "poudre" des ailes de papillons sont en fait des écailles disposées comme les tuiles d’un toit et qui permettent au papillon d’avoir les ailes colorées/camouflées, de glisser sur l’air et de capter la chaleur du soleil pour les papillons de jour. - Ailes : au nombre de quatre, les ailes de ces papillons sont bien visibles car elles sont maintenues à plat lorsqu’ils sont au repos. Acquises avec la maturité sexuelle, elles sont absentes chez les larves. - Métamorphose = "changement de forme" : étape obligatoire pour passer de l’état de larve à celui de nymphe puis d’adulte. - Dimorphisme sexuel : c’est la différence entre les mâles et les femelles. Les femelles ont l’abdomen plus gonflé car il contient les œufs et les mâles ont des antennes plus larges pour percevoir les phéromones des femelles. - Développement indirect : c’est-à-dire que les jeunes ne ressemblent pas aux adultes. Leur aspect général changera au cours du développement grâce à une métamorphose complète du corps (concerne les insectes "holométaboles".) Extrait de : http://www.insectes.org/question/fiche_elevage.md?cle_elevage=54 IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 3 La situation d’entrée : Il est bien évident que l’on peut apporter les animaux sous n’importe quel stade. Toutefois l’entrée par des cocons présente différents avantages : - L’élevage des chenilles présente quelques risques de maladies qui déciment assez rapidement l’élevage. Le fait de commencer par les cocons, garanti à presque tous les coups une étape importante du cycle , l’émergence ( moment de la sortie du papillon de sa chrysalide - Les cocons peuvent présenter, surtout pour les jeunes enfants, une source de questionnements importante et susciter davantage l’intérêt. Ils ont un coté mystérieux non négligeable. Observation du cycle biologique du Philosamia ricini II– Les œufs – l’incubation Connaissances et observations Les œufs, de forme ovoïde avec une légère dépression latérale, mesurent environ 2mm et possèdent, au départ, une couleur jaune pâle qui change au fur et à mesure du développement de l’embryon pour devenir gris bleuté ( 48 heures avant éclosion, plus ou moins). La femelle, qui se déplace peu durant la ponte ; les dépose de façon sommaire, les uns à IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 4 coté des autres ou parfois en tas, les uns sur les autres, collés sur un substrat, telle une pyramide de 250 à 400 œufs. Les œufs seront disposés dans une petite boîte pendant une semaine, au sec, sur du papier Sopalin ou du papier filtre. Et n’ayez crainte pour ceux qui se décollent de leur support, ils sont toujours viables. 1 à 2 jours avant la future éclosion, quelques feuilles de troène apporteront l’humidité nécessaire. De 22 à 24 °C, il faut environ 8-17 jours d’incubation. Le taux d’éclosion est souvent important avec parfois plus de 95% de réussite et si l’on veut retarder la sortie des chenilles ; il convient de mettre les œufs au frais ( 15°C) mais pas au-delà de 8 jours car cela tuerai les embryons. III - La naissance et la croissance des chenilles Connaissances et observations La jeune chenille a une taille d’environ 4mm lorsqu’elle naît. Plus foncée que les stades suivants, elle est jaune tachetée de noir. Parfois l’œuf est entièrement dévoré après la naissance. Durant les premiers stades, elle a un comportement grégaire ( vie en groupe) et devient plus solitaire par la suite. La manipulation des jeunes chenilles est délicate. Il ne faut pas les saisir avec les doigts. Les enfants peuvent pour les changer prendre les feuilles sur lesquelles elles sont entrain de manger. Elles ne sont pas toxiques mais risquent d’être blessées au cours des manipulations. On peut aussi utiliser un pinceau propre qui n’a jamais servit pour les déplacer. Conseil d’élevage : - Séparer les chenilles en petits groupes dans des enceintes différentes, cela évite, en cas de contamination , de maladie cryptogamique de perdre tout l’élevage. IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 5 - Oter les excréments tous les jours, on pourra les laisser le week-end dans la classe s’ils n’entraînent pas une durée de plus de deux jours sans soins. - Utiliser de petites enceintes au cours des premiers stades. Cela facilite l’entretien. - L’élevage des chenilles peut se faire dans n’importe qu’elle boîte ou enceinte en plastique transparent du moment qu’il est nettoyé de tout produit toxique et qu’il est ventilé. Connaissances et observations possibles. La chenille apparaît parfois avec des reflets verdâtres ou bleutés. La couche poudreuse qui la recouvre se détache d’elle-même lorsqu’on manipule la chenille. La croissance des chenilles se fait par mues successives. Celles-ci restent accrochées sur les rameaux des branches en général. Il y a généralement cinq stades mais il peut arriver d’en observer six.. La croissance varie entre 43 et 8 à jours en fonction de la température et de l’hygrométrie. A la fin de sa croissance, la chenille IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 6 atteint 7 à 8 cm et pèse environ 6 g. Problèmes possibles : Quelle quantité de nourriture peut avaler une chenille ? Cette problématique est assez facile à résoudre car la nourriture est très vite dévorée, donc la perte en eau des aliments est négligeable. Les élèves peuvent peser les feuilles données et recommencer l’opération sur la nourriture restante 24 heures après, il leur suffira de diviser par le nombre de chenilles pour déterminer la masse de feuille ingurgitée par chenille et par jour. On pourra alors comparer à la masse de la chenille. Combien de temps mets-elle avant de se chrysalider ? Change-t-elle d’aspect au cours de sa croissance ? Activités à mettre en place - mesure de taille et masse de la chenille pour établir courbes, tableaux de croissance. On pourra faire des comparaisons d’une génération à l’autre. - prise de photos, dessins d’observation pour établir une sériation Qu’est ce que les petites peaux blanches laissées sur les branches ? Activité : La mue est assez rapide ; il y a donc peu de chance que l’on puisse observer une mue mais ce n’est pas impossible surtout si le nombre de chenilles est important et qu’elles soient toutes au même stade. L’observation de la mue va permettre d’affiner les hypothèses des enfants. En effet, il est relativement facile, compte tenu de sa couleur de son aspect, de faire le lien entre la chenille et l’enveloppe restante. Avec des cycles 2 il ne sera peut être pas utile d’insister si les élèves ne font pas le lien malgré tout. L’objectif pour eux, sera surtout de se rendre compte de la métamorphose complète de l’animal. IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 7 IV - La Nymphose Connaissances et observations La larve , cesse de s’alimenter peu de temps avant de tisser son cocon. Elle s’attache et tisse un cocon nymphal de couleur crème, généralement sur les branches ou dans les angles de l’enceinte d’élevage. Elle peut aussi utiliser des feuilles, des morceaux de papier essuie tout. La période nymphale dure 10 à 30 jours ou même davantage. On peut retarder les sorties des adultes en mettant leur cocon dans un lieu frais ( 15°C). Conseil d’élevage : Lorsqu’il y beaucoup de chenilles, certaines ont tendance à tisser leur cocon par-dessus celui des autres en empêchant ainsi toute sortie future les autres papillons. Pour éviter ce type de pertes, il est conseillé, (attendre 4 ou 5 jours) de détacher ou découper les cocons agglomérés ( sans blesser les chrysalides) en ne touchant que les parties soyeuses. Il suffira par la suite de repiquer à l’aide de punaises les cocons sur les parois de l’enceinte ou sur un morceau de carton. Faire attention à ne pas piquer dans la chrysalide. Activités : - Descriptions par écrit ou oral du phénomène de tissage. - Prise de photos successives Problèmes possibles : IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 8 - Qu’y a t-il à l’intérieur du cocon ? Activités : Il est possible d’ouvrir la soie sans blesser l’animal . Il est préférable que se soit le maître qui réalise l’opération. Les enfants pourront constater ainsi que l’animal a fait une peau qui s’est durci. La transformation se passe à l’intérieur. Pour les jeunes enfants du cycle I, ils ne font pas forcément le lien avec le papillon ; il sera intéressant de leur faire formuler des « hypothèses ». On constatera que le cocon de soie sert de protection contre les prédateurs, les petits parasites. - Comment est fait le cocon ? En quelle matière? Le fil peut être légèrement déroulé en le trempant dans l’eau tiède. On pourra le comparer au fil de couture. Avec des cycles II et III, une recherche ou une lecture documentaire sur les magnaneries de vers à soie permettra de faire le lien avec le bombyx du mûrier qui est de la même famille que le Philosamia. Texte extrait de : http://www.univ-pau.fr/~degreg/barthou_bm/index.htm ------------------------------------------------------------------------------------ Historique Les premières routes de la soie On raconte que vers 2690 avant JC , l'épouse de l'empereur chinois Hoang-Ti prenait le thé sous les ombrages. Voulant retirer un cocon tombé dans sa tasse, elle en saisit un fil qui n'en finissait pas de se dérouler. C'est ainsi qu'on aurait découvert la soie ... Pendant de nombreux siècles, l'élevage du ver à soie (appelé sériciculture) existe uniquement en Chine. La soie sort de Chine au 2ème siècle avant JC (ce sont les tissus de soie qui sortent du pays, mais pas les secrets de fabrication). Des tribus nomades menacent les chinois. Pour obtenir la paix, les chinois leur offrent très souvent de magnifiques cadeaux, en particulier des tissus de soie. Les nomades échangent ces tissus avec d'autres populations installées plus à l'Ouest. Ainsi, petit à petit, par des échanges, les tissus de soie arrivent jusqu'en Italie. ~~~~~~~~~ IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 9 Au 1er siècle avant JC, s'organise la "route de la soie" . Au début c'est un voyage terrestre . Au 2ème siècle après JC , on passe aussi par la mer , à partir du Golfe Persique. A partir du 12ème siècle , on trace d'autres routes à travers les steppes d'Asie (en particulier le vénitien Marco Polo qui fait le voyage par le Turkestan et le désert de Gobi de 1271 à 1275) . Au 14ème siècle, tous ces voyages et ces échanges s'arrêtent plus ou moins. En Europe, il y a une grave épidémie de peste (1348) ; en Asie, il y a des guerres. A la fin du 15ème siècle, en 1498, un navigateur portugais, Vasco de Gama, contourne l'Afrique pour la première fois pour arriver aux Indes. A partir du 16ème siècle, les voyages se font par là. Les chinois ont longtemps gardé le secret de fabrication de la soie. Ils punissaient de mort ceux qui vendaient des oeufs à des étrangers. Malgré cela , des oeufs ont été vendus en fraude à d'autres peuples. La soie valait cher, très cher, plus cher que l'or. Tous les peuples qui ont réussi à avoir des oeufs et qui se sont mis à élever des vers et à fabriquer de la soie, ont essayé de garder le secret de fabrication. Mais ... Le secret de fabrication arrive en Europe (Italie) entre le 12ème et le 14ème siècle. Henri IV et l'élevage du ver à soie en France Au début du 16ème siècle, on tisse de la soie en France, mais pour cela on achète le fil de soie à d'autres pays. A la fin du 16ème siècle, le roi Henri IV veut que la France produise elle-même le fil de soie. Il encourage la culture du mûrier et l' élevage du ver à soie. Il fait planter 400 000 mûriers dans le Sud de la France (notamment dans la région de Lyon). De grandes régions du Sud de la France s'enrichissent grâce à l'élevage des vers à soie. Tout le monde en fait, le pays se couvre de mûriers, de magnaneries (bâtiments où sont élevés les vers à soie ; le mot magnanerie dérive du terme magnan , nom provençal du bombyx du mûrier) et de moulins pour le moulinage. La soie rapporte plus d'argent que n'importe quelle autre culture. Cela dure jusqu'au milieu du 19ème siècle. Vers 1850, une maladie frappe les élevages de vers à soie. L'épidémie touche toutes les régions. C'est la pébrine. Les chenilles prennent une couleur grise, couleur de poivre. Pasteur essaie de comprendre et de trouver un remède à la maladie des vers à soie, mais l'épidémie est trop grave. A cette époque beaucoup de sériciculteurs ont acheté des oeufs sains au Japon, d'abord IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 10 clandestinement, puis légalement à partir de 1866. Le Japon était un pays qui venait de vivre pendant 200 ans complètement séparé du reste du monde. Aucun étranger n'était autorisé à débarquer dans ce pays. Si un japonais quittait son pays, il n'était pas autorisé à y revenir. Si pendant 200 ans personne n'était arrivé à entrer dans les îles japonaises, aucune maladie n'y était entrée non plus. En 1853, une flotte moderne de bateaux à vapeur de l' armée américaine entre au Japon et les Japonais sont obligés d'accepter d'ouvrir leur pays aux étrangers. A partir de 1866, le Japon autorise la vente de ses oeufs aux étrangers. A partir de 1869, l'ouverture du canal de Suez permet d'aller au Japon en 20 jours seulement. Malgré l'achat des oeufs japonais, les élevages de vers à soie en France vont presque tous disparaître à partir de cette époque. Actuellement, c'est en Chine que les fabriquants français de vêtements de soie s'approvisionnent en fil. --------------------------------------------------------------------------------------- IV – L’émergence du papillon – L’accouplement La sortie du papillon est souvent impressionnante. Ainsi, par exemple, une femelle met environ 2 minutes et demi pour sortir de son cocon et 10 minutes pour déployer ses ailes et encore au moins une heure pour les sécher. L’envergure des adultes varie de 90 à 100 mm. La femelle est un peu plus grande que le mâle et a un corps également plus volumineux que celui-ci. Le mâle possède des antennes plus larges que celles des femelles. Les colorations des adultes sont assez variables, plus ou moins foncées avec des dominantes marrons et grises. Le papillon vit entre 3 et 15 jours, ses pièces buccales sont atrophiées et il ne peut s’alimenter. Il survit grâce aux réserves de graisses qu’il a accumulées lorsqu’il était sous la forme d’une chenille. Les femelles vivent plus longtemps que les mâles. Si les femelles ne sont pas fécondées, elles finissent par pondre tout de même mais les œufs ne seront pas viables. L’accouplement intervient 12 à 24 heures après la sortie de la chrysalide et dure 4 à plus de 48 heures. Les mâles sont attirés par les phéromones des femelles ( voir texte extrait de site dans documents annexes). Il utilise ses antennes pour percevoir les phéromones et localiser la femelle. IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 11 Dans la nature les papillons de sa famille en font tous autant. Ils peuvent parfois parcourir plusieurs kilomètres pour retrouver les femelles. La parade nuptiale est simple. Le mâle s’approche de la femelle en battant des ailes, la femelle ne fait rien. Il tente d’accrocher ses pièces génitales à celles de la femelle et en général, au bout de quelques minutes, ils s’accouplent. Les mâles peuvent s’accoupler plusieurs fois dans leur vie. La différence d’age entre chaque sexe ne peut excéder 2 ou 3 trois jours pour avoir des accouplements effectifs. Les œufs sont généralement pondus la première nuit après l’accouplement. Remarque : les mâles, dans des petits bacs s’épuisent moins vite. VI – La nutrition des chenilles Seule la chenille se nourrit. On peut lui donner différentes plantes, du troène, des feuilles de ricin, des feuilles d’Ailantes, du fusain, du laurier-cerise. La facilité est, bien entendu, de la nourrire au troène que l’on trouve partout et en toute saison. Problème : IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 12 Que mange la chenille ? Il est difficile de faire une réelle expérimentation en laissant des enfants travailler sur leurs seules hypothèses. Cette solution risque d’engendrer rapidement la mort des animaux. Il est toutefois plus raisonnable de proposer la nourriture de base et de tester en parallèle d’autres végétaux (sans produits toxiques). On pourra sans risques, tester exclusivement, pendant 24 heures, une plante seule ce qui permettra de la nourrire aussitôt avec du troène si l’expérience n’est pas concluante. Observation de la nutrition Avec une chenille qui passe son temps à manger, on a tout le temps de l’observer. Il sera possible de voir les mouvements des mandibules. On pourra faire le lien avec les autres pièces buccales des insectes en utilisant des documents appropriés ( voir dans généralités sur les insectes – document du même nom) VII – L’installation Pour les chenilles, au cours des premiers stades, il n’est pas nécessaire d’avoir des enceintes très sophistiquées. Il est utile que les élèves puissent observer les animaux et que ceux –ci aient suffisamment de place et d’aération. IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 13 Les plantes sont placées dans un récipient contenant de l’eau afin qu’elles ne sèchent pas trop vite. On prendra soin de fermer le bocal par un plastique ou un tissu afin que les jeunes chenilles ne se noient pas . Par contre, au cours du dernier stade, il sera bon de placer les chenilles dans l’enceinte où elles vont pouvoir tisser leur cocon. Cette enceinte peut être construite en bois ou en verre avec les aérations de grillage assez fin en plastique ou tulle. Ils doivent empêcher les chenilles de s’évader. Si on ne dispose pas de ce matériel, il est tout à fait possible d’utiliser un grand carton de transport et de couvrir l’ouverture d’un plastique transparent en le maintenant par du scotch. Quelle que soit la cage choisie, elle devra comporter des surfaces rugueuses afin que les papillons puissent s’y accrocher facilement pour faire sécher leurs ailes au moment de l’émergence. Si c’est un aquarium qui a été retenu, il faudra placer des morceaux de carton ou d’essuie-tout sur les trois parois. Traces écrites Elles sont multiples et présentes tout au long de la démarche. La trace synthétique peut être le cycle complet de l’animal associé au vocabulaire découvert. (voir document dans dossier) IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 14 VIII – Durée du cycle C’est une durée approximative du cycle de vie du Philosamia ricini dans des conditions optimales d'élevage (23 à 25°C, alimenté sur troène) : - incubation de l’œuf : 10 à 12 jours - vie de la chenille : environ 1,5 mois en effectuant 5 stades larvaires notés L1 à L5 L1 : 5 à 6 jours L2 : 7 à 8 jours L3 : 7 à 8 jours L4 : 4 à 5 jours L5 : 12 à 15 jours - chrysalide dans le cocon : 25 jours - adulte : 7 à 10 jours - Durée approximative du cycle de vie : 2,5 à 3 mois, soit 4 à 5 générations dans l'année. IX – Classification Règne ............................ Animal Embranchement ............Arthropodes Classe ............................Insectes Sous classe ....................Ptérygotes Ordre ............................Lepidoptera Famille ..........................Attacidae Genre ............................Philosamia Espèce ...........................ricini IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 15 X – Bibliographie et document pour la classe Des ouvrages - "Quand la chenille devient papillon" Enseignant Magazine. Mai-juin 1997. 1 page DU PREY, O, 1997.revue « Phyllie », Emmanuel Delfosse, 1999 Elevage des papillons et de leurs œufs, chenilles et chrysalides, Robert Guilbot, BOUBEE Réaliser des petits élevages, J&J Dournaud, Bordas Revue : Insectes n°21, 2002 Des sites - www.ac-nancy-metz.ien.briey2/pédagogie/sciences www.univ-pau.fr/univ-pau.fr/~degreg/barthou_bm/index. http://www.insectes.org/question/fiche_elevage.md?cle_elevage=54) http://tony.presse.fr http://geographie.lapin.org http://www.insectes.org http://oland.com.free.fr IUFM de Lorraine – Site de Montigny – SVT – Olivier MARTIN- 16
