Adaptation au milieu marin 5e

Service pédagogique :
Contactez Isabelle Roux de 9h à12h et de
14h à 18 h du lundi au vendredi inclus.
Mel. [email protected]
Tel. 02 33 20 26 35
Fax. 02 33 20 26 27
Marc Burnel, professeur de SVT – lycée Leverrier
de Saint Lô
Mis à disposition au service pédagogique de La
Cité de la Mer.
Fax. 02 33 20 26 27
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1. Mythes et légendes
2. Les pionniers
3. Les grandes expéditions
4. Explorer l’océan
5. Archéologie sous-marine
6. Aquarium : nager
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1. Domaine bathyal, abyssal, et hadal
2. Territoire de la recherche
3. Aquarium : nager
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1. Aquarium : respirer, résister, plonger
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1. l’oxygène dissout dans l’eau
2. A chacun sa technique de respiration
3. Des hommes respirant sous l’eau
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1. Reproduction sexuée et asexuée
2. Mâle ou femelle
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Le parcours jeu est un support de visite destiné à guider l’élève dans le pavillon des
expositions de La Cité de la Mer.
Les réponses aux questions se trouvent dans les différents supports de l’exposition :
panneaux, maquettes, vidéos…
Certaines questions font appel à l’esprit de synthèse du visiteur puisque les réponses
sont dispersées sur les trois niveaux.
La plupart des questions peuvent faire l’objet d’une exploitation pédagogique lors du
retour en classe : vous trouverez dans ce document quelques suggestions.
IMPORTANT
Certaines des questions du livret concernent les animaux, vertébrés et invertébrés,
présents dans les aquariums de La Cité de la Mer. Il est possible que, suite à
certaines circonstances (maladie, stress, pression d’agression d’un congénère…) un
animal ait été retiré de son bassin pour être placé en quarantaine, ce qui rendra
impossible son observation par les élèves. Nous nous excusons de ces conditions,
toutefois inhérentes à tout travail lié au vivant.
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1) Le poisson chenille est le seul qui n’existe pas.
NB : il est possible cependant de trouver des informations sur un poisson d’eau de
mer chaude appelé « poisson-coq », très prisé par les pêcheurs sportifs, mais cette
appellation n’est pas enregistrée à la FAO – Food and Agriculture Organization of the
United Nations. Pour les autres poissons, une recherche sur internet ou dans des
ouvrages généraux d’aquariologie générale pourra permettre, en étudiant l'
aspect de
l’animal (forme, couleur …) de comprendre l'
origine de son nom.
On peut voir un spécimen de poisson vache dans l’aquarium de La Cité de la Mer
consacré aux hippocampes. Il est reconnaissable aux deux cornes qu’il porte sur la
tête et à sa couleur jaune ; son caractère calme en fait un « colocataire » idéal pour
les timides hippocampes.
Plusieurs espèces appartenant à la grande famille des poissons papillons sont
également présents dans le grand aquarium abyssal. Souvent, ces poissons
camouflent leur œil dans une bande noire, et présentent une tache sur la nageoire
dorsale, « faux œil » destiné à tromper les prédateurs.
Le poisson crapaud est également présent à La Cité de la Mer. Il se camoufle
habilement dans son environnement, et attire ses proies vers sa gueule en agitant un
leurre de peau situé au bout d’un rayon de sa nageoire dorsale ainsi transformé en
canne à pêche.
•
Programme de SVT de 6ème : les êtres vivants dépendent les uns de autres
et relations alimentaires - élargissement de ces thèmes en abordant les
moyens de défense et de chasse des poissons cités (mimétisme du poisson
crapaud, jeu de couleur du poisson papillon, toxicité du poisson vache qui
possède des organes digestifs et un mucus venimeux, etc.
2) Panneau 1.1 Mythes et légendes - Illustration «L’île-baleine de Saint Brandan,
d’après une gravure du 19ème siècle».
Le moine irlandais Saint Brandan s’est échoué sur le dos d’une baleine.
Avec ses compagnons, ils y célébrèrent la messe de Pâques avant de s’apercevoir
de leur erreur et de regagner leur navire. Maintes aventures sont vécues par ces
moines partis à la recherche du Paradis, incluant des rencontres diverses : monstres
marins, griffon, dragon…
•
Programme d’histoire de 6ème : le monde antique et les débuts du
christianisme, les mythologies grecques et romaines.
•
Programme de français de 6ème : comparaison avec les références bibliques,
avec d’autres voyages initiatiques tels que l’Odyssée ou utilisation comme
illustration d’un genre littéraire (récit merveilleux).
( #
3) Panneau 1.2 Premiers pas - Paragraphe « le tonneau de Lethbridge »
Les recherches de Lethbridge étaient destinées à récupérer les lingots d’or dans les
épaves.
Il fit fortune en vendant non pas son invention mais ses prestations, notamment à la
Compagnie Hollandaise des Indes Orientales : pour leur compte, il explora l’épave
d’un navire hollandais au large de Madère et récupéra 350 lingots d’or et plusieurs
milliers de pièces d’argent.
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4) Panneau 1.3 Expéditions
L'
expédition du Challenger a permis la découverte d'
environ 4000 espèces.
Ces espèces furent chalutées à des profondeurs de plus en plus grandes (jusqu’à
5500m) car un des plus grands défis scientifiques de l’époque était de découvrir s’il y
avait une limite de profondeur à la vie. Des géologues furent également embarqués,
pour étudier les reliefs et la nature des grands fonds. L’expédition du Challenger
permit ainsi de découvrir l’existence de la dorsale médio-atlantique et des nodules
polymétalliques. Moins spécialisés que les chercheurs d’aujourd’hui, les scientifiques
du 19ème siècle étaient curieux de sciences en général, et ajoutaient souvent à leur
curiosité des talents de peintre, dessinateur, écrivain…
6) Panneau 1.3 Expéditions
C'
est le Prince Albert de Monaco qui a participé à de grandes expéditions au début
du 20ème siècle, à bord de ses deux navires, Hirondelle et Princesse Alice.
Passionné d’océanographie, Albert 1er a mis au point de nombreux engins de
prélèvement, et a créé l’Institut Océanographique de Paris ainsi que le Musée
Océanographique de Monaco.
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Panneaux 1.4 Bathysphère, bathyscaphes et 1.4 Records et limites
1920 : Bathysphère, - 908 m
1960 : Trieste, -10 916 m (record absolu atteint par un engin habité, dans la fosse la
plus profonde connue : celle des Mariannes)
1962 : Archimède, -9 545 m
L'
Archimède est exposé dans le hall d'
entrée de La Cité de la Mer. Les
bathyscaphes, appelés « ascenseurs des mers » ont été abandonnés au profit de
sous-marins d’exploration comme le Nautile de l’Ifremer, dont les capacités de
déplacement sur le fond sont bien supérieures.
Erratum : c’est en 1934 que Beebe et Barton atteignirent avec leur bathysphère la
profondeur de 908m
Panneau 1.4 L’homme devient poisson
Le trio formé par Cousteau, Dumas et Taillez est connu sous le nom des
« Mousquemers ».
Leurs initiatives ont contribué aux progrès de la plongée autonome. On leur doit
quelques-uns des tout premiers films sous-marins : « Par 18 m de fond » sort sur les
écrans dès 1942.
9) 3.4 Au delà (maquette du Victor) – Séquence vidéo « Méthodes de fouille » du
pôle d’archéologie sous-marine – ROV de type Sea Whip exposé au niveau 1
Le ROV est un robot sous-marin téléguidé. ROV est l'
abréviation de l'
expression
anglaise Remotely Operated Vehicle.
Les tâches pouvant être effectuées par les ROV sont multiples : de la simple prise de
vue à la collecte d’échantillons, en passant par la soudure, le boulonnage et autres
travaux de précision. Ils sont donc utilisés en archéologie sous-marine, pour des
interventions sur plates-formes pétrolières, des réparations de câbles sous-marins…
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10) C'
est une amphore à vin du 4ème ou 5ème siècle avant JC, provenant de Grèce ou
d'
Italie.
Les amphores pouvaient être utilisées pour le transport du vin, de l’huile, du bitume,
de poissons en saumure, de garum (condiment à base d’extrait de poisson), d’olives,
de céréales, de noisettes… Toutes ont un goulot étroit, deux anses et une pointe à la
base permettant de les empoigner ou empiler commodément, mais beaucoup de
formes différentes sont observées : elles constituent une information sur leur
provenance et l’époque de leur fabrication. Ces formes sont classées dans le tableau
des amphores de Dressel, établi en 1899 et encore utilisé de nos jours.
•
Programme d’histoire de 6ème : le monde de l’antiquité (l’archéologie sousmarine comme moyen de reconstituer techniques de construction de bateaux,
échanges commerciaux, modes de vie…).
•
Programme de physique-chimie de 5ème : l’eau est un solvant
(caractéristiques physico-chimique de l’eau de mer et dégradation des
différents matériaux constitutifs des objets d’épaves).
11) Toutes les réponses sont exactes.
Ces réponses ne figurant dans aucun support de l’exposition, cette question permet
de faire appel à la logique de l’élève.
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12) Panneau 4.4 Inventeurs - Paragraphe « Moteur à réaction, calmar et Cie »
Je suis la seiche. C’est en se contractant ou en se dilatant que les chromatophores
de la seiche, petites cellules remplies de pigments divers, lui permettent de changer
de couleur pour se camoufler. Une espèce proche de la seiche, présente à La Cité
de la Mer, nage aussi par réaction : le nautile. Lorsque la saison de pêche le permet,
des seiches sont présentées à La Cité de la Mer et sont visibles au Niveau 2, dans
un des aquariums cylindriques.
•
Programme de SVT de 6ème et 5ème : stratégie de reproduction complexe
chez la seiche (fécondation interne, ponte unique et saisonnière…), rôle de
prédateur actif dans les relations alimentaires (tentacules de chasse,
mimétisme par homochromie et homomorphie)
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13 Panneau 6.1 Fond de l’océan
C'
est vrai, il y a des avalanches sous-marines. Les sédiments amenés par les
fleuves ou provenant de l’érosion côtière s’accumulent au niveau du talus
continental : lorsque leur masse devient trop importante et instable, ces sédiments
dévalent la pente abrupte lors d’une avalanche pouvant atteindre 400km/h et
appelée « courant de turbidité ». La couche de sédiment accumulée au pied du talus
est appelée « turbidite ».On peut visualiser une avalanche sur une vidéo à l'
entrée du
niveau 1.
•
Programme de SVT de 5ème/ 4ème : la Terre change en surface (les
sédiments comme archives du passé, séismes et volcanisme) et la
machine Terre (mouvements des plaques et leur origine).
14) Panneau 6.1 Poissons étranges
Un poisson benthique est un poisson qui vit à proximité du fond.
Par opposition, un poisson de pleine eau est appelé « pélagique ».
•
Programme de SVT de 6ème : la répartition des espèces
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Panneau 7.2 Océan et climat - Schéma « les interactions entre l’océan et
l’atmosphère »
L'
évaporation permet le passage de l'
eau liquide des océans à l'
état gazeux.
La vapeur d’eau évaporée au niveau des océans se transforme en nuages, et les
eaux de pluies ruissellent en rivière puis en fleuves, qui retournent à l’océan : c’est
« le cycle de l’eau ».
•
Programme de Physique de 5ème : les différents états de l’eau, le cycle de
l’eau
16) Panneau 7.1 Observer - Schéma « Jason est un nouveau satellite dédié à la
mesure de l’altitude des océans » - Maquette du Jason
Topex Poséidon et Jason sont deux satellites qui servent à mesurer la hauteur des
océans.
On les appelle des satellites d’altimétrie. Grâce à eux, on peut connaître avec
précision le relief des océans, ce qui permet de déduire beaucoup de choses :
avec la chaleur, l’eau se dilate : la mesure d’élévation donne donc une
information sur le température de l’eau de surface. On peut par exemple, en
visualisant l’apparition d’une telle « bosse » et en surveillant ses
déplacements, suivre avec précision le déroulement d’un phénomène El Nino.
de même, le relief de la surface des océans donne une image atténuée du
relief des fonds marins : en effet, un relief de plus de 50 m (montagne sousmarine, faille…) occasionnera un même relief à la surface de l’eau. La grande
carte des fonds marins, présentée dans l’exposition (« Comme un puzzle en
mouvement ») est ainsi déduite des données altimétriques d’un satellite
américain.
Panneaux 7.2 Océan et climat - L’océan régulateur du climat et Le couple
océan-atmosphère
La connaissance des courants marins aide à prévoir la météo. Les courants marins
permettent de répartir le surplus de chaleur emmagasiné par les océans entre les
tropiques, et influencent ainsi les climats (ex : climat océanique en France grâce au
Gulf Stream).
Ce thème est notamment abordé dans les vidéos consacrées à El Nino, aux films
satellites, au climat et aux courants océaniques (espace de projection « Territoires de
le recherche »).
•
Programme de géographie de 6ème : localisation des pôles, des tropiques
et de l’équateur, les grands ensembles climatiques de la planète,
caractéristiques des climats océaniques…
Panneau 6.3 Grandes fosses
La fosse des Mariannes atteint près de 11 km (10 916m).
Ces fosses dépassant 6000m de profondeur et que l’on retrouve dans des zones de
subduction, ne représentent que 3% de la surface des fonds marins.
Panneaux 7.4 Pêcher et 7.4 Peu mais beaucoup quand même
Les ressources de l'
océan sont fragiles. Elles ne sont hélas pas inépuisables.
La gestion d’un stock d’une espèce doit prendre en compte sa capacité à se
régénérer (âge de maturation sexuelle, fécondité, longévité…) et s’étudie sur
plusieurs années. En France, l’Ifremer contribue à ces recherches (état des stocks,
tests sur la taille des mailles de filet, zones de pêche et dates autorisées, tailles
minimales de capture…). Les poissons abyssaux (grenadier, empereur) ont des
cycles plus longs et une maturité plus tardive que ceux de surface, leur exploitation
doit donc être très contrôlée
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20) Panneau 6.1 Fonds de l’océan
Le phytoplancton est la base des réseaux alimentaires marins.
Le phytoplancton est constitué d’algues microscopiques qui, comme tous les
végétaux, nécessitent de la lumière pour réaliser la photosynthèse. On ne trouve
donc le phytoplancton que dans la zone euphotique (couche superficielle des océans
où la lumière solaire pénètre). A sa mort, le phytoplancton sédimente et constitue,
avec les autres apports de la surface (cadavres, déchets…), une base de nourriture
pour les espèces des grands fonds.
•
Programme de SVT de 6ème : l’aquarium abyssal permet d’illustrer la notion
de répartition des espèces et de réseau trophique (la majorité des animaux se
situant comme dans les océans en surface, zone où se trouve le
phytoplancton)
Panneau « Le poisson crapaud »
Je suis le poisson crapaud.
(Voir question 1)
22) Panneau 9.1 Sensations - Paragraphe « Une ligne pour « toucher » l’eau »
La ligne latérale, visible sur la plupart des poissons, constitue un organe sensitif.
Les cellules ciliées de sa ligne latérale permettent au poisson de percevoir les
vibrations de l’eau : sons divers, courants (force et direction), mouvements des
poissons l’entourant s’il est dans un banc, vibrations causées par ses propres
mouvements et réfléchies par l’environnement…
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Panneau 10.1 Energie - Paragraphe « Baleines, dauphins et phoques »
C'
est faux : la baleine possède des poumons et non pas des branchies, car c’est un
mammifère.
Comme tous les mammifères marins, les baleines plongent en apnée. Leur
organisme est bien adapté au manque d’oxygène (leur sang par exemple est
beaucoup plus riche en globules rouges que le nôtre), et leur permet des plongées
très longues (jusqu’à 1h30 pour le cachalot).
•
Programme de SVT de 5ème : diversité des modes respiratoires et
peuplement des milieux.
Panneau Ballasts, flotteurs et parachutes - Paragraphe « Un modèle de
ballast : le nautile »
C'
est un système de ballasts. Il existe cependant une différence entre sous-marin et
nautile : dans un sous-marin, les ballasts sont totalement remplis (soit d’eau, soit
d’air), et ce sont les barres de plongée qui maintiennent le sous-marin à la
profondeur désirée. Chez le nautile, les logettes sont plus ou moins remplies d’eau
pour assurer la descente ou la remontée.
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Programme de physique de 5ème : la masse volumique de l’eau
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Maquette du fonctionnement des ballasts
Lorsque le sous-marin est en surface, les ballasts sont vides.
Au ras de la surface ils sont partiellement remplis d'
eau.
Ils sont remplis d'
eau lorsque le sous-marin est totalement immergé.
26) Audioguidage du Redoutable
Nom : Le Redoutable
Né en 1971
(NB : le Redoutable est lancé en 1969, puis admis au service actif en 1971. Il est
désarmé en 1991, et rejoint La Cité de la Mer en 2000)
A Cherbourg
Nationalité française
Longueur : 128 m
Diamètre : 10,5m
Masse : 8000 tonnes
Equipage : 135 personnes
Durée des patrouilles : environ 70 jours
Type de propulsion : nucléaire
Equipé de 16 missiles
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Le sujet abordé dans ce livret correspond au programme actuel de Sciences de la
Vie et de la Terre des classes de 5ème des collèges : « Des êtres vivants dans leur
milieu – respiration et reproduction ».
La plupart des questions trouvent leurs réponses directement dans le Pavillon
d’Exposition Permanente de La Cité de la Mer : aquariums, panneaux, bornes
interactives, séquences vidéo, objets exposés… ou dans le sous-marin « Le
Redoutable ».
Cinq grandes thématiques relatives aux adaptations des êtres vivants à leur milieu
ont été retenues :
o De l’oxygène dissous dans l’eau
o A chacun sa technique de respiration
o Des hommes respirant sous l’eau
(pour la notion de respiration)
o Reproduction sexuée et asexuée
o Mâle ou femelle ?
(pour la notion de reproduction)
Chacune de ces cinq parties comporte une brève introduction permettant de
présenter le sujet abordé, avec éventuellement un rappel succinct de définitions.
L’enseignant trouvera également dans ces thématiques des exemples concrets qui
lui permettront d’illustrer chacune des notions, mais aussi de développer des
compétences transversales
Une exploitation pluridisciplinaire de ce livret pédagogique est souhaitable,
puisque certaines notions font notamment appel à des connaissances en physique
(dissolution des gaz, compressibilité).
Les activités scientifiques participant pleinement à l’apprentissage du langage, une
collaboration avec l’enseignant de français est conseillée : lecture et production de
textes courts, introduction d’un nouveau vocabulaire spécialisé (lexique en fin de
livret), appréhension des liens entre textes et images… sont autant de points
exploitables en français.
Des suggestions de pistes transversales à exploiter sont proposées dans les
encadrés. Afin de faciliter la lecture de ce document, les termes principaux se
rapportant aux notions des programmes scolaires sont indiqués en gras
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Les 3 questions de cette notion permettent d’établir plusieurs points indispensables à
la compréhension du phénomène de la respiration aquatique en milieu marin :
de l’oxygène est dissous dans l’eau de mer
il a deux origines (photosynthèse et échanges gazeux atmosphériques)
il diffuse dans toute l’épaisseur de la masse d’eau
1) Plus une eau est froide, plus elle peut contenir d’oxygène dissous. Plus elle est
salée, moins elle peut en contenir. Une eau chaude et salée en contiendra donc peu,
alors qu’une eau douce froide pourra en contenir beaucoup plus.
Pour un même volume, l’air peut contenir beaucoup plus d’oxygène que l’eau, qui
atteint vite la saturation. Rappelons que, pour un volume comparable, une eau douce
ne pourra contenir que 0.5 à 1% de l’oxygène contenu dans le même volume d’air,
et qu’en eau de mer cette proportion baisse encore d’un cinquième. Les branchies
des poissons doivent donc être des dispositifs très efficaces : elles sont capables de
fixer 70 à 90% de l’oxygène dissous dans l’eau qui les parcoure.
L’eau est un milieu qui arrive vite à saturation en oxygène dissous, et a contrario
s’appauvrit vite lorsque sa « ré-oxygénation » est perturbée, notamment par des
problèmes de pollution. Les pollutions aux hydrocarbures (pétrole, huiles…) sont les
plus flagrantes car elles occasionnent un film gras à la surface de l’eau qui fait
barrage à tout échange gazeux. D’autres pollutions sont plus pernicieuses : un
apport important de nitrates, par exemple, peut occasionner dans certains cours
d’eau une croissance phénoménale de plantes (algues ou autres) : la nuit, leur
respiration (non compensée par leur photosynthèse) peut appauvrir l’eau presque
complètement en oxygène et causer ainsi la mort de tous les êtres vivants.
(R. Tavernier, C. Lizeaux : « Sciences de la Vie et de la Terre 5ème », Editions
Bordas)
(A. Aminot, M. Chaussepied : « Manuel des analyses chimiques en milieu marin »,
Editions CNEXO)
•
Programme de Physique-Chimie de 5ème : les gaz dissous dans l’eau, l’eau
de mer en tant que solution, utilisation des notions de température.
2) C’est faux : dans les grandes profondeurs il y a moins d’oxygène dissous que
dans les eaux de surface. L’oxygène atmosphérique se dissous au niveau de la
surface des océans, et la photosynthèse ne peut avoir lieu que dans la zone
euphotique : la concentration en oxygène est ainsi plus importante vers la surface
que dans les grandes profondeurs. Mais, outre que l’oxygène dissous diffuse dans
toute la masse d’eau, l’oxygène des grands fonds provient aussi l’eau de la fonte des
glaces polaires qui, très dense parce que très froide, descend rapidement et
chargée d’oxygène vers les grands fonds, puis s’écoule en courants très lents vers
l’équateur. Malgré tout, la teneur en oxygène des eaux des grandes profondeurs
reste
faible.
3) L’oxygène dissous dans l’eau de mer a deux origines : la photosynthèse des
algues (principalement celles du phytoplancton), et la dissolution de l’oxygène
atmosphérique.
•
Programme de SVT de 6ème : rappels sur la classification scientifique des
végétaux et la place des algues, besoins nutritifs des végétaux
chlorophylliens, notion de producteur primaire.
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Cette notion permet de clarifier un point essentiel : tous les animaux respirant sous
l’eau ne possèdent pas forcément des branchies.
4) Les poumons sont le meilleur moyen de capter l’oxygène de l’air, les branchies le
meilleur moyen de capter l’oxygène dissous dans l’eau.
Cette question est l’occasion d’approfondir les analogies entre poumons et
branchies :
dans les deux cas, le sang vient s’enrichir en oxygène au niveau de ces
organes respiratoires
leurs formes (lamellaire pour les branchies, plissée et ramifiée pour les
bronchioles des poumons) offrent une très grande surface de contact, pour
améliorer les échanges gazeux
Niveau 0 : Panneau 10.1 Energie
Cette question permet à l’élève de comprendre le circuit de l’eau de la bouche aux
branchies. Elle met aussi en évidence une différence fondamentale entre poissons
cartilagineux (requins, raies) et poissons osseux : les premiers présentent 5 fentes
branchiales (les branchies sont cloisonnées et réparties dans 5 compartiments),
tandis que les seconds présentent un opercule (les branchies sont regroupées dans
une même chambre fermée par l’opercule osseux).
Elle est également l’occasion d’observer les mouvements respiratoires de poissons
comme le mérou ou le requin tapis : quand la bouche est ouverte, les opercules ou
fentes branchiales sont fermés, puis l’inverse.
•
Programme de SVT de 6ème : rappels de classification des espèces, place
des poissons osseux et cartilagineux dans une clé de détermination
6)
7) Dans le cœur humain, le sang circule deux fois, chargé en oxygène puis chargé
en gaz carbonique. Dans le cœur d’un poisson, le sang circule une fois, chargé en
gaz carbonique.
Le système circulatoire n’est pas identique chez tous les vertébrés. Il est plus
simple chez un poisson que chez l’homme : le sang oxygéné par son passage dans
les branchies est directement véhiculé vers les organes, alors que chez l’homme le
sang repasse par le cœur avant d’aller alimenter les organes du corps.
Le poulpe possède le même genre de système circulatoire (les céphalopodes sont
les seuls mollusques à avoir un système fermé), avec une particularité : en plus de
leur cœur systémique, ils ont deux cœurs branchiaux d’appoint, pour pouvoir pulser
le sang jusqu’au bout de leurs branchies très ramifiées.
8) C’est vrai : chez beaucoup d’espèces aux téguments fins (anémones, méduses,
animaux microscopiques du zooplancton…), les échanges gazeux se font
directement à travers la peau.
9) Manchot : poumons
Serpent de mer : poumons
Dauphin : poumons
Méduse : respiration cutanée
Araignée de mer : branchies
Etoile de mer : respiration cutanée
Murène : branchies
Tortue de mer : poumons
Phoque : poumons
Moule : branchies
Seiche : branchies
Anémone de mer : respiration cutané
10) La vessie natatoire du grondin lui sert d’organe de flottabilité pour éviter le roulis,
mais aussi de caisse de résonance pour émettre ses grondements.
Le grondin émet ses grondements grâce aux muscles puissants entourant sa vessie
natatoire : il peut ainsi produire des sons en faisant passer le gaz d’un côté à l’autre
de sa vessie à travers un rétrécissement, exactement comme nous faisons du bruit à
l’aide d’un ballon gonflé.
11) Le requin tapis créé un flux d’eau sur ses branchies en effectuant des
mouvements
respiratoires.
Le requin à pointe noire créé un flux d’eau sur ses branchies en nageant
perpétuellement la gueule ouverte.
Les mouvements respiratoires nécessitent les muscles adéquats : certains
animaux comme les requins à pointe noire en sont dépourvus.
Cette question peut être approfondie en évoquant d’autres types de mouvements
respiratoires et les organes associés (diaphragme chez l’homme, plancher buccal
chez la grenouille, plancher de la cavité pulmonaire chez l’escargot, battement de
certaines pièces buccales chez les crustacés…)
12) Les cachalots sont capables de plonger pendant une heure et demi, et de
descendre à plus de 1500m.
13) Niveau 0 : Panneau 10.1 Energie
Les cétacés ont développé des plusieurs adaptations qui leur permettent de plonger
longtemps en apnée :
leur sang est deux fois plus riche que le nôtre en globules rouges
ils s’économisent en faisant des mouvements limités
en plongée, ils ralentissent leur rythme cardiaque
Les cétacés présentent en fait bien d’autres adaptations à l’apnée :
en une respiration, ils renouvellent 90% de leur volume pulmonaire, alors que
nous n’en renouvelons que 15%
leur organisme est beaucoup plus tolérant que le nôtre à l’acide lactique
(produit par la dégradation anaérobie du glycogène et provoquant les
crampes)
proportionnellement, ils ont un volume de sang plus important que le nôtre (le
sang représente 7% du poids chez l’homme et 10 à 15% chez les cétacés)
leurs globules rouges sont non seulement plus nombreux, mais aussi
contiennent plus d’hémoglobine
leurs muscles contiennent plus de myoglobine (substance fixant l’oxygène, car
ayant une plus grande affinité que l’hémoglobine avec celui-ci) que les nôtres,
ce qui constitue une réserve importante à utiliser en plongée
le sang, en plongée, n’irrigue plus que les organes vitaux, les autres (reins,
estomac, intestins…) utilisant leurs réserves propres
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14) Larve de moustique et tuba
Argyronète et cloche à plongeur
Dytique et bouteille de plongée
15) Niveau 2 : Panneau 1.4 L’homme devient poisson - Légende des photos sur
la plongée du premier maître Fargues
L’ivresse des profondeurs est due à l’azote de l’air que respire le plongeur, qui se
dissous de plus en dans son organisme.
16) Les 3000 litres d’oxygène produits par la combustion d’une chandelle à oxygène
sont respirés par un individu en 8 heures (en moyenne).
Audioguidage du Redoutable
A bord d’un sous-marin, le gaz carbonique produit par la respiration de l’équipage est
purifié par décarbonatation, selon le même principe que dans un poumon.
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Un petit rappel de définitions (reproduction sexuée et asexuée) permet de clarifier
ces notions avant d’aborder les questions.
18) Voir schéma. Les biologistes de La Cité de la Mer maîtrisent le cycle complet des
aurélies : les méduses présentées dans notre aquarium cylindrique sont toutes nées
dans nos quarantaines.
Toutes les espèces de méduses ne présentent pas un cycle alternant les deux types
de reproduction : certaines méduses ne se reproduisent que par reproduction
sexuée.
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19) Les ptérygopodes sont un caractère primaire. Cette question permet de rappeler
les définitions des caractères sexuels primaires et secondaires, du dimorphisme
sexuel… La grande famille des requins (400 espèces différentes) permet une
approche intéressante des différentes stratégies de reproduction, car toutes ne
procèdent pas de la même façon, bien que la fécondation soit toujours interne suite à
un accouplement : certaines espèces sont ovipares (roussettes), d’autres sont
ovovivipares (aiguillat commun) ou encore vivipares (requins à pointe noire).
Il peut être intéressant de comparer avec les élèves l’appareil reproducteur d’une
poule et celui d’une femelle de roussette, qui présente : ovaires pairs (chez certaines
espèces de requin, il n’existe qu’un unique ovaire), glande nidamentaire (où
peuvent être stockés les spermatozoïdes dans leurs spermatophores, parfois
conservés vivants plusieurs mois, où a lieu la fécondation et où est secrétée la
membrane de l’œuf) et oviducte (débouchant dans le cloaque).
20) Un animal hermaphrodite possède au cours de sa vie des gonades mâles et
femelles fonctionnelles, successivement ou en même temps.
20% des 40000 espèces de poissons sont hermaphrodites.
Il existe diverses formes d’hermaphrodisme :
hermaphrodisme simultané : les deux sexes sont présents simultanément
chez l’animal (un décalage de quelques jours dans la maturation des deux
types de gamètes empêche les risques d’autofécondation)
hermaphrodisme protogyne : l’animal est d’abord femelle, puis mâle (c’est le
cas de beaucoup de labridés, ainsi que de beaucoup d’espèces de mérou)
hermaphrodisme protérandrique : l’animal est d’abord mâle, puis femelle
(daurade royale)
Chez certaines espèces, tous les individus sont biologiquement capables de changer
de sexe, mais le changement dépend de certaines conditions sociales (voir l’encart
« à savoir » du livret sur les anthias).
21) Le mérou de Méditerranée est un hermaphrodite protogyne : d’abord femelle, il
devient mâle vers 16 ans.
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Les ouvrages jeunesse sont indiqués en grisé.
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Géo – Atlas des mers et des océans - Editions Solar
> Contient toutes les cartes bathymétriques des différents océans, ainsi que des
chapitres succins sur les marées, les courants, les climats, l’exploitation des
océans…
Le livre de la mer - Editions Larousse
> Tous les sujets en corrélation avec la mer : sports nautiques, exploitation des
océans, protection, différents biotopes décrits avec leur faune et leur flore…
La vie dans les mers, Patrick Geistdoerfer - Editions Presses Universitaires de
France, Collection Que Sais-je ?
> Caractéristiques des grands écosystèmes marins, et description de la faune et de
la flore associées.
La biodiversité, Christian Lévêque - Editions Presses Universitaires de France,
Collection Que Sais-je ?
> Définition, préservation et valorisation de la biodiversité. L’ouvrage aborde aussi
les enjeux économiques de la biodiversité, ainsi que les conséquences des activités
humaines.
La Machine océan, Jean-François Minster - Editions Flammarion
> Présentation du système complexe des océans, ses interactions avec
l’atmosphère, les nouvelles méthodes d’étude (satellites et autres), cycle du carbone
et absorption du CO2… Par l’actuel Président Directeur Général de l’Ifremer.
Les océans, Jean-François Minster - Editions Flammarion, Collection Dominos
> Ouvrage sur le système complexe des océans (fluctuations du couplage océanatmosphère, chimie) et les différentes techniques d’étude (mesures, modélisation).
Océanographie, Hervé Regnault, Martine Tabeaud - Editions Armand Colin
> Ouvrage clair et succinct (95p) sur les marées, les courants, le couplage océanatmosphère et l’exploitation des océans.
Les océans, Maxence Revault d’Allonnes - Editions Presses Universitaires de
France, Collection Que Sais-Je ?
> Climatologie, courants marins et morphologie détaillée des différents océans
mondiaux.
Le climat de la Terre, Robert Sardouny - Editions Flammarion, Collection Dominos
> Grands principes de climatologie, rôle des océans, variation des climats, rôle de
l’homme et incertitudes.
Les climats de la Terre, Bruno Voituriez - Editions Presses Pocket, Collection
Explora
> Mécanismes du climat, climats passés et prévisions, rôle de l’océan, effet de
serre… Par le responsable du programme « Océan et climat » de l’Ifremer.
Océan et atmosphère, A. Chapet et al. - Editions Hachette Education, Collection
Synapses
> Circulations et chimies de l’atmosphère et de l’océan, couplage, phénomène El
Nino et ses conséquence… Ouvrage clair enrichit de quelques applications
pédagogiques.
Evaluation de la recherche en océanographie, CNER (Comité National
d’Evaluation de la Recherche) - Editions La Documentation Française
> Description des grands organismes de recherche concernés (Ifremer, CNRS…) et
des grands programmes, classés par domaine (halieutique, océanographie côtière,
exploration des grands fonds…). Description des moyens, notamment de la flotte.
La pollution des mers, Jean-Claude Lacaze - Editions Flammarion, Collection
Dominos
> Description des différents types de pollution marine, de leurs origines, et
proposition des mesures de sauvegarde des océans.
Les coulisses de l’aquarium, Sheldon L. Gerstenfeld - Editions Flammarion,
Collection Castor Doc
> Ouvrage très riche et ludique, mêlant des secrets de vétérinaires et soigneurs
d’aquarium sur leurs pensionnaires avec des informations plus générales sur les
animaux (invertébrés, mammifères, oiseaux, poissons, …) et végétaux marins.
Mers et océans - Editions Gallimard Jeunesse
> Présentation « patchwork » très ludique, pour aborder aussi bien les écosystèmes
marins que l’art et la littérature inspirés de la mer ou encore le rôle de l’océan dans
les climats mondiaux. Dès 10 ans.
Les requins, John D. Stevens - Editions Bordas
> Biologie des requins, description des espèces, mythes et réalités sur les attaques
de requin, pêche et utilisations industrielles… Un des meilleurs ouvrages en français
sur le sujet.
Baleines, dauphins et marsouins, R. Harrisson et M.M. Bryden - Editions Bordas
> Description des espèces, adaptations au milieu aquatique, reproduction, organes
sensoriels, comportement social… Un des meilleurs ouvrages en français.
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Encyclopédie de la plongée - Editions Vigot
> Histoire de la plongée, matériel actuel, médecine, droit, archéologie sous-marine,
biologie marine, techniques de photographie.
Plongée passion, Patrick Mioulane, Jean-Michel Oyhenart - Editions Hachette
> Ouvrage conseillé par la FFESSM (Fédération Française d’Etudes et de Sports
Sous-Marins) : physique et médecine de la plongée, gestes et accidents, matériel,
techniques de prises de vue.
Plongée, Alain Delmas - Editions Evènement’Ciel
> 450 questions-réponses relatives à la plongée, présentées en fiches reliées. Très
ludique, pour tester les connaissances dès 12 ans
/
Le Redoutable et l’histoire des techniques de sous-marin - Autoédité (disponible
à la boutique de La Cité de la Mer)
> Une histoire fictive (lors de sa dernière patrouille, le Redoutable recueille le
narrateur après un cyclone) permet à l’auteur de nous présenter l’univers
technologique et humain du sous-marin, en enrichissant son récit d’un historique des
techniques. Beaucoup de schémas très clairs sur les infrastructures du Redoutable.
Les sous-marins français – les bateaux noirs, Amiral Bernard Louzeau, JeanMarie Chourgnoz - Editions ETAI
> Ouvrage principalement photographique, présentant les différents navires français
et la vie à bord.
Le Triomphant, François Dupont, Pierre Quinchon - Editions du Perron
> Ouvrage photographique présentant la conception, la construction et le lancement
du Triomphant, sous-marin dernière génération. Les photos sont accompagnées de
texte détaillant les différentes étapes et certaines anecdotes.
Le jour ne se lève pas pour nous, Robert Merle - Editions Le Livre de Poche
> Récit d’une patrouille à bord d’un SNLE (Sous-Marin Nucléaire Lanceur d’Engins),
sur les pas d’un jeune médecin militaire : véritable chronique sur les missions et les
hommes.
&
Les métiers de la mer, Nadège Delalieu - Editions Jeunes Editions
> Guide très complet sur les métiers liés à la mer, les formations et les contacts
utiles.
Guide des formations mer, eau et environnement - Edité par l’Institut
Océanographique (Centre de la Mer et des Eaux, 195 rue St Jacques 75005 Paris)
> Guide très complet sur toutes les formations existantes, du CAP au doctorat,
traitées par domaine.
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Chimie de l’eau de mer, Gérard Copin-Montégut - Edité par l’Institut
Océanographique (Centre de la Mer et des Eaux, 195 rue St Jacques 75005 Paris)
> Principaux constituants, équilibre et associations ioniques, transfert des gaz entre
océan et atmosphère, oxydo-réduction, système des carbonates… Ouvrage de
référence.
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Les fureurs de la Terre, Claude Allègre - Editions Points, Collection Odile Jacob
> Historique des études géologiques et des instruments, mécanismes de la
tectonique des plaques et effets associés (séIsmes, points chauds…), et moyens de
prévention. Ouvrage très complet.
Les montagnes sous la mer, Adolphe Nicolas - Editions BRGM
> 180 pages très claires sur la géologie des grands fonds océaniques, et notamment
les dorsales et le phénomène de « tapis roulant ».
Les archives de la Terre, Christiane Sabouraud - Editions Presses Pocket,
Collection Explora
> « Biographie » de la Terre, enregistrement dans les roches de témoignages des
différentes étapes et description des techniques d’étude utilisées par les géologues.
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Dans la nuit des abysses – au fond des océans, Daniel Reyss - Editions
Gallimard Découverte
> Histoire de l’océanographie, des premières cloches à plongeur aux sous-marins
scientifiques actuels, en passant par les bathyscaphes. Ouvrage de référence sur les
grands fonds, notamment grâce à la description du programme franco-américain
FAMOUS sur la dorsale atlantique, et la découverte des oasis abyssales.
20 000 vies sous la mer, Lucien Laubier - Editions Odile Jacob
> Tout sur les grandes étapes de l’exploration des abysses, leur géologie, les oasis
de vie… Par un scientifique ayant participé à de nombreuses expéditions, à bord du
Cyana et du Nautile.
A moins de 6000m – l’exploration des fosses japonaises - Edition Ifremer/
CNRS/ University of Tokyo Press
> Le projet Kaiko pas à pas, des engins utilisés aux découvertes sur la géologie des
grandes fosses japonaises et leur faune. Bon exemple sur le déroulement d’une
campagne océanographique.
Expédition FAMOUS – à 3000m sous l’Atlantique, Xavier Le Pichon, Claude
Riffaud - Editions Albin Michel
> Tout sur le programme franco-américain de 1973-1974 d’étude de la dorsale
atlantique au Sud-Ouest des Açores, par les scientifiques participant. Véritable
reportage sur cette aventure technologique, scientifique et humaine, en même temps
qu’un écrit rigoureux sur le phénomène de dorsale.
Au fond des océans - Editions Gallimard, Collection Les Yeux de la Découverte
> Tout sur les fonds marins : géologie, faune et flore, historique des moyens d’étude.
Les grands fonds et leur faune sont particulièrement développés dans cet ouvrage
ludique.
Au fond des mers, Daniel Reyss, Jean-Yves Blot - Editions Gallimard Jeunesse
> Ouvrage ludique à découvrir dès 10 ans, sur les engins sous-marins (militaires et
scientifiques), ainsi que sur l’exploration des épaves et l’exploitation pétrolière.
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L’aventure nucléaire, Claude Bienvenu - Editions Presses Pocket, Collection
Explora
> Structure de l’atome, mécanismes de libération d’énergie, utilisations militaires et
civiles. Un ouvrage clair et objectif.
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Le pétrole, une épopée, Xavier Boy de La Tour s- Editions Presses Pocket,
Collection Explora
> Historique de l’industrie pétrolière, techniques de prospection et d’exploitation,
notamment off-shore… Ouvrage enrichit de réflexions géopolitiques, ainsi que sur les
risques pétroliers, leur prévention, l’avenir du pétrole et les autres sources d’énergie
http://hebergement.ac-poitiers.fr/c-vouneuil/1pro1mic/adaptationaumilieu/index.html:
> site très intéressant d’un collège, sur les adaptations au milieu, les problèmes liés à
la respiration aquatique, différents modes de respiration dans l’eau… et exemples
d’activités sur le sujet
1) Le poisson-chenille est le seul qui n’existe pas.
2) Le moine irlandais Saint Brandan accosta sur une baleine.
3) En 1715, John Lethbridge inventa un tonneau dans le but de récupérer des lingots d’or dans
une épave.
4) Les scientifiques de l’expédition Challenger ont découvert 4000 nouvelles espèces.
5) Planisphère : relier les points dans l’ordre
6) Albert 1er de Monaco a participé à de nombreuses expéditions océanographiques.
7) Bathysphère : -908m ; Trieste : -10916m ; Archimède : -9545m.
8) Ils étaient appelés « les trois mousquemers ».
9) Un ROV (Remotly Operated Vehicle) est un robot sous-marin télécommandé.
10) C’est une amphore à vin gréco-italique, datant du 4ème ou 5ème siècle avant J.C.
11) En plongée, remonter une amphore est à la fois interdit, inutile et irresponsable.
12) Je suis la seiche.
13) C’est vrai : il y a même des avalanches.
14) Un poisson benthique est un poisson vivant sur ou près du fond.
15) Le passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux s’appelle l’évaporation.
16) Topex-Poseidon et Jason sont deux satellites qui servent à mesurer la hauteur des océans
(on parle de satellites altimétriques) .
17) Vrai : connaître les courants aide à mieux prévoir la météo.
18) La fosse des Mariannes atteint 11km de profondeur.
19) Les ressources en poisson des océans sont fragiles, il faut les gérer.
20) Dans l’océan, les producteurs primaires sont les algues microscopiques du phytoplancton.
21) Je suis le poisson crapaud.
22) Pour entendre, les poissons possèdent une ligne latérale, organe sensible aux courants et
aux vibrations.
23) Faux : les baleines ont des poumons.
24) C’est un système de ballasts.
26) Nom : Le Redoutable - Né en 1971 (le Redoutable est lancé en 1969, puis admis au service
actif en 1971. Il est désarmé en 1991, et rejoint La Cité de la Mer en 2000) à Cherbourg Nationalité française - Longueur : 128 m - Diamètre : 10,5m - Masse : 8000 tonnes - Equipage
: 135 personnes - Durée des patrouilles : environ 70 jours - Type de propulsion : nucléaire Equipé de 16 missiles.
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1) L’eau qui peut contenir le plus d’oxygène dissous est l’eau douce froide, l’eau chaude salée
étant celle qui peut en contenir le moins.
2) Faux : il y a moins d’oxygène dissous dans les grandes profondeurs qu’il n’y en a dans les
eaux de surface.
3) L’oxygène dissous dans l’eau provient à la fois de l’atmosphère et de la photosynthèse
végétale des algues.
4) Le meilleur moyen pour capter l’oxygène de l’air ce sont les poumons. Le meilleur moyen pour
capter l’oxygène dissous dans l’eau ce sont les branchies.
5) Sens de circulation du sang :
6) Dans le cœur d’un poisson, le sang circule une fois, chargé en gaz carbonique. Dans le cœur
humain, le sang circule deux fois, chargé en oxygène puis chargé en gaz carbonique.
7) C’est vrai, beaucoup d’animaux marins n’ont ni poumons ni branchies et pratiquent la
respiration cutanée.
8) Manchot : poumons
Serpent de mer : poumons
Dauphin : poumons
Méduse : respiration cutanée
Araignée de mer : branchies
Etoile de mer : respiration cutanée
Murène : branchies
Tortue de mer : poumons
Phoque : poumons
Moule : branchies
Seiche : branchies
Anémone de mer : respiration cutanée
9) La vessie natatoire du grondin lui sert à la fois d’organe anti-roulis et de caisse de résonance
pour les grognements qu’il émet.
10) Le requin tapis crée un flux d’eau sur ses branchies en effectuant des mouvements
respiratoires. Le requin à pointe noire crée un flux d’eau sur ses branchies en nageant
perpétuellement la gueule ouverte.
11) Le cachalot est capable de faire des apnées d’1h30 et d’atteindre plus de 1500m de
profondeur.
12) Les cétacés présentent beaucoup d’adaptations à l’apnée : leur sang est deux fois plus riche
que le nôtre en globules rouges, en plongée ils ralentissent leur rythme cardiaque (le sang
n’alimentant plus que les organes vitaux), et de plus ils économisent leurs mouvements.
13) Larve de moustique et tuba ; Argyronète et cloche à plongeur ; Dytique et bouteille de
plongée.
14) L’ivresse des profondeurs (ou narcose) est due à l’azote de l’air que le plongeur respire et qui
se dissous de plus en plus dans son organisme.
15) 3000 litres d’oxygène c’est ce qu’un homme respire en 8 heures (en moyenne).
16) Dans le Redoutable, le gaz carbonique produit par la respiration de l’équipage est éliminé par
« l’usine de décarbonatation » (c’est le même principe qu’un poumon).
17) De la méduse adulte à la larve, c’est une reproduction sexuée. La multiplication des polypes
est une reproduction asexuée.
18) Les ptérygopodes sont des caractères sexuels primaires.
19) C’est vrai, l’hermaphrodisme consiste pour un animal à porter des organes sexuels mâles et
femelles fonctionnels, successivement ou en même temps.
20) Le mérou de Méditerranée, espèce présentée à La Cité de la Mer, est hermaphrodite :
d’abord femelle, il devient mâle vers 6 ans.