- enseignement Catholique

HPT
Formation scientifique
UAA6
AUTEUR : Brigitte Janssens
Fiche d’investigation1
Etude d’un écosystème
Au travers de cette démarche d’investigation, la compétence rencontrée sera :
« Sur base d’une démarche d’investigation, décrire les êtres vivants qui peuplent un
écosystème et analyser leurs relations intra et interspécifiques. »
Enoncé de la situation
Un écosystème est une structure complexe, composé de nombreux éléments. S’agissant d’écosystèmes
de tailles respectables, cela semble aller de soi (pensons à une forêt ardennaise, au littoral belge…) ;
mais s’agissant d’un arbre dans la cour de l’école, est-ce encore une structure complexe où plusieurs
éléments interagissent ? Au travers de cette démarche d’investigation, il s’agira de découvrir un
écosystème donné par une sortie sur le terrain : après avoir planté le décor (c’est-à-dire caractériser le
biotope), il s’agira de repérer les rôles des acteurs et leurs interactions (la biocénose) :
-
quelles sont les caractéristiques du milieu étudié ?
quels sont les êtres vivants présents dans l’écosystème ?
quelles sont les relations entre les êtres vivants et leur milieu ?
quelles sont les interactions entre les êtres vivants, qu’ils appartiennent à la même espèce ou qu’ils
soient d’espèces différentes ?
Problématisation
Le professeur montre une photo d’un écosystème proche de l’école (arbre dans la cour, mur, haie,
mare, talus de chemin de fer, terrain vague, potager collectif, forêt, bassin d’orage, mare, étang, cours
d’eau…) et demande aux élèves d’identifier les éléments présents.
Les élèves (en sous-groupes) constatent que (différentes réponses possibles en fonction de
l’écosystème proposé) :
-
il y a des plantes ;
il y a des racines qui fixent les plantes dans le sol ;
il y a des animaux ;
il y a un sol, des berges…
le lieu semble bien éclairé (ou plutôt sombre) ;
…
Questionnement possible des élèves :
-
Trouve-t-on les mêmes plantes et les mêmes animaux dans des milieux différents ?
Le professeur distribue la fiche d’activité 1 qui présente deux écosystèmes différents, présents en
Belgique.
Les élèves (en sous-groupes), après avoir réalisé l’activité, constatent qu’un écosystème se caractérise
par : - un relief particulier,
- un peuplement végétal particulier,
- un peuplement animal particulier.
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Document1
Questionnement possible des élèves :
Existe-t-il des relations entre les plantes et le milieu ?
Existe-t-il des relations entre les animaux et le milieu ?
…
-
Le professeur explique alors que, pour étudier un écosystème, plusieurs points sont pris en compte :
-
ses éléments constitutifs (faune, flore, facteurs physico-chimiques) ;
sa structure, c’est-à-dire la distribution spatiale de ses divers éléments ;
sa taille et donc ses limites ;
son fonctionnement et plus particulièrement les interactions entre ses éléments.
Recueil et traitement des informations
Le professeur, avec les élèves, prépare une sortie sur le terrain :
-
L’écosystème est clairement identifié.
-
À partir de divers documents (carte de la Belgique, de la région concernée…), l’écosystème est
localisé le plus précisément possible.
-
Les élèves se répartissent en sous-groupes, chaque sous-groupe ayant un ensemble de
prélèvements ou d’observations à effectuer. Chaque sous-groupe reçoit la fiche d’expérience
adéquate1 :
o fiche d’expérience 1 : Observation d’un écosystème
o fiche d’expérience 2 : La composition du sol
o fiche d’expérience 3 : Quelques caractéristiques abiotiques d’un milieu aquatique
o fiche d’expérience 4 : Identification des principaux végétaux peuplant un écosystème
o fiche d’expérience 5 : Identification de quelques animaux du sol
o fiche d’expérience 6 : Identification de quelques animaux, hôtes d’une espèce ligneuse
o fiche d’expérience 7 : Identification de quelques animaux d’un milieu aquatique
o fiches d’expérience 8 : Un vieux mur… tout un écosystème !
-
Le professeur précise l’attitude adéquate à adopter sur le terrain, en élaborant avec les élèves une
charte de bonne conduite (fiche d’activité 2).
Les élèves, avec l’aide du professeur, réalisent les activités prévues sur le terrain, selon la fiche
d’expérience reçue par le sous-groupe.
De retour en classe, les élèves réalisent les activités prévues après le terrain, selon la fiche d’expérience
reçue.
Chaque sous-groupe présente à l’ensemble de la classe, avec l’aide d’un schéma réalisé sur une feuille
A1, l’aspect étudié de l’écosystème (structure générale du milieu étudié, caractéristiques physicochimiques, peuplement végétal, peuplement animal). Les points présentés sont :
-
les activités réalisées sur le terrain,
-
les activités réalisées en classe (au laboratoire),
-
les résultats de leurs investigations.
Questionnement possible des élèves :
-
Existe-t-il des relations entre les individus d’une même espèce ?
-
Existe-t-il des relations entre les plantes et les animaux d’espèces différentes ?
Le professeur distribue une fiche d’activité qui reprend différents exemples de relations intra- et
interspécifiques en lien direct avec l’écosystème étudié. La fiche d’activité 3 est un exemple de relations
intra- et interspécifiques que l’on peut rencontrer dans une forêt.
1
Les fiches seront choisies en fonction de l’écosystème étudié.
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Document1
Les élèves (en sous-groupes), après avoir réalisé l’activité, constatent que les relations interspécifiques
sont essentiellement de trois types :
- la compétition,
- la prédation,
- la symbiose (mutualisme, parasitisme, commensalisme).
Le professeur distribue une fiche d’activité sur les réseaux trophiques, en lien direct avec l’écosystème
étudié. La fiche d’activité 4 est un exemple de réseau trophique que l’on peut trouver dans un sol.
Les élèves (en sous-groupes), après avoir réalisé l’activité, constatent que les êtres vivants sont inclus
dans le réseau trophique d’un écosystème :
-
La succession des êtres vivants qui sont liés entre eux par des besoins nutritifs constitue la chaine
alimentaire. Une chaine alimentaire est donc une représentation du trajet de la nourriture depuis les
producteurs jusqu’aux animaux carnivores et les détritivores.
-
La chaine alimentaire est constituée de plusieurs maillons : chaque organisme constitue un maillon de
la chaine et schématiquement, on relie deux maillons successifs par une flèche (qui signifie « être
mangé par »).
-
Dans un écosystème, on trouve un ensemble de chaines alimentaires qui partagent certains maillons.
Cet enchevêtrement de chaines alimentaires constitue le réseau trophique de l’écosystème.
Le professeur propose alors de compléter le tableau ci-dessous,
-
en posant les questions suivantes pour la première ligne :
o quelles sont les caractéristiques physico-chimiques étudiées sur le terrain ?
o quelles sont les êtres vivants qui ont été étudiés ?
o quelles sont les relations entre les êtres vivants et leur milieu ?
o quelles sont les relations entre les êtres vivants ?
-
les élèves complètent la deuxième ligne avec l’aide du professeur ;
-
le professeur introduit alors les termes utilisés par les scientifiques.
Termes proposés
par les élèves
Notions illustrées
par ces termes
Non vivant
Vivant
Relations entre le
vivant et le non
vivant
Relations entre les
vivants
Termes utilisés
par les
scientifiques
Biotope :
Espace
géographique
limité contenant
une communauté
bien déterminée
d’êtres vivants (la
biocénose).
Biocénose :
Ensemble des
êtres vivants qui
vivent en équilibre
dans un milieu
géographique
limité (le biotope)
Facteurs
abiotiques :
Relations entre les
êtres vivants et les
éléments non
vivants dans un
milieu
Facteurs
biotiques :
Relations entre les
êtres vivants dans
un milieu
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Document1
Communication
Le professeur réalise, avec les élèves, une synthèse sous forme de schéma (voir l’exemple ci-dessous)
sur la notion d’écosystème.
Le professeur, avec les élèves, réalise également une synthèse sur la notion de réseau trophique.
Notes pour le professeur
 Pour découvrir un écosystème, il ne faut pas nécessairement aller dans une forêt. La nature n’existe
pas qu’à la campagne ; elle est présente aussi dans la ville. La présence de quelques arbres et
arbustes dans la cour de l’école, par exemple, permet déjà d’observer plusieurs éléments
intéressants : sur le tronc d’un arbre poussent d’autres plantes (mousses, lichens), certaines feuilles
sont perforées (des animaux ont fait ces trous en se nourrissant), des tiges hébergent des pucerons,
des fourmis grimpent le long du tronc, les oiseaux se posent sur les branches… L’arbre sert donc de
support ou de nourriture à de nombreux êtres vivants, animaux et végétaux. De plus, les animaux
rencontrés peuvent se manger les uns les autres : un oiseau peut se nourrir de la chenille qui dévore
les feuilles, une coccinelle mange un puceron qui suce la sève de l’arbre…
 Les activités prévues autour de la sortie sur le terrain (depuis la préparation de la sortie jusqu’à la
présentation orale des sous-groupes – voir plus haut) pourraient se réaliser sur une journée. Il existe
plusieurs centres qui proposent l’étude d’un écosystème dans leur région. 2
Le Réseau Idée, avec la Région wallonne, a édité le « Catalogue des Ressources en Education relative à l’Environnement pour
l’enseignement fondamental et secondaire » (2000) reprenant notamment les différentes adresses de ces centres.
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Document1
Prolongements possibles
 Le professeur peut distribuer un document qui présente des illustrations du même endroit à des
saisons différentes afin de mettre en évidence qu’un écosystème évolue selon les saisons. Par
exemple, les animaux et les végétaux passent l’hiver de différentes façons (migration, hibernation,
chute des feuilles…).
 Une généralisation vers des écosystèmes de plus grandes dimensions peut être envisagée.
 Pour certaines options (liées à l’agriculture, l’horticulture, au garde forestier…), il peut être intéressant
d’attirer l’attention sur l’intervention de l’Homme sur divers écosystèmes. On peut également expliquer
qu’une bonne connaissance d’un écosystème permet de mieux le gérer (comme favoriser certaines
espèces, carnivores de nuisibles).
Développements attendus principalement visés
Dans le cas d’un écosystème étudié sur le terrain (mur, étang, haie, prairie, jardin, sol, talus de chemin
de fer, forêt, …), expliciter cet écosystème comme un ensemble formé d’un biotope et d’une biocénose
d’une grande diversité (C1, en partie).
Sur base d’un schéma, d’une photo, d’une vidéo, d’une sortie sur le terrain, l’élève identifie les différents
composants d’un écosystème ;
Dans le cas de l’écosystème exploré sur le terrain :
 décrire les facteurs abiotiques ;
Dans un écosystème donné, l’élève identifie les facteurs abiotiques (température, paramètres climatiques
de base, quelques caractéristiques du milieu de vie (l’eau, le sol)). Il en précise les valeurs, le cas
échéant.
 caractériser les relations alimentaires entre les êtres vivants à l’aide d’un réseau trophique (A1, en
partie).
Dans un réseau trophique, l’élève établit les relations alimentaires telles que prédation, parasitisme, ...
Bibliographie
-
BUSCHEN J. et al., Essentia 3e – Référentiel – Biologie – Chimie – Physique – Réseau libre, Ed.
Plantyn, Waterloo, 2012
-
Cours de biologie, Les facteurs abiotiques, 2013, http://coursbiologie.net/les-facteurs-abiotiques.html
(page consultée le 20/09/2015)
-
CUCHET P. (sous la dir. de De Kesel M. et Jacquemart A.-L.), Kit « L’arbre et son environnement
proche : un exemple d’écosystème », E-médiasciences, UCL,
https://www.uclouvain.be/417652.html, (page consultée le 19/09/2015)
-
GAILLARD P., MARIN MICEWICZ Cl., TRANSETTI Cl., RAMOS M., FOURTASSI A., Découvrir un
écosystème: la forêt, La Main à la Pâte, 2012, http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11899/dcouvrir-un-cosyst-me-la-for-t (page consultée le 14/09/2015)
-
LAMARQUE J., TAVERNIER R., Enseigner la biologie et la géologie à l’école élémentaire, Ed.
Bordas, France, 2006
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