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Dossier pédagogique de l’exposition 1 Sommaire L’exposition 2017 : La Nature trompe son monde ............................................................ 4 I. A. Les collections et la borne interactive de la Société ....................................................... 4 1) 2) 3) B. Les partenariats .............................................................................................................. 5 1) 2) 3) L’exposition du Muséum d’Histoire Naturelle de Bayonne ...................................... 5 Le Vivarium du Moulin.............................................................................................. 6 Le Conseil Départemental du Haut-Rhin ................................................................... 6 L’espace pédagogique .................................................................................................... 7 C. 1) 2) 3) II. Les insectes ................................................................................................................ 4 Les mammifères ......................................................................................................... 4 Les sauropsidés .......................................................................................................... 5 Les oiseaux ..................................................................................................................... 5 Quelle silhouette ! Fig8. ............................................................................................. 7 À vos puzzles ! Fig9. .................................................................................................. 7 Relie-les ! Fig10. ........................................................................................................ 7 Les ateliers proposés par le Service Educatif ..................................................................... 8 A. Cycle 1 et 2 - le voleur invisible ................................................................................... 8 B. Cycle 2 et 3 - Le peuple des petites bêtes ...................................................................... 8 C. Cycle 2 et 3 - Habiles prédateurs ................................................................................... 8 D. Cycle 4 et Lycée - Biodiversité ..................................................................................... 8 III. Données sur le mimétisme ............................................................................................. 9 A. Le système mimétique .................................................................................................... 9 B. Les types de mimétisme ................................................................................................. 9 1) Mimèse ou camouflage .............................................................................................. 9 Homochromie ................................................................................................................. 9 Motifs disruptifs ........................................................................................................... 11 Homotypie, Fig17. ........................................................................................................ 11 Allocryptie (déguisement), Fig18. ............................................................................... 11 2 2) Mimétisme vrai ........................................................................................................ 12 L’aposématisme : Signal de danger, Fig19. ................................................................. 12 Mimétisme batésien, Fig20. Et Fig21. ......................................................................... 12 Mimétisme mullérien Fig22. Et Fig23. ........................................................................ 12 3) Les comportements adaptés ..................................................................................... 13 Mimèse offensive ......................................................................................................... 13 Rester immobile ........................................................................................................... 13 Automimèse : Faire le mort .......................................................................................... 13 Automimétisme ............................................................................................................ 13 Bouger comme le modèle ............................................................................................. 14 Se regrouper, Fig24. ..................................................................................................... 14 C. Fonctions assurées par le mimétisme ........................................................................... 14 1) 2) 3) D. Évolution et biodiversité .............................................................................................. 15 E. Cas particuliers ............................................................................................................. 16 1) 2) 3) IV. V. Se nourrir .................................................................................................................. 14 Se protéger, se défendre ........................................................................................... 14 Se reproduire ............................................................................................................ 14 Fourmis et araignées ................................................................................................. 16 Araignées .................................................................................................................. 17 Dans les mers ........................................................................................................... 17 Ressources .................................................................................................................... 17 Crédits photographiques ................................................................................................... 17 3 I. L’exposition 2017 : La Nature trompe son monde A. Les collections et la borne interactive de la Société 1) Les insectes Caractérisés par un corps en trois parties et deux paires d’ailes, voici les principaux groupes représentés : — Coléoptères : une paire d’ailes est transformée en ailes protectrices dures, les élytres. Ce sont les scarabées, les lucanes, les hannetons et les coccinelles pour les plus connues. — Lépidoptères : les ailes sont porteuses d’écailles et ils se nourrissent à l’aide d’une trompe, ce sont les papillons (Fig 1.) — Diptères : une seule paire d’ailes est présente, la seconde se réduisant à un moignon appelé balancier, ce sont les mouches et les moustiques — Hyménoptères : les ailes sont transparentes et peu nervurées, des groupes sociaux peuvent être observés et un dimorphisme sexuel est présent — Mantoptères : le corps est long et étroit, les pattes avant sont dites « ravisseuses », ce sont les mantes — Orthoptères : les ailes sont alignées avec le corps, ce sont les criquets, sauterelles, grillons et courtilières. Fig1. 2) Les mammifères — Vulpes lagopus : deux renards polaires, en tenue d’été et tenue d’hiver — Mustela Erminea : quatre hermines, en tenue d’été et en tenue d’hiver (Fig2.) — Panthera pardus : un léopard — Sus scrofa : un marcassin — Cynocephalus volans : Galéopihtèque roux / Colugo (Fig3.) Fig2. 4 3) Les sauropsidés Le groupe des « reptiles » n’existe plus au sein de la Classification phylogénétique du Vivant, car il n’inclut pas le groupe des oiseaux. Or, les « reptiles » et les oiseaux partagent un certain nombre de points communs permettant de déterminer qu’ils ont un ancêtre commun. Ce regroupement est désigné sous le nom de « sauropsidés ». — Trioceros melleri : le caméléon — Salamandre tachetée : la salamandre — Pelobatus fuscus : Pélobate brun La salamandre et le pélobate brun sont des copies en résine réalisée à partir d’un individu représentatif de l’espèce. Les oiseaux — Botaurus stellaris : Butor étoilé — Jynx torquilla : Torcol fourmilier — Strix aluto : chouette hulotte — Bubo scandiarus : Harfang des neiges — Lagopus muta : Lagopède alpin — Podargus papuensis : Podargue papou (Fig3.) — Caprimulgus europaeus : Engoulevent d’Europe (Fig3.) — Ixobrychus minutus : Blongios nain (Fig3.) Fig3. B. Les partenariats 1) L’exposition du Muséum d’Histoire Naturelle de Bayonne Cet ensemble de panneaux de très grande qualité propose un texte clair et accessible à tous, richement illustré de photos professionnelles autour du mimétisme et du camouflage. Les thèmes abordés sont : — Survivre — Un monde de dupes — L’art de se fondre dans le décor — Attention danger… ou presque — Un coup de bluff — L’importance du comportement — Du rififi chez les fourmis — Mimétisme et camouflage au regard de l’évolution — Tous ensemble — Des araignées de toutes les couleurs — Cache-cache au fond de la mer 5 2) Le Vivarium du Moulin Grâce au partenariat avec le Vivarium du Moulin de Lautenbach-Zell, une partie de l’exposition « Alarme et camouflage » fait partie de notre exposition temporaire. Parmi ces éléments, 6 espèces vivantes sont observables dans les terrariums (Fig4. et Fig5.). Au démarrage de l’exposition, nous avons des Sauterelles feuilles de Thaïlande (Ancylecha fenestrata), Criquet phasme du Pérou (Pseudoproscopia latirostris), Phasme à tiare d’Australie (Extatosoma tiaratum), Phasme dilaté de Malaisie (Heteropteryx dilatata), Phasme coloré du Pérou (Orophoetes peruana) et Phasme géant de Malaisie (Phobaeticus serratipes). Ces espèces pourront être renouvelées durant l’année. Ils nous prêtent également des dioramas intégrant des animaux naturalisés où le public pourra tenter de les retrouver dans des milieux reconstitués (Fig6.) Fig4. Fig5. Fig6. Située au fond de la première salle, à proximité des terrariums, une borne interactive tactile propose un jeu de questions-réponses avec deux niveaux de difficulté : enfants et adultes. 3) Le Conseil Départemental du Haut-Rhin Le Conseil prête des reproductions en résine d’espèces appartenant au groupe des sauropsidés. Visibles dans la première salle, les espèces sont : — Lacerta bilineata : Lézart vert occidental — Natrix natrix : Couleuvre à collier — Bufo bufo : Crapaud commun (Fig7. Ci-contre) — Coronella aaustriaca : Coronelle lisse — Podarcis muralis : Lézard des murailles 6 C. L’espace pédagogique Le Service Educatif vous propose un espace Jeu dédié aux cycles 1 et 2. Les jeux ont été conçus par votre animatrice, Mlle Frédérique Steeg, avec les conseils de Mme Justine Chleq, Responsable de la Section Mammifères, ainsi que l’aide précieuse dans la mise en œuvre de M. Mickaël Wittmann, bénévole au sein de la Société. Fig8. Fig9. Fig10. 1) Quelle silhouette ! Fig8. Un lièvre variable, un fennec, un caméléon et une chouette sont à replacer au sein de leur habitat naturel. Aidez-vous des couleurs ! 2) À vos puzzles ! Fig9. Quel animal se cache dans l’image ? À vous de la reconstituer grâce aux pièces aimantées pour le découvrir ! Afin que chacun profite du jeu, merci de remettre les puzzles dans leur bac une fois terminé, avec délicatesse. 3) Relie-les ! Fig10. Des ocelles de papillon et des pelages de félins ont été extraits de quelques photos. Reliez ces extraits à leur image d’origine et découvrez la diversité étonnante des papillons et des félins, des as du camouflage ! 7 II. Les ateliers proposés par le Service Educatif A. Cycle 1 et 2 - le voleur invisible Comme chaque année, dame Coxy a nettoyé ses points avec grands soins. À son réveil, le lendemain, ils ont tous disparu ! Est-ce le bourdon ? Est-ce le chat pour lui jouer un bon tour ? Découvrez différents types de camouflage grâce à l’enquête de Coxy ! B. Cycle 2 et 3 - Le peuple des petites bêtes Qu’est-ce qu’un insecte ? Comment le décrire ? Grâce à des jeux d’observations et de dessins de véritables animaux ainsi que de photos, les enfants pourront découvrir les petites bêtes. L’atelier est enrichi de nouveaux jeux et de nouveaux insectes sur le thème du camouflage. C. Cycle 2 et 3 - Habiles prédateurs Qui sont les prédateurs ? Quels sont leurs outils pour survivre ? Dans un jeu de rôle où les enfants peuvent être prédateurs ou proies, ils testeront leurs sens et découvriront que la vie du prédateur n’est pas si facile. Les techniques de mimétisme et de camouflage sont intégrés aux jeux pour saisir tout l’intérêt de ces stratégies ! D. Cycle 4 et Lycée - Biodiversité La protection de la biodiversité est au cœur des politiques actuelles. Cette notion a une réalité scientifique et une définition simple : la diversité du bios, issu du grec, signifiant « le vivant ». Après un rappel de notions clés, dont celle d’une « espèce », les élèves seront invités à observer des animaux issus des collections spécifiquement pour cet atelier (hermines, buses …) afin d’étudier la biodiversité interspécifique et intraspécifique. 8 III. Données sur le mimétisme A. Le système mimétique Le mimétisme est défini par le système mimétique suivant modèle mime dupe Le modèle est l’élément copié, il peut être minéral, végétal ou animal. Le mime est le végétal ou l’animal copiant le modèle. Le dupe est l’animal trompé par le mime. Ce système peut être utilisé aux différents stades de vie de l’animal, chez le jeune ou l’adulte, ainsi que chez la larve, la nymphe ou l’adulte chez les insectes. La copie de son environnement permet au mime de passer inaperçu soit dans le but de renforcer ses chances de capture pour le prédateur, soit, à l’opposé, renforcer ses chances d’échapper à son prédateur. Le camouflage correspond donc à un type de mimétisme particulier. B. Les types de mimétisme 1) Mimèse ou camouflage La mimèse protectrice est une défense passive dans le but d’échapper aux prédateurs, basé sur l’art de passer inaperçu au sein de son milieu. La mimèse offensive permet à un prédateur de chasser sans être repéré par une proie potentielle, augmentant les chances de capture, cela peut également permettre d’échapper à son propre prédateur. Homochromie Le plus connu des camouflages consiste à porter une couleur semblable à son milieu, ce que l’on désigne par homochromie ou coloration cryptique. Il en existe différents types, celles variant au fil du temps sont « variables », immédiates comme chez le caméléon, saisonnières ou opportunistes. 9 Saisonnière, Fig11 et Fig12 : L’hermine bien présente en Alsace arbore une fourrure brune l’été. Le froid hivernal déclenche une mue s’accompagnant d’un changement de couleur, la rendant blanche comme neige. Ce même phénomène s’observe également chez le renard polaire, d’un gris noir sombre il redevient blanc éclatant en hiver. Les changements climatiques impactent directement ces espèces, qui peuvent devenir blanches à cause du froid sans qu’une neige importante ne soit présente, rendant le camouflage inopérant. Fig11 Fig12 Opportuniste, Fig13 : Certains animaux peuvent adapter leur couleur toute l’année. Ainsi des poissons plats comme la sole, des céphalopodes comme les pieuvres et les seiches, mais aussi les geckos ou les caméléons. Ce changement peut être instantané ou prendre des heures voire des jours. Le contrôle est d’origine nerveuse ou hormonale. Dans le cas des céphalopodes, ils possèdent des chromatophores. Ce sont des cellules spécialisées, généralement sur la peau contenant des pigments dont la taille est variable. Fig13 Fig14 Ombre inversée, Fig 14 : observés chez les poissons et quelques oiseaux, ils présentent deux colorations différentes entre le dos et le ventre. Chez le manchot, le dos sombre se confond avec le fond océanique vu du dessus, et le ventre blanc se confond avec la surface vu du dessous. 10 Motifs disruptifs Facilement observables chez de jeunes mammifères (faons en Fig15, marcassins) et chez les félins (guépard en Fig16), les tâches et les rayures permettent de rompre la forme de la silhouette, les rendant moins visibles dans leur environnement. Fig15 Fig16 Homotypie, Fig17. La copie des formes et des textures des modèles se retrouvent très souvent chez les insectes, associé à l’homochromie, elle permet d’imiter sans défaut branches ou feuilles comme chez ce phasme. Fig17. Fig18. Allocryptie (déguisement), Fig18. Si l’animal ne peut produire lui-même un élément favorable pour se cacher, il peut utiliser les éléments présents dans son environnement. De nombreux crabes ou larves d’insectes mettent en œuvre cette technique. Certains bernard-l’hermite agrémentent leurs coquilles avec des éponges ou des anémones de mer qu’elles transfèrent d’une coquille à l’autre pour parfaire leur camouflage. 11 2) Mimétisme vrai Le mimétisme vrai consiste à mimer d’autres espèces, généralement animales que ce soit par sa forme, sa couleur ou son odeur, dans le but de se défendre, d’attirer une proie ou de se reproduire (dans le cas des orchidées). L’aposématisme : Signal de danger, Fig19. Le mimétisme « vrai » est une défense active basée sur le fait de se montrer pour signaler sa toxicité comme la rainette ci-contre en Fig19 ou son goût désagréable, cela peut être dû à une coloration particulière, un signal sonore ou même chimique. Mimétisme batésien, Fig20. Et Fig21. Ce type de mimétisme a été décrit pour la première fois par Henry Walter Bates au XIXe siècle. Il a découvert qu’une espèce animale inoffensive arborant la même coloration qu’une espèce toxique sera protégée par ce signal. Il faut pour cela qu’ils partagent le même milieu et que la population toxique soit suffisamment présente pour que les prédateurs assimilent sa couleur à un signal de danger. C’est le cas de la couleuvre faux-corail inoffensive en Fig20, arborant une livrée rouge, noire et jaune comme le serpent corail toxique en Fig21. Fig20. Fig21. Mimétisme mullérien Fig22. Et Fig23. Deux espèces toxiques à des degrés différents développent le même signal visuel, comme le papillon monarque et le papillon vice-roi. En cas d’attaque d’un prédateur, celui-ci évitera les deux espèces, permettant de les protéger en une seule capture. 12 Fig22. Papillon vice-roi Fig23 Papillon monarque 3) Les comportements adaptés Mimèse offensive Certains animaux développent des comportements qui leur permettent d’effrayer un éventuel prédateur en faisant « apparaître » des organes, comme le cas des ocelles de papillon. Les postures de menaces en se gonflant d’air ou en ébouriffant poils et plumes pour paraître plus gros font partie de ce type de mimèse. Rester immobile Certains animaux restent parfaitement immobiles de sorte à se fondre dans le décor. On le rencontre souvent dans le cas d’animaux porteurs d’homochromie afin de renforcer l’effet de camouflage, aussi bien chez les prédateurs que chez les proies. Enfin, les animaux mimant des feuilles ou des branches, comme les phasmes, peuvent se déplacer de sorte à faire penser que le vent produit leur mouvement (appelé aussi wind-mimicry). Automimèse : Faire le mort Lorsqu’une espèce est son propre modèle, on parle d’automimèse. Il s’agit de faire le mort (thanatose), car bon nombre de prédateurs aiment les proies « fraiches » et s’en désintéresseront. La copie peut être complétée par des convulsions simulées, la production d’un liquide nauséabond, voire même de sang. Cet effet ne marchera pas sur les charognards. Automimétisme À nouveau, l’espèce est son propre modèle. Le but est d’attirer un prédateur loin des jeunes. De nombreux oiseaux simulent une aile ou une patte cassée pour éloigner le prédateur, intéressé par une proie qu’il pensera facile à capturer. 13 Bouger comme le modèle Pour parfaire son déguisement, copier les mouvements du modèle permet de renforcer le mimétisme. Notamment chez les insectes imitant les hyménoptères (abeille …) Se regrouper, Fig24. Certaines punaises imitent des éléments végétaux (épines, fleurs …). Isolées, il serait facile de les repérer, tandis qu’en groupe comme ci-contre en Fig24, le mimétisme révèle tout son effet, c’est un mimétisme collectif. C. Fonctions assurées par le mimétisme 1) Se nourrir Les prédateurs ont plus de chances d’attraper leurs proies s’ils ne sont pas repérables. En capturant plus de proies, ils augmentent leur chance de survie. 2) Se protéger, se défendre Passer inaperçu est tout aussi intéressant pour la proie, le proverbe « Pas vu, pas pris » trouve tout son sens. La copie de roches ou de végétaux permet de se cacher dans son milieu efficacement. De nombreuses espèces d’oiseaux montrent un dimorphisme sexuel prononcé. Autant le mâle attire le regard avec sa belle tenue de séducteur, autant la femelle est discrète avec des teintes souvent beige et brune permettant de se fondre dans l’environnement pour protéger la couvée. Les œufs eux-mêmes peuvent être tachetés de sorte à passer inaperçus sur les plages de galets. 3) Se reproduire Certains végétaux attirent les insectes pour la pollinisation. En particulier, les fleurs des orchidées imitent parfaitement un insecte pollinisateur femelle pour attirer les mâles qui iront ensuite déposer le pollen sur d’autres fleurs Le dimorphisme sexuel des oiseaux permettant à la femelle de se protéger est un facteur important dans la reproduction. 14 D. Évolution et biodiversité Pour expliquer l’apparition de telle ou telle particularité dans une espèce vivante, les sciences font aujourd’hui appel à la « Théorie de l’Évolution ». Cette théorie indique que les innovations apparaissent grâce aux mutations génétiques sous l’effet du hasard chez les individus. Selon les conditions imposées par l’environnement, certaines innovations confèrent un avantage permettant à l’individu de survivre efficacement, augmentant ses chances de se reproduire, pouvant alors augmenter sa fréquence au sein des populations (selon leur taille), dénommé comme étant « la sélection naturelle ». Les dernières recherches montrent que ce n’est pas le seul facteur en jeu dans l’évolution. Dans certains cas, certaines espèces développent des innovations semblables, comme des camouflages proches, tel que le montrent Heliconus erato (Fig25.) et Biblis hyperia (Fig26.) Fig25. Fig26. Une innovation pourra être un atout dans un contexte, et devenir un désavantage s’il se modifie. Exemple 1 : l’hermine est blanche en hiver pour se camoufler efficacement dans le manteau neigeux. À cause du réchauffement climatique, les hivers sont moins enneigés en Alsace. La mue de saison étant déclenchée par le froid, l’hermine continue de devenir blanche dans un environnement qui ne l’est plus. Sa fourrure blanche la signale à ses prédateurs (augmentant le nombre d’individus éliminés par prédation) tout autant qu’à ses proies (la capture étant difficile, elles ont plus de difficultés à résister jusqu’au printemps). Exemple 2 : Le Biston bularia est un cas célèbre plus connu sous son nom commun, le phalène du bouleau. Ce papillon se camouflant sur l’écorce de bouleau a la particularité de pouvoir présenter deux teintes : une teinte claire Fig27 et une teinte sombre Fig28 (aussi appelée mélanique). Il a vu son environnement changer durant la révolution industrielle vers la moitié du XIXe siècle en Angleterre. Avant et après la révolution, les individus de teintes claires étaient majoritaires tandis que les teintes sombres étaient fréquemment victimes de prédation. Pendant la révolution, le rejet de suie dans l’atmosphère a coloré de noir l’écorce des bouleaux. La répartition entre individus clairs et sombres s’est inversée à cette période au point qu’on recensait 98 % d’individus mélaniques dans la zone de Manchester en 1895. 15 Fig27 Fig28 Grâce au hasard des croisements génétiques, une innovation avantageuse finira par être conservée au sein de l’espèce. L’accumulation de mutations se traduisant par de nouvelles variations va permettre l’apparition de nouvelles espèces. L’espèce d’origine, ancestrale, cessera d’exister, c’est ainsi qu’en classification du vivant, les ancêtres sont indiqués comme étant hypothétique. Dans le mimétisme, les animaux présentant la capacité de copier un modèle seront plus efficaces dans leur prédation, leur défense et leur reproduction, augmentant la chance de répandre cette capacité au sein des espèces. Le hasard à l’œuvre, on observe des phénomènes de coévolution entre proies et prédateurs, chacun se transformant pour renforcer ces capacités respectivement défensives et de capture. Lorsque deux espèces arrivent à produire la même innovation que ce soit dans la structure ou dans la fonction, on parle de convergence. E. Cas particuliers 1) Fourmis et araignées Ces animaux vivent en groupes sociaux établis autour d’une reine. Elles ont une communication tactile par les antennes ainsi que chimique importante, leur permettant de reconnaitre les membres de la fourmilière sans se tromper ... Ou presque. Certains animaux réussissent à copier les signaux chimiques émis par les fourmis ou la récupèrent par frottement avec des fourmis, qui s’y trompent et laissent l’animal accéder à leur réserve. Certains associent le camouflage chimique et tactile comme le grillon Myrmecophila acervorum. Les araignées ou les punaises poussent la ressemblance à l’extrême avec une véritable myrmécomorphie. Ainsi, leur corps ressemble à celui d’une fourmi. En imitant cet insecte, ces arachnides se défendent en intimidant leur prédateur, car les morsures et les jets d’acide rebutent tous ceux ayant eu la mauvaise idée d’essayer d’en faire leur repas. Parfois, c’est un stratagème pour rentrer dans la fourmilière et se nourrir discrètement de leurs habitantes. 16 2) Araignées Les araignées ont plus d’un tour dans leur sac. Outre la capacité à mimer les fourmis, elles sont aussi capables d’homochromie variable. Misemuna et Thomisus sont des araignées arborant la même couleur que les fleurs où elles ont élu domicile. Un changement de couleur progressif nécessitant plusieurs jours pour produire les pigments nécessaires ou au contraire pour les éliminer sur des fleurs blanches. 3) Dans les mers Thaumoctopus mimicus est une pieuvre impressionnante, aussi bien en taille (jusqu’à 60cm d’envergure) que par ses talents. Découverte en 1998 dans les mers tropicales d’Asie du Sud Est, elle est capable de modifier sa coloration au point d’être pratiquement invisible dans le sable. Le génie de son stratagème est d’imiter à la perfection des poissons plats, des méduses et bien d’autres grâce à son comportement. Des crabes, des hippocampes et bien d’autres animaux marins sont capables d’homochromie et d’homotypie. IV. Ressources L’art du Camouflage, Art Wolge, Hugo, 2015, ISBN 9782755622294, 29,95€ Camouflage, Mon imagier photo découverte, La Martinière Jeunesse, 2013, ISBN 9782732453545, 8,90€ Cache-cache, le camouflage des animaux, Tous lecteurs ! Niveau3/Cycle2, Documentaire, Hachette Education, 2010, ISBN 978201117490, 3,70€ Le camouflage des animaux, Collectif Jeunesse, Gallimard Jeunesse, Mes premières découvertes, 2000, ISBN 9782070541454, 9€ V. Crédits photographiques Images de l’exposition : Mlle Frédérique STEEG Autres images : Creative Commons Pixabay, Wikimedia, Flickr (Fig14©Marshall Hedin) 17
