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ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE ENVIRONNEMENT 1. LA NUTRITION DES VÉGÉTAUX VERTS Introduction L’éducation à l’environnement et au développement durable (EEDD) est un domaine intégré à la formation des élèves tout au long de leur scolarité, depuis l’école primaire. Elle les amène à prendre conscience des questions environnementales, et elle leur montre la nécessité d’adopter des comportements responsables. Les élèves sont particulièrement sensibles à ces questions. Nous apporterons ici des connaissances scientifiques indispensables au futur professeur des écoles pour aborder l’EEDD avec ses élèves. Les connaissances acquises en histoire/géographie contribuent également à l’EEDD. En effet, le croisement des regards disciplinaires est une caractéristique même de l’EEDD. Nous commencerons par montrer les étroites relations existant entre les êtres vivants et leur environnement. Pour cela, nous nous appuierons sur le thème de la nutrition : tous les organismes quels qu’ils soient ont besoin de construire leur propre matière pour grandir et se développer. Ils ont donc des besoins nutritifs, qu’ils peuvent satisfaire à partir des ressources disponibles dans leur environnement. La recherche de nourriture par les animaux implique également qu’ils soient capables de se repérer dans leur milieu de vie, et de s’y déplacer. Nous étudierons donc comment les organes des sens apportent des informations permettant aux animaux d’interagir avec leur environnement, et nous présenterons les divers modes de déplacement dans le milieu de vie. Pour finir, nous illustrerons la fragilité de notre environnement en nous appuyant sur le thème de l’eau. 75 ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE La nutrition des végétaux verts Les végétaux verts doivent leur coloration à un pigment présent dans leurs cellules. Ce pigment est la chlorophylle (@GL.). On utilisera donc préférentiellement le terme de végétaux chlorophylliens pour désigner les végétaux verts. 1.1. Les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens 1.1.1. Les substances indispensables à la nutrition des végétaux chlorophylliens La croissance et le développement d’un organisme impliquent la production de LA LANUTRITION NUTRITIONDES DESVÉGÉTAUX VÉGÉTAUXVERTS VERTS plastique autour d’une plante verte : la vapeur d’eau transpirée se condense sur le plastique et forme des gouttelettes. 1.2. La transformation des substances minérales en molécules organiques au niveau des feuilles 1.2.1. Le processus impliqué La transformation des substances minérales en molécules organiques au niveau des feuilles ne s’effectue qu’en présence de lumière : cette dernière apporte en effet l’énergie nécessaire aux réactions chimiques impliquées dans le processus. La chlorophylle est tout aussi indispensable, puisque c’est elle qui est chargée de capter l’énergie lumineuse. matière. 76 On appelle matière organique la matière produite par les êtres vivants. Elle est composée de molécules organiques (@GL.) : les glucides, les lipides et les protides. - les glucides sont les « sucres », au sens très large du terme : glucose, amidon, saccharose, fructose, etc. - les lipides sont les « graisses », au sens très large du terme : acides gras, triglycérides, cholestérol, etc. - les protides, dont font partie les protéines, sont des molécules aux rôles très variés dans les cellules. Les végétaux chlorophylliens ne prélèvent pas directement ces molécules dans leur milieu de vie (contrairement aux animaux qui les trouvent dans les aliments qu’ils consomment). Ils prélèvent seulement des substances minérales dans leur environnement : - grâce aux racines, ils puisent l’eau et les sels minéraux (azote, potassium,...) du sol ; - grâce aux feuilles, ils puisent le dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique. Les végétaux chlorophylliens doivent alors transformer ces substances minérales en molécules organiques, pour subvenir à leurs besoins. Cette transformation s’opère au niveau des feuilles. 1.1.2. Le transfert de l’eau et des sels minéraux vers les feuilles L’eau et les sels minéraux sont transportés jusqu’aux feuilles grâce à la sève brute (@GL.). La sève brute est un liquide formé au niveau des racines et distribué vers les parties aériennes de la plante, composé principalement d’eau et de sels minéraux. La circulation de la sève brute permet d’existence d’un véritable flux d’eau traversant la plante, depuis les racines jusqu’aux feuilles. Une partie de cette eau sera d’ailleurs perdue au niveau des feuilles et rejetée sous forme de vapeur dans l’environnement : ce phénomène s’appelle la transpiration. Il est facilement observable en disposant un sac en Cette fabrication (synthèse) de molécule organique à la lumière est appelée photosynthèse. Elle produit aussi du dioxygène (O2) qui sera libéré dans l’environnement. On peut résumer la photosynthèse de la façon suivante : 77 1.2.2. Quelques précisions Remarque 1 - Comme la lumière est indispensable à l’obtention des molécules organiques, on comprend pourquoi une plante verte privée de lumière meurt rapidement : dans l’incapacité de fabriquer ces molécules indispensables, elle finit par mourir. Remarque 2 - Le dioxygène libéré par photosynthèse pourra servir à la respiration de la plante ou d’autres êtres vivants. Attention : il est important de noter que les végétaux chlorophylliens respirent eux aussi ! Leur respiration a lieu en permanence (jour et nuit, donc aussi bien à la lumière qu’à l’obscurité). Cependant, on ne peut mettre en évidence les échanges gazeux respiratoires qu’à l’obscurité : à la lumière, ils sont masqués par les échanges gazeux de la photosynthèse. de l’O2. À l’obscurité, uniquement la respiration : la plante rejette du CO2 et consomme À la lumière, respiration et photosynthèse : - la plante consomme beaucoup de CO2 pour la photosynthèse, ce qui masque les rejets de CO2 de la respiration ; ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE - la plante rejette beaucoup d’O2 par photosynthèse, ce qui masque la consommation d’O2 pour la respiration. 1.3. Notion d’autotrophie et d’hétérotrophie 2. LES RELATIONS ALIMENTAIRES ENTRE LES ÊTRES VIVANTS Le mode de nutrition des végétaux chlorophylliens est donc très différent du mode de nutrition des animaux. On utilise les termes d’autotrophie et d’hétérotrophie pour désigner ces deux modes de nutrition. Les végétaux chlorophylliens sont des organismes autotrophes (@GL.) : ils sont capables de fabriquer leurs propres molécules organiques, à partir des substances minérales puisées dans leur milieu de vie, grâce à la photosynthèse. Ces molécules organiques leur serviront à construire leur propre matière organique (@GL.). 78 Les animaux (mais aussi les champignons) sont des organismes hétérotrophes (@GL.) : ils se procurent les molécules organiques dont ils ont besoin en consommant la matière organique d’autres êtres vivants. Ils fabriquent ensuite leur propre matière organique à partir de ces molécules. Nous avons défini ici l’autotrophie des végétaux chlorophylliens, en raisonnant à l’échelle d’une plante entière. Ce n’est pas aussi simple lorsqu’on raisonne au niveau des différents organes d’une plante. En effet, les organes verts (contenant donc de la chlorophylle) peuvent réaliser la photosynthèse et produire leurs molécules organiques. Mais les organes non-verts, comme les racines, sont incapables de faire la photosynthèse. Les molécules organiques leur sont apportées depuis les organes verts, grâce à la sève élaborée (@GL.). La sève élaborée est un liquide contenant de l’eau et des molécules organiques produites au niveau des feuilles et distribuées vers les autres organes. Les organes verts sont donc des organes autotrophes alors que les organes non-verts sont des organes hétérotrophes. Au moment de la germination, les végétaux chlorophylliens ont un mode de nutrition hétérotrophe : la jeune plantule consomme les molécules organiques stockées dans la graine par la plante mère, pour assurer sa croissance et son développement. Elle deviendra ensuite autotrophe lorsque ses organes verts seront assez nombreux et développés pour assurer une photosynthèse efficace. (@AI. Nutrition des plantes ; @AI. QCU Nutrition végétale) N L’étude des relations alimentaires (relations trophiques) entre les êtres vivants s’envisage à l’échelle d’un écosystème (@GL.). 2.1. Qu’est-ce qu’un écosystème ? 2.1.1. Quelques définitions On appelle écosystème un ensemble formé par : - tous les êtres vivants du milieu étudié, et les relations qu’ils vont tisser les uns avec les autres. Cette composante de l’écosystème est appelée la biocénose (@GL.) ; - le milieu de vie de ces êtres vivants, et l’ensemble des caractéristiques physico-chimiques de ce milieu. Cette composante de l’écosystème est appelée le biotope (@GL.). Les caractéristiques physico-chimiques d’un milieu de vie sont par exemple sa luminosité, sa température moyenne, la qualité de l’eau... Tous ces facteurs non biologiques sont qualifiés de « facteurs abiotiques ». Les relations tissées entre les êtres vivants de l’écosystème sont qualifiées de « facteurs biotiques ». 2.1.2. Les niveaux d’étude d’un écosystème - La notion d’écosystème peut s’envisager à différentes échelles : l’écosystème global (la Terre dans son ensemble) ; les grands écosystèmes (la forêt équatoriale, l’océan atlantique...) ; les écosystèmes plus réduits (un étang, une mare, une haie, une prairie...) ; les micro-écosystèmes (un tronc d’arbre, un mur...). 79 ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE LES LESRELATIONS RELATIONSALIMENTAIRES ALIMENTAIRESENTRE ENTRELES LESÊTRES ÊTRESVIVANTS VIVANTS Quelle que soit l’échelle considérée, il est toujours possible de définir le biotope et d’étudier la biocénose : liste des espèces, adaptations de celles-ci, abondance des populations de chaque espèce... Les organismes hétérotrophes sont quant à eux qualifiés de consommateurs (primaires, secondaires, tertiaires... selon leur place dans la chaîne alimentaire). Ils forment une « chaîne de consommateurs ». Ainsi, l’étude d’un écosystème revient à analyser : les éléments qui le constituent (éléments du biotope et de la biocénose) ; sa structure : la distribution spatiale de ses éléments ; la taille et les limites de cet écosystème ; son peuplement : quantité de chaque type d’organisme peuplant l’écosystème ; son fonctionnement : interactions entre les divers éléments qui le composent. Les organismes hétérotrophes sont aussi des producteurs, puisqu’ils utilisent les molécules organiques obtenues dans leurs aliments pour fabriquer leur propre matière. - On leur donne donc aussi le nom de producteur secondaire, tertiaire, quaternaire... selon leur position dans la chaîne alimentaire. Un exemple de chaîne alimentaire Parmi ces interactions, on peut citer celles que nouent entre eux les êtres vivants de l’écosystème. Ces relations sont essentiellement basées sur la nutrition. 2.2. Les relations alimentaires au sein d’un écosystème 2.2.1. Une organisation en chaînes alimentaires 80 Dans un écosystème, certains êtres vivants sont mangés par d’autres. Des êtres vivants qui se nourrissent d’autres êtres vivants forment une chaîne alimentaire. 81 Légende : Chaque être vivant est un maillon de cette chaîne, ou « niveau trophique » (@GL.). Chêne (feuilles) Un maillon de la chaîne (niveau trophique) Quelque soit la chaîne considérée, elle débute toujours par un organisme autotrophe. « est mangé par » En effet, ces organismes sont capables de fabriquer leurs propres molécules organiques et ne sont tributaires d’aucun autre organisme pour les produire. Par contre, les maillons suivants sont composés d’organismes hétérotrophes : ils consomment d’autres êtres vivants pour obtenir leurs molécules organiques, et les utilisent ensuite pour fabriquer leur propre matière. Ainsi, les organismes autotrophes sont les initiateurs d’un flux de molécules organiques qui vont se transmettre tout le long de la chaîne alimentaire, de niveau trophique en niveau trophique. Pour cette raison, les organismes autotrophes sont qualifiés de producteurs primaires. 2.2.2. Des connections entre les chaînes alimentaires La litière (@GL.) du sol est composée de déchets et les cadavres de divers êtres vivants (matière organique morte). Ces matériaux peuvent être consommés par des organismes du sol comme certains vers et arthropodes. Ce sont des détritivores (@GL.). Ils fournissent alors une matière organique résiduelle qui peut à son tour être consommée par des organismes décomposeur (@GL.) : des champignons et des bactéries. L’action de ces décomposeurs transforme la matière organique résiduelle en diverses substances minérales, formant l’humus (@GL.) du sol. Les détritivores et les décomposeurs sont des organismes hétérotrophes qui forment de véritables chaînes alimentaires (chaînes de détritivores et décomposeurs). Les différentes chaînes de consommateurs peuvent être connectées à ces chaînes de décomposeurs-détritivores, puisque chaque niveau trophique d’une chaîne est susceptible d’alimenter ces organismes du sol. ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE De plus, les consommateurs d’une chaîne alimentaire ont souvent des régimes alimentaires très variés : ils peuvent se nourrir de divers types d’êtres vivants. Ainsi, un animal omnivore peut tantôt être un consommateur primaire lorsqu’il mange des végétaux, tantôt consommateur secondaire ou tertiaire lorsqu’il utilise de la nourriture animale. Pour ces différentes raisons, les différentes chaînes alimentaires d’un écosystème ne sont pas isolées les unes des autres : elles sont interconnectées, et forment de véritables réseaux : les réseaux trophiques. Remarque Dans ces relations trophiques, nous pouvons aussi évoquer deux cas particuliers, liés à des modes de vie singuliers : la symbiose et le parasitisme. - La symbiose (@GL.) est une relation à bénéfice réciproque, et chaque espèce ne peut vivre harmonieusement sans l’autre (Ex. : les lichens). Dans le cas des relations alimentaires, l’un des partenaires (ou les deux) apporte à l’autre les éléments nutritifs dont il a besoin. 82 - Le parasitisme (@GL.) est le cas de figure où deux espèces sont intimement associées et l’espèce parasite vit aux dépens de l’espèce hôte (gui, ténia, tique, sangsue, etc.). Dans le cas des relations trophiques, le parasite prélève une partie des éléments nutritifs de l’autre, sans aucune contrepartie : il se nourrit à ses dépends. LES LESRELATIONS RELATIONSALIMENTAIRES ALIMENTAIRESENTRE ENTRELES LESÊTRES ÊTRESVIVANTS VIVANTS Par exemple, dans un étang, les algues chlorophylliennes microscopiques (autotrophes) se comptent par milliards. Les protozoaires (animaux unicellulaires) qui s’en nourrissent par millions. Les petits animaux qui s’en nourrissent atteignent la dizaine de mille alors qu’il n’y a que des centaines de petits poissons. Les gros poissons se comptent seulement par dizaines. On peut représenter cette organisation des écosystèmes par des pyramides des nombres. On superpose des rectangles de même hauteur dont la longueur est proportionnelle au nombre d’individus à chaque niveau. Le nombre d’individus décroît généralement du premier au dernier niveau. On peut aussi utiliser une pyramide des biomasses. (@DOC. Exemples de pyramides des biomasses) La biomasse (@GL.) correspond à la quantité de matière présente dans un niveau trophique (ou dans l’écosystème entier) à un moment donné. La pyramide des biomasses indique donc pour chaque niveau trophique la quantité de matière présente. Elle diminue de niveaux trophiques en niveaux trophiques, en relation avec la diminution du nombre d’individus. 2.3.2. Le maintien de cet équilibre au cours du temps Toute variation de production dans un niveau trophique a forcément des répercutions dans les niveaux trophiques supérieurs. (@DOC. Une compétition pour la survie) 2.3. L’équilibre des écosystèmes 2.3.1. Une régulation du nombre d’individus Dans un niveau trophique donné, une partie seulement des molécules organiques consommées est réellement utilisée pour construire de la matière. Une partie de ces molécules est en effet dégradée, et une autre partie est éliminée dans l’environnement. Donc seule une petite portion des molécules organiques d’un niveau trophique sera utilisable pour le niveau trophique suivant. Ainsi, pour obtenir suffisamment de molécules organiques, les consommateurs d’un niveau trophique doivent ingérer une plus grande quantité de matière que les consommateurs du niveau précédent. Cela impose donc dans les écosystèmes des consommateurs de moins en moins nombreux au fil des niveaux trophiques successifs. Par exemple, une diminution du nombre de lièvres dans un écosystème aura pour conséquence une diminution du nombre de renards dans ce même écosystème, puisqu’ils auront moins de nourriture pour subvenir à leurs besoins. En contrepartie, la diminution du nombre de renards favorisera ensuite l’augmentation du nombre de lièvres car ces derniers auront moins de prédateurs. Il se crée ainsi un équilibre dynamique entre les niveaux trophiques, qui permet de maintenir l’équilibre de l’écosystème. (@AI. Chaîne alimentaire ; @AI. QCU Chaîne alimentaire) N 83 ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE 3. ADAPTATION DES ÊTRES VIVANTS AUX CONDITIONS DU MILIEU DE VIE 3.1. Percevoir son environnement 3.1.1. La réception d’informations provenant du milieu de vie Les êtres vivants perçoivent en permanence des stimulations (ou stimuli = pluriel de stimulus) en provenance de leur milieu de vie, qui les informent sur l’environnement qui les entoure. Mêmes si les végétaux perçoivent des stimuli de leur milieu de vie, nous nous limiterons ici à l’étude des animaux. Ces derniers perçoivent dans leur environnement des informations utiles comme la présence de congénères, l’arrivée d’un prédateur ou d’une proie, ou encore un changement de température... Chaque type de stimulus (@GL.) est capté par un organe sensoriel (@GL.). Par exemple les stimuli de nature visuelle sont captés par les yeux. Chaque organe sensoriel possède, en effet, des cellules spécialisées dans la réception de stimuli bien précis : on appelle ces cellules des récepteurs sensoriels (@GL.). Dans le cas de l’œil, les récepteurs sensoriels sont situés dans la rétine et ils sont sensibles à la lumière. Lorsqu’ils reçoivent un stimulus, les récepteurs sensoriels sont activés : ils élaborent alors un message nerveux contenant une information bien précise, relative au stimulus capté. Ce message doit ensuite parvenir au système nerveux central (@GL.) de l’animal où l’information sera traitée. Le système nerveux central d’un animal de type vertébré est composé du cerveau (ou encéphale (@GL.)) protégé dans le crâne, et de la moelle épinière (@GL.) protégée dans la colonne vertébrale. Des nerfs assurent le transfert des messages depuis les organes 85 ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE ADAPTATION ADAPTATIONDES DESÊTRES ÊTRESVIVANTS VIVANTSAUX AUXCONDITIONS CONDITIONSDU DUMILIEU MILIEUDE DEVIE VIE sensoriels jusqu’au système nerveux central. On appelle ces nerfs des nerfs sensitifs (@GL.) (ou afférents), et les messages qu’ils véhiculent des messages sensitifs (@GL.) (ou messages afférents). (@AI. Exemple de communication nerveuse dans l’organisme) 3.1.3. Bilan récapitulatif 3.1.2. L’élaboration d’une réponse à la stimulation Le message sensitif est traité dans des zones bien précises du système nerveux central. Par exemple, les messages visuels sont traités dans les aires visuelles du cerveau. Ce traitement de l’information apportée par le message nerveux peut donner lieu à une réponse, afin de réagir au stimulus initial (par exemple prendre la fuite si un prédateur a été repéré). Pour cela, un nouveau message nerveux est élaboré par le système nerveux central. Il sera adressé aux organes dont la mise en jeu permettra de répondre au stimulus. Ces organes sont qualifiés d’organes effecteurs (@GL.). 86 Cet organe effecteur est parfois une glande : un organe qui va libérer une hormone (@GL.) en réponse à la stimulation (une hormone est une substance chimique libérée dan le sang, capable d’agir sur un organe pour en modifier le fonctionnement). Mais la plupart du temps, l’organe effecteur est un muscle, afin de mettre en mouvement l’organisme et lui permettre de réagir au stimulus. 87 Ce type de message nerveux envoyé depuis le système nerveux central jusqu’à un organe effecteur est un message moteur (@GL.) (ou message efférent). Il est véhiculé par des nerfs moteurs (@GL.) (ou nerfs efférents). La réponse des organes effecteurs (que ce soit la libération d’une hormone ou la mise en jeu de muscles) se traduit souvent par une modification du comportement de l’animal. On appelle comportement (@GL.) une succession d’actes observables, réalisés suivant une séquence bien précise, permettant d’interagir avec son environnement. Il existe divers types de comportements, comme les comportements sexuels (les parades nuptiales, composées d’une série d’attitudes bien précises, dont l’exécution aboutira à l’accouplement) ou les comportements alimentaires (une succession d’attitudes bien définies qui aboutira à la capture de la proie). La réalisation des comportements permet de réagir efficacement aux stimuli reçus par l’organisme, et d’interagir avec le milieu de vie. 3.2. Les différents modes de déplacement - L’étude des comportements apporte des réponses sur la finalité des déplacements : recherche de nourriture ; fuite devant un prédateur ; défense d’un territoire ; recherche d’un partenaire pour la reproduction, ou recherche d’un lieu de ponte ; migrations lors des modifications du milieu de vie. Les modes de locomotion diffèrent selon le milieu dans lequel l’animal se déplace. ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE ADAPTATION ADAPTATIONDES DESÊTRES ÊTRESVIVANTS VIVANTSAUX AUXCONDITIONS CONDITIONSDU DUMILIEU MILIEUDE DEVIE VIE La reptation 3.2.1. Le déplacement sur le sol Le mode de déplacement le plus répandu est la marche, mais il existe des adaptations pour permettre la course, le saut, ou la reptation. L’adaptation à la course - La comparaison des membres postérieurs de 3 animaux (homme, chat, cheval) permet de mieux cerner les adaptations permettant la prise de vitesse lors de la course. (@DOC. Comparaison des membres postérieurs de l’homme, du chat et du cheval). 88 - Le passage de la marche à la course est à mettre en relation avec une diminution du nombre de points d’appui au sol. L’homme qui est plantigrade (plante des pieds reposant sur le sol) possède un nombre de points d’appui important. Il y en a moins chez le chat (digitigrade : prend appui uniquement sur ses doigts) et encore moins chez le cheval qui est un onguligrade (marche sur un sabot) ; - Le renforcement et l’allongement de certains os du « pied » augmentent la foulée. - L’augmentation du nombre d’articulations au-dessus du sol et le relèvement du talon améliorent la souplesse du mouvement. - La puissante musculature est aussi a prendre en compte (ex : la musculature du cheval). Ainsi, parmi ces trois mammifères, le cheval apparaît comme l’espèce la mieux adaptée à la course. L’adaptation au saut La comparaison de trois animaux (lapin chez les mammifères, grenouille chez les amphibiens, et criquet chez les insectes) permet de mieux comprendre les adaptations à ce type de locomotion. Dans le saut, les membres postérieurs assurent la propulsion, qui fait suite à une poussée sur le sol (les membres antérieurs assurent quant à eux la réception). L’adaptation au saut va de pair avec un allongement du membre postérieur, notamment de la pièce en contact avec le sol, ce qui favorise l’appui. On remarque aussi que le membre postérieur présente trois parties articulées et repliées en Z, ce qui forme un système dont la détente provoque la propulsion. (N.B. : ces ressemblances entre ces animaux sont des convergences de forme : des analogies.) Chez les reptiles : la vipère rampe par une simple ondulation de son corps et de sa queue, en particulier grâce à l’articulation de ses vertèbres. Ses écailles ventrales s’accrochent au sol et lui évitent de déraper. Chez le ver de terre : il se déplace en prenant appui avec les «crochets» ou poils durs situés sur sa face ventrale, et par contractions et relâchements successifs de la région antérieure puis de la région postérieure. 3.2.2. Le déplacement dans l’air - On distingue trois types de vol : le vol battu (ou ramé) : l’animal bat activement des ailes ; le vol plané : l’animal maintient ses ailes immobiles et se laisse porter par des courants ascendants (aigle) ; le vol parachuté, qui correspond à une chute depuis un support élevé, freinée grâce aux ailes (écureuil volant). Le vol battu est présent aussi bien chez les insectes ailés, qui possèdent des ailes membraneuses portées par le thorax, que chez les vertébrés pour qui de nombreux dispositifs anatomiques liés au vol permettent d’augmenter la portance (ailes élargies de plumes chez les oiseaux, membrane alaire efficacement soutenue par le squelette modifié des membres antérieurs chez les chauves-souris...). 3.2.3. Le déplacement dans l’eau Chez les vertébrés, l’adaptation à la nage présente une grande diversité selon que l’animal mène une vie exclusivement aquatique ou qu’il est amphibie. La nage chez les poissons La propulsion de l’individu se fait par ondulations du corps et de la queue. Les mouvements de la queue et des nageoires sont dus aux contractions d’une musculature importante fixée sur un squelette interne osseux. Les nageoires impaires (dorsale, caudale, anale) et les nageoires paires (pectorales et pelviennes) interviennent secondairement dans le mouvement : stabilisation de l’animal (flottement, roulis, tangage), changement de direction, freinage. Les nageoires sont formées de rayons osseux qui soutiennent une fine membrane tendue. Le corps a une forme hydrodynamique : généralement comprimé latéralement, cela lui permet d’affronter plus facilement la résistance de l’eau. 89 ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENTET ETDÉVELOPPEMENT DÉVELOPPEMENTDURABLE DURABLE L’adaptation à la nage chez les autres groupes Chez certains invertébrés, le corps est aplati dorso-ventralement (ex. : seiche, dytique) et les organes moteurs ont une structure en rames (ex. : notonecte) ; la nage peut se faire par ondulations du corps (ex. : larve d’Agrion) ou bien par réaction (ex. : larve d’Aechne). 4. UNE RESSOURCE DE NOTRE ENVIRONNEMENT : L’EAU Chez les amphibiens telle la grenouille, la nage se fait par les mouvements de pattes palmées ou brasse. Chez certains oiseaux, comme les canards, les pattes postérieures sont remarquablement bien adaptées à la nage : la membrane tendue entre les doigts s’ouvre très largement en poussant l’eau vers l’arrière ce qui permet la propulsion de l’animal. Chez les mammifères aquatiques comme le dauphin, les membres sont modifiés en palettes natatoires et les déplacements se font par ondulation du corps. 4.1. Trajets et transformation de l’eau dans la nature : le cycle de l’eau (@AI. Adaptation) N 90 Sur le schéma ci-dessous, on a représenté le cycle naturel de l’eau et les changements d’état que l’on peut observer. 91 ENVIRONNEMENT ET DÉVELOPPEMENT DURABLE 4.2. La qualité de l’eau L’eau pure, au sens strict du terme, ne contient que des molécules d’eau (H2O). Ce n’est jamais le cas dans les eaux que nous utilisons au quotidien, qu’il s’agisse de l’eau du robinet ou d’eaux minérales, qui contiennent de nombreux composés dissous. Une eau n’est déclarée potable que si elle répond à une longue série de critères fixés par l’OMS. Elle ne doit par exemple contenir aucun micro-organisme pathogène et ne pas dépasser certains seuils pour ses autres constituants. Voici quelques exemples : Espèces ou critère (exemples) ions nitrate ions fluorure ions sulfate arsenic mercure fer pH (traduit l’acidité ou la basicité) Limite autorisée 50 mg/L 1,5 mg/L 250 mg/L 10 µg/L 1 µg/L 200 µg/L Bien entendu, une eau limpide n’est pas forcément potable. Elle doit obligatoirement respecter les critères évoqués ci-dessus. (@AI. La potabilisation de l’eau) (@AI. Pollution) 6,5-9 92 Pistes pour une démarche d’investigation - Pourquoi la plante verte oubliée dans la classe avant les vacances est-elle morte ? - Où va l’eau versée dans le pot de la plante lorsqu’on l’arrose ? - Découverte du contenu d’une pelote de réjection de chouette ; NB : la manipulation des pelotes de réjection de chouette est actuellement interdite pour des raisons de sécurité (risque de grippe aviaire). Il convient donc de se renseigner avant toute manipulation pouvant comporter certains risques notamment sanitaires. - À partir d’élevages réalisés en classe : que mangent ces animaux ? mangent-ils toujours la même chose ? - Comment ont disparu les feuilles laissées à l’abandon sur le sol à la fin de l’automne ? - Documentaire animalier : la proie a fui avant d’avoir vu le prédateur. Comment a-t-elle perçu sa présence ? - D’où vient l’eau qui tombe du ciel aujourd’hui ? Où va-t-elle ensuite ? - Comment peut-on rendre potable l’eau d’une rivière ? N’oubliez pas de consulter (@BIB. - @METH. - @AE.) sur l’« Éducation au développement durable ». N
