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Que deviennent les feuilles mortes - Conseil général de la Dordogne

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CYCLE IIIDomaine d'activité : ENVIRONN EMENTQUE DEVIENNENT LES FEUILLES MORTES ?Point du programmel'approche écologique niveau 2• L'approche écologique à partir <strong>de</strong> l'environnem ent proche.• Rôle et p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong>s êtres vivants ; notions <strong>de</strong> chaînes et <strong>de</strong> réseaux alimentaires.Objectifs généraux• Réinvestir <strong>les</strong> connaissance s acquises lors du module "La savane africaine" en menant uneétu<strong>de</strong> complète <strong>de</strong> l'écosystème "La forêt".• Confronter et comprendre <strong>les</strong> similitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> fonctionneme nt <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux écosystèmesnotamment le rôle et <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong>s êtres vivants• Savoir utiliser une clé <strong>de</strong> déterminatio n simple .Clé <strong>de</strong> déterminatio n <strong>de</strong> quelques petits animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière (Document PDF 324 KO -Téléchargem ent et utilisation libres)Résumé du moduleLes élèves auront mené auparavant le module "La savane africaine" qui permet <strong>de</strong> construirequelques concepts clés <strong>de</strong> l'écologie : <strong>les</strong> transferts d'énergie et <strong>de</strong> matière, <strong>les</strong> chainesalimentaires, l'équilibre et le déséquilibre <strong>de</strong> l'écosystème . Cette étu<strong>de</strong> sur document d'unécosystème très "lisible" permet d'abor<strong>de</strong>r par <strong>la</strong> suite avec beaucoup plus <strong>de</strong> facilité l'étu<strong>de</strong> surle terrain d'écosystème s proches tels que <strong>la</strong> mare, <strong>la</strong> rivière, <strong>la</strong> forêt, ... où <strong>les</strong> animaux et <strong>les</strong>p<strong>la</strong>ntes sont paradoxalem ent beaucoup moins connus et visib<strong>les</strong> que ceux <strong>de</strong> <strong>la</strong> savane alorsqu'ils nous sont beaucoup plus proches.La mise en évi<strong>de</strong>nce <strong>de</strong> l'existence <strong>de</strong> petits animaux vivants dans <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> <strong>de</strong><strong>la</strong> forêt, <strong>de</strong> leur régime alimentaire et <strong>de</strong> leur p<strong>la</strong>ce fondamentale dans l'écosystème nécessiteune observation fine et l'utilisation d'une clé <strong>de</strong> déterminatio n particulière permettant <strong>de</strong> <strong>les</strong>i<strong>de</strong>ntifier.La construction d'un modèle <strong>de</strong> fonctionneme nt <strong>de</strong> l'écosystème "<strong>la</strong> forêt" s'appuie sur <strong>les</strong>connaissance s acquises lors du module "<strong>la</strong> savane" qui sont croisées avec <strong>les</strong> données recueilliessur le terrain et <strong>les</strong> observations en c<strong>la</strong>sse. La mise en p<strong>la</strong>ce et le suivi <strong>de</strong> l'évolution d'unelitière in vitro en c<strong>la</strong>sse permet <strong>de</strong> continuer à illustrer et à vali<strong>de</strong>r <strong>les</strong> connaissance s.Pour en savoir plus :- Le sol : un milieu <strong>de</strong> vie : excellente fiche <strong>de</strong> synthèse à télécharger (PDF 900 KO) réalisée parle professeur Yves COINEAU du <strong>la</strong>boratoire <strong>de</strong> zoologie (arthropo<strong>de</strong>s ) du Muséum Nationald’Histoire Naturelle <strong>de</strong> Paris pour <strong>la</strong> Fondation Nico<strong>la</strong>s Hulot . A lire absolument.- La forêt et l'arbre dans <strong>la</strong> ville : très intéressante page du site <strong>de</strong> <strong>la</strong> Fondation Nico<strong>la</strong>s Hulot.Réalisation : François LusignanMention : En débatDate <strong>de</strong> Publication : mai 2003SommaireSéance 1 : Préparation <strong>de</strong> l'étu<strong>de</strong>Séance 2 : En forêtSéance 3 : Expériment er sur <strong>la</strong> transformat ion <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong>Séance 4 : Observer <strong>les</strong> êtres vivants dans <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong>Séance 5 : La forêt est un écosystèmeEcole <strong>de</strong>s SciencesL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ?http://eds24.free.frSOMMAIRE


SÉANCE 1 : PRÉPARATION DE L'ÉTUDEObjectifs <strong>de</strong> connaissances• Rappel <strong>de</strong>s connaissance s liées à l'étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> l'écosystème savane :- le c<strong>la</strong>ssement <strong>de</strong>s éléments en non-vivant/v ivant- <strong>les</strong> êtres vivants sont <strong>de</strong>s végétaux ou <strong>de</strong>s animaux- <strong>les</strong> êtres vivants ont <strong>de</strong>s re<strong>la</strong>tions proie/prédate ur qui déterminent <strong>la</strong> p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong> chaqueespèce dans <strong>les</strong> chaines alimentairesObjectifs <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>• Se poser <strong>de</strong>s questions sur un phénomène naturel• Mettre en perspective <strong>de</strong>s connaissance s dans un contexte nouveau• NéantMatériel à préparerDEROULEMENT1. Lancer le projet <strong>de</strong> rechercheLe projet <strong>de</strong> recherche sur <strong>la</strong> forêt peut s'inscrire dans <strong>la</strong> continuité du module sur <strong>la</strong> savane oubien être motivé par <strong>la</strong> venue <strong>de</strong> l'automne bien qu'il soit tout à fait possible <strong>de</strong> travailler sur <strong>la</strong>litière en toutes saisons. La chute <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> <strong>de</strong>s arbres <strong>de</strong> <strong>la</strong> cour <strong>de</strong> l'école déclenchetraditionnelle ment <strong>de</strong> nombreuses situations <strong>de</strong> travail dans <strong>de</strong> nombreuses disciplines (littérature,arts p<strong>la</strong>stiques, ...). Le problème - sur le p<strong>la</strong>n scientifique - du <strong>de</strong>venir <strong>de</strong> ces feuil<strong>les</strong> pourra servir<strong>de</strong> base <strong>de</strong> réflexion mais le maître <strong>de</strong>vra s'attacher à é<strong>la</strong>rgir <strong>la</strong> problématiqu e au milieu naturelquite à revenir en fin <strong>de</strong> module sur le cas particulier <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> qui sont ramassées par lepersonnel d'entretien. "<strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> (dans une forêt) ?" est le problèmecentral qui va gui<strong>de</strong>r le travail <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse.Ce problème pourra bien entendu être proposé directement par le maître sous forme d'un défi ous'inscrire dans un questionnem ent d'élève au cours d'une sortie sur le terrain. Il vaut mieuxtoutefois réserver <strong>les</strong> possibilités <strong>de</strong> sortie à <strong>la</strong> séquence 2 si cel<strong>les</strong> ci sont diffici<strong>les</strong> à organiser.Bien sûr, si on a un bois à <strong>la</strong> porte <strong>de</strong> l'école, on ne se privera pas <strong>de</strong> poser le problème enutilisant <strong>les</strong> ressources <strong>de</strong> l'environnem ent proche.2. Les représentat ions <strong>de</strong>s élèvesOn <strong>de</strong>man<strong>de</strong> aux élèves <strong>de</strong> faire une représentatio n <strong>de</strong>s différents éléments vivants ou nonvivantsqui sont impliqués dans le projet <strong>de</strong> recherche. Le <strong>de</strong>venir <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> <strong>de</strong>vraégalement être représenté. Les productions sont individuel<strong>les</strong> dans un premier temps (cahierd'expériences ) puis retravaillées par groupes sur format A3 . <strong>Que</strong>lques productions sont affichéeset servent <strong>de</strong> base <strong>de</strong> discussion collective. Les représentatio ns pourront faire écho à cel<strong>les</strong>réalisées au cours du module sur <strong>la</strong> savane mais très partiellement car <strong>les</strong> re<strong>la</strong>tions alimentairesentre <strong>les</strong> animaux - le plus souvent invisib<strong>les</strong> - sont beaucoup moins évi<strong>de</strong>ntes <strong>de</strong> même que <strong>la</strong>p<strong>la</strong>ce <strong>de</strong> <strong>la</strong> production végétale qui n'est pas perçue comme <strong>la</strong> base <strong>de</strong>s chaînes alimentaires. Acette occasion, on pourra faire émerger <strong>de</strong>s hypothèses ou <strong>de</strong>s questions qui gui<strong>de</strong>ront <strong>les</strong> phasessuivantes notamment <strong>la</strong> sortie sur le terrain.Exemp<strong>les</strong> d'hypothèses et <strong>de</strong> questions proposées par <strong>les</strong> élèves :- Les feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> sont emportées par le vent.- Les feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> disparaissent .Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 1 - 1


- Les feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> pourrissent sur p<strong>la</strong>ce.- Où vont-el<strong>les</strong> ?- <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong>-e l<strong>les</strong> ?- Qu'est-ce-qu i <strong>les</strong> fait pourrir ?- On ne sait pas.- Le "climat" (vent, pluie, soleil, gel, ...)- Le "climat", <strong>les</strong> "insectes", ...3. Préparation <strong>de</strong> <strong>la</strong> sortie dans <strong>la</strong> forêtIl est nécessaire face à l'imprécision <strong>de</strong>s hypothèses et leur nécessaire vérification <strong>de</strong> se rendrecompte sur le terrain <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité du phénomène.Une discussion collective permet <strong>de</strong> lister le matériel nécessaire aux activités menées :observation, analyse, collecte <strong>de</strong> données, collecte d'échantillons pour d'éventuel<strong>les</strong> observationsou expériences à mener en c<strong>la</strong>sse après <strong>la</strong> sortie.- Matériel pour <strong>la</strong> prise <strong>de</strong> notes.- Loupes- Appareil photo.- Poches p<strong>la</strong>stiques pour prélèvement s- ...Notes pour l'enseignant :Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 1- 2


SÉANCE 2 : EN FORÊTObjectifs <strong>de</strong> connaissances• Dans <strong>la</strong> nature, <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> subissent une dégradation graduelle visible du haut vers lebas dans <strong>la</strong> litière.Objectifs <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>• Observation réfléchie d'un phénomène naturel.• Analyse du réel et émission d'hypothèses .Matériel à préparer• Matériel pour <strong>la</strong> prise <strong>de</strong> notes.• Loupes.• Appareil photo.• Poches p<strong>la</strong>stiques pour prélèvements .DÉROULEM ENTUne <strong>de</strong>s difficultés majeures du travail en extérieur est <strong>de</strong> respecter le sujet <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche :ici, "<strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ?". Le décor inhabituel, <strong>les</strong> sollicitations multip<strong>les</strong>offertes par le milieu à <strong>la</strong> curiosité <strong>de</strong>s élèves ainsi que leur gran<strong>de</strong> aptitu<strong>de</strong> à s'éloigner <strong>de</strong>ssentiers balisés par le maître impose <strong>de</strong> fréquents regroupemen ts <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse afin <strong>de</strong> partager<strong>les</strong> observations , <strong>les</strong> questions et <strong>les</strong> hypothèses. Ce<strong>la</strong> permet une reformu<strong>la</strong>tion aussi souventque nécessaire <strong>de</strong>s objectifs intermédiaire s <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche et un guidage du maître qui ai<strong>de</strong> <strong>les</strong>élèves à faire le tri entre <strong>les</strong> informations uti<strong>les</strong> et cel<strong>les</strong> qui ne le sont pas. On structurera cestemps <strong>de</strong> réflexion et <strong>de</strong> communicati on par une disposition <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse et une attitu<strong>de</strong> <strong>de</strong>sélèves favorisant l'écoute mutuelle. La prise <strong>de</strong> notes permettra <strong>de</strong> fixer <strong>les</strong> données recueillies.1. Observation et analyse <strong>de</strong> l'environne mentOn commencera par observer l'environnem ent dans son ensemble : arbres, p<strong>la</strong>ntes <strong>de</strong>s sousboiset sol recouvert <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong>. <strong>Que</strong>l<strong>les</strong> informations cette vision globale apporte-t-elle ?Comment observer plus en détail <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong> ? Il est nécessaire <strong>de</strong> s'en rapprocher et <strong>de</strong>dégager <strong>les</strong> parties invisib<strong>les</strong> constituées par <strong>les</strong> couches inférieures (choisir pour ce<strong>la</strong> une zoneoù <strong>la</strong> couche <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong> est importante). Une vision plus rapprochée et l'utilisation éventuelle <strong>de</strong>loupes dans un second temps permet <strong>de</strong> découvrir <strong>de</strong>s états physiques <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> <strong>de</strong> plus enplus dégradés au fur et à mesure qu'on <strong>de</strong>scend dans <strong>la</strong> litière. Les couches <strong>les</strong> plus dégradéesreposent sur <strong>la</strong> terre généralemen t foncée (on n'amènera pas encore le terme humus. Celui-cisera donné à <strong>la</strong> fin <strong>de</strong> <strong>la</strong> construction <strong>de</strong>s connaissance s). Cette dégradation progressive est uneconstatation essentielle qui doit être mise en évi<strong>de</strong>nce pour tous et décrite avec précision(diminution <strong>de</strong> <strong>la</strong> taille <strong>de</strong>s fragments, changement <strong>de</strong> couleur, <strong>de</strong> consistance, augmentation <strong>de</strong>l'humidité en profon<strong>de</strong>ur ...). Cette analyse permet d'exprimer ce qui est observé par <strong>de</strong>uxpropositions clés pour <strong>la</strong> suite <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche : <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> se transformen t ou <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong>sont transformé es . Cette ambiguité grammaticale qu'on mettra en évi<strong>de</strong>nce et qui seradébattue en grand groupe permet <strong>de</strong> revoir sur le vif voix active versus voix passive. Outre qu'iln'est jamais perdu <strong>de</strong> faire <strong>de</strong> l'observation réfléchie <strong>de</strong> <strong>la</strong> <strong>la</strong>ngue même dans <strong>les</strong> bois, on tientlà un problème intermédiaire fondamental pour <strong>la</strong> suite <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche :"<strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> se transforment " signifie qu'el<strong>les</strong> se transforment seu<strong>les</strong>. Est-ce possible ? Non,puisqu'el<strong>les</strong> sont <strong>mortes</strong>. el<strong>les</strong> ne peuvent agir sur el<strong>les</strong> mêmes."<strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> sont transformées " signifie qu'el<strong>les</strong> sont transformées par quelque chose (leEcole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 2 - 1


SÉANCE 3 : EXPÉRIMENTER SUR LALITIÈRE DE FEUILLES• Néant.Objectifs <strong>de</strong> connaissancesObjectifs <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>• Méthodologie <strong>de</strong> <strong>la</strong> recherche expérimental e : isoler un paramètre. Prévoir un témoin.Matériel à préparer• Aquarium.• 2 bocaux pour conserve familiale (pouvant être stérilisés).DÉROULEM ENT1. Organiser <strong>la</strong> rechercheLe travail <strong>de</strong> recherche à partir <strong>de</strong>s échantillons <strong>de</strong> litière prélevés en forêt va consister àexaminer <strong>de</strong>ux hypothèses (au moins ! ... mais on pourra sans doute regrouper <strong>les</strong> différenteshypothèses <strong>de</strong>s élèves <strong>de</strong> cette façon).- l'hypothèse <strong>de</strong> <strong>la</strong> transformatio n <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> par <strong>de</strong>s agents physiques liés au climat : eau,lumière, chaleur, froid, vent, ...- l'hypothèse <strong>de</strong> <strong>la</strong> transformatio n biologique : "insectes" au sens <strong>de</strong> petits animaux mais aussibactéries, champignons dont l'existence sera révélée par le maître plus tard.Il est nécessaire <strong>de</strong> définir avec <strong>les</strong> élèves <strong>les</strong> métho<strong>de</strong>s d'investigatio n qui permettent <strong>de</strong>vérifier ces hypothèses. Un débat collectif permet <strong>de</strong> se mettre d'accord.L'expérime ntation vérifiera l'hypothèse <strong>de</strong>s facteurs physiques. On reconstituera <strong>la</strong> litière invitro et on fera agir sur elle <strong>les</strong> facteurs supposés <strong>de</strong> son évolution.L'observat ion vérifiera l'hypothèse <strong>de</strong>s facteurs biologiques. On s'efforcera d'observer,d'i<strong>de</strong>ntifier et <strong>de</strong> se documenter sur <strong>la</strong> faune <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière afin <strong>de</strong> comprendre si elle a une actionsur celle-ci.Les <strong>de</strong>ux métho<strong>de</strong>s sont complémenta ires mais diffèrent nettement dans leur conception et miseen oeuvre. On pourra mettre en p<strong>la</strong>ce en premier <strong>la</strong> démarche expérimental e car elle prend encompte en fait <strong>les</strong> <strong>de</strong>ux hypothèses et même si elle ne permet pas une réponse immédiate, ellepermet aux élèves d'avoir une vision plus c<strong>la</strong>ire <strong>de</strong>s facteurs agissant sur <strong>la</strong> transformatio n <strong>de</strong>sfeuil<strong>les</strong>.2. Concevoir une expérienceLa reconstitution <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière in vitro est un préa<strong>la</strong>ble nécessaire pour disposer facilement dusujet <strong>de</strong> l'étu<strong>de</strong>. On arrivera avec <strong>les</strong> élèves à exprimer cette nécessité si on examine avec euxle problème du traitement <strong>de</strong>s échantillons <strong>de</strong> litière ramenés <strong>de</strong> <strong>la</strong> sortie en forêt. <strong>Que</strong> doit-onen faire ? Pour quelle(s) utilisation(s) ? <strong>Que</strong>l<strong>les</strong> sont <strong>les</strong> conditions d'instal<strong>la</strong>tion à respecter ? Onpourra reconstituer dans un aquarium assez spacieux <strong>la</strong> litière en respectant l'ordre <strong>de</strong>scouches. Les parois transparente s permettent d'en visualiser l'évolution. On pourra brièvementexaminer <strong>les</strong> modifications environneme nta<strong>les</strong> (lumière et chaleur notamment) mais il seraittrop compliqué <strong>de</strong> s'attacher à recréer <strong>les</strong> conditions naturel<strong>les</strong> en c<strong>la</strong>sse. On se contentera <strong>de</strong>maintenir une humidité permanente mais sans excès avec un couvercle en verre. On introduiraavec profit quelques vers <strong>de</strong> terreau achetés chez un détail<strong>la</strong>nt pêche.Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 3 - 1


La conception d'une expérience vérifiant l'influence <strong>de</strong>s seuls facteurs physiques <strong>de</strong>l'environnem ent s'appuie sur <strong>la</strong> phase précé<strong>de</strong>nte pour sa conception mais doit intégrer <strong>de</strong>uxnécessités : isoler le paramètre qu'on veut étudier et disposer d'un témoin pour mesurer <strong>de</strong>srésultats.On pourra <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r aux élèves <strong>de</strong> rédiger un protocole expérimental permettant <strong>de</strong> vérifierl'hypothèse "facteurs climatiques". La discussion autour <strong>de</strong>s propositions fait apparaître que <strong>de</strong>nombreux élèves proposent simplement <strong>de</strong> suivre l'évolution <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière reconstituée.Le problème <strong>de</strong> ce protocole est, bien sûr, qu'il ne tient pas compte <strong>de</strong> l'action possibled'organismes vivants encore présents dans <strong>la</strong> litière. Si aucun élève <strong>de</strong> <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse ne soulève leproblème, c'est bien entendu au maître <strong>de</strong> le faire. Comment soustraire <strong>la</strong> litière à l'action <strong>de</strong>sorganismes vivants et l'exposer à <strong>la</strong> seule action <strong>de</strong>s facteurs physiques ? Certains élèvesproposent l'insectici<strong>de</strong> mais son efficacité est temporaire. Une seule solution est correcte, c'estcelle utilisée pour <strong>la</strong> conserve <strong>de</strong>s aliments : <strong>la</strong> stérilisation. On explique aux élèves si nécessaireen quoi ce<strong>la</strong> consiste mais <strong>la</strong> pratique - <strong>de</strong> moins en moins courante sauf à <strong>la</strong> campagne - <strong>de</strong>sconserves familia<strong>les</strong> permet d'espérer que certains d'entre eux pourront décrire le procédé. Ondoit pouvoir comparer l'évolution d'une litière soumise aux seuls facteurs physiques <strong>de</strong>l'environnem ent à celle <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière naturelle pour vali<strong>de</strong>r cette hypothèse. On peut bien sûrcomparer avec <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> l'aquarium mais <strong>la</strong> rigueur expérimental e impose d'utiliser unrécipient i<strong>de</strong>ntique et <strong>de</strong> le p<strong>la</strong>cer dans <strong>les</strong> mêmes conditions <strong>de</strong> lumière, chaleur, humidité :c'est le témoin <strong>de</strong> l'expérience.Les élèves re-écrivent le protocole expérimental et l'expérience est réalisée. Une seule pour <strong>la</strong>c<strong>la</strong>sse suffit. La stérilisation pourra être menée <strong>de</strong>vant <strong>les</strong> élèves si on dispose d'un réchaud etd'un récipient assez grand pour contenir le bocal à chauffer au bain marie mais c'est plus simpleà <strong>la</strong> maison (du maître ou d'un élève acceptant <strong>de</strong> s'en charger).Les résultats <strong>de</strong> l'expérience ne seront bien sûr pas immédiats. Ils pourront être confrontésultérieureme nt avec l'évolution naturelle <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière in vitro et suivis sur une longue pério<strong>de</strong>sans qu'il soit nécessaire <strong>de</strong> faire le point plus d'une fois par mois.Notes pour l'enseignant :Ecole <strong>de</strong>s SciencesL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ?http://eds24.free.frSEANCE 3 - 2


SÉANCE 4 : OBSERVER LES ÊTRESVIVANTS DANS LA LITIÈRE DE FEUILLESObjectifs <strong>de</strong> connaissances• Distinguer <strong>les</strong> différentes c<strong>la</strong>sses d'arthropo<strong>de</strong> s (insectes, arachni<strong>de</strong>s, crustacés etmyriapo<strong>de</strong>s) en fonction du nombre <strong>de</strong> leurs paires <strong>de</strong> pattes.• I<strong>de</strong>ntifier et connaître quelques animaux caractéristiqu es <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière.• L'action <strong>de</strong> <strong>la</strong> faune sur <strong>la</strong> litière contribue à sa transformatio n en humus qui est le constituantorganique <strong>de</strong>s sols.Objectifs <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>• Observation du vivant et utilisation d'une clé <strong>de</strong> déterminatio n.Matériel à préparer• Loupes binocu<strong>la</strong>ires (à emprunter au collège du secteur : une par groupe <strong>de</strong> 3 ou 4 sipossible), alimentation électrique, <strong>la</strong>mes <strong>de</strong> verre, alcool à 70°, coupel<strong>les</strong>, pinces brucel<strong>les</strong>,aspirateurs à insecte, pipettes, petites boites p<strong>la</strong>stiques.• Clés <strong>de</strong> déterminatio n photocopiées (a minima une par groupe, si possible une par binôme).Clé <strong>de</strong> déterminatio n <strong>de</strong> quelques petits animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière (Document PDF 324 KO -Téléchargem ent et utilisation libres).DÉROULEM ENT1. Capturer pour observerLes animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> macrofaune(4 à 80 mm) et surtout <strong>de</strong> <strong>la</strong>mésofaune (0,2 à 4 mm) <strong>de</strong> <strong>la</strong>litière sont diffici<strong>les</strong> à observeret plus encore à capturer. Ilexiste pour ce<strong>la</strong> un dispositifspécial appelé appareil <strong>de</strong>Berlèze assez simple à bricoler.On peut également capturertoutes sortes d'animaux enutilisant <strong>de</strong>s pinces brucel<strong>les</strong>,<strong>de</strong>s aspirateurs à insectes, <strong>de</strong>spipettes ou même toutsimplement <strong>de</strong>ux doigts ou undoigt sur lequel une goutted'alcool permet d'immobilise rl'animal. Il est nécessaire <strong>de</strong>p<strong>la</strong>cer <strong>de</strong>s petites quantités <strong>de</strong>litière sur un support b<strong>la</strong>nc.Les loupes à main peuvent rendre <strong>de</strong> grands services pour repérer <strong>les</strong> très petits animaux avantcapture. Les animaux sont déposés sur une <strong>la</strong>me en verre avec une goutte d'alcool ou dans unepetite boîte p<strong>la</strong>stique.Une autre métho<strong>de</strong> consiste à examiner au binocu<strong>la</strong>ire <strong>de</strong>s morceaux <strong>de</strong>feuil<strong>les</strong> pour y repérer <strong>les</strong> animaux <strong>les</strong> plus petits, acariens et collembo<strong>les</strong> notamment.Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 4 - 1


2. Observer pour déterminerQuand un animal est capturé, il faut pouvoir l'observer. L'utilisation <strong>de</strong> loupes binocu<strong>la</strong>ires estindispensable pour <strong>les</strong> animaux <strong>les</strong> plus petits. Pour certains animaux, <strong>de</strong>s loupes ordinaires sontsuffisantes. La déterminatio n du nom (ou du groupe auquel appartient l'animal) est lecomplément nécessaire <strong>de</strong> l'observation . La seule observation ne produira aucune connaissance .Une initiation à l'utilisation <strong>de</strong> <strong>la</strong> clé est nécessaire. Prévoir une clé par binôme. On peut procé<strong>de</strong>rcollectivemen t en prenant un exemple d'animal à déterminer et en suivant c<strong>la</strong>ssiquemen t par <strong>la</strong>lecture <strong>les</strong> indications données par <strong>la</strong> clé. Il convient <strong>de</strong> s'assurer que <strong>la</strong> logique <strong>de</strong> l'outil est biencomprise <strong>de</strong>s élèves. La clé donne également <strong>de</strong>s indications indispensable s sur le régimealimentaire <strong>de</strong>s espèces trouvées dans <strong>la</strong> litière car contrairemen t aux animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> savane, i<strong>les</strong>t e l'observation au fur et à mesure. Le tableau peut être une bonne solution.NOM REGIME ALIMENTAIR E REMARQUES , DESSIN, ...Il n'est pas nécessaire <strong>de</strong> <strong>de</strong>ssiner chaque animal mais ce<strong>la</strong> peut être intéressant surtout sil'animal n'est pas dans <strong>la</strong> clé.On expose au fur et à mesure sur une gran<strong>de</strong> table réservée à cet effet un bestiaire qui seraobservé par tous. Si on en a <strong>la</strong> possibilité, <strong>la</strong> macrophotog raphie permet <strong>de</strong> conserver le meilleur<strong>de</strong> l'observation .Remarque : Il pourra advenir que l'enthousiasm e <strong>de</strong>s élèves pour l'observation soit tel qu'onaura du mal à obtenir <strong>de</strong>s comptes-rend us intéressants. En ce cas, il ne faut pas hésiter à <strong>les</strong><strong>la</strong>isser satisfaire ce légitime désir <strong>de</strong> contempler un mon<strong>de</strong> inconnu et programmer une secon<strong>de</strong>séance pour <strong>la</strong>quelle on sera beaucoup plus exigeant. La mise à disposition <strong>de</strong>s loupesbinocu<strong>la</strong>ires en libre accès pendant <strong>la</strong> durée du module est également un bon moyen <strong>de</strong> dépasserle sta<strong>de</strong> <strong>de</strong> l'émerveillem ent pour atteindre celui <strong>de</strong> <strong>la</strong> structuration .2. InterpréterQuand on aura i<strong>de</strong>ntifié suffisammen t d'animaux, une <strong>la</strong>rge discussion / débat collectif seranécessaire. L'objectif en sera <strong>de</strong> dépasser <strong>la</strong> vision forcément parcel<strong>la</strong>ire ou anecdotique vers unecompréhensi on plus générale <strong>de</strong> <strong>la</strong> réalité observée. Pour ce<strong>la</strong>, il sera utile <strong>de</strong> repréciser ce qui amotivé l'activité d'observation : vali<strong>de</strong>r l'hypothèse d'une transformatio n <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong><strong>mortes</strong> par <strong>les</strong> êtres vivants.<strong>Que</strong>lle est l'activité <strong>de</strong>s différents animaux dans <strong>la</strong> litière ? Ce sera également l'occasion pour lemaître d'apporter <strong>de</strong>s compléments (voir <strong>la</strong> fiche : Le sol : un milieu <strong>de</strong> vie.)Une synthèse écrite collective est é<strong>la</strong>borée. Elle répond directement à l'hypothèse <strong>de</strong> l'action <strong>de</strong>sêtres vivants sur <strong>la</strong> transformatio n <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong>. Une synthèse <strong>de</strong> <strong>la</strong> plupart <strong>de</strong>s questions/réponses est proposée page suivante.La séance suivante s'attachera à intégrer ce phénomène dans un modèle plus complet <strong>de</strong>l'écosystème "Forêt".Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 4 - 2


Q u el le es t l' a ct iv it é d es d if fé re n ts a n im a u x d a n s <strong>la</strong> li ti èr e ?Exemp<strong>les</strong> d'hypothèses et <strong>de</strong> questions complémentairesproposées par <strong>les</strong> élèves ou le maîtreOù vivent-ils habituelleme nt ?Sont-ils là par hasard ?Pour quel<strong>les</strong> raisons ?<strong>Que</strong> font-ils d'autre pour survivre ?<strong>Que</strong> mangent-ils ?La litière est leur milieu <strong>de</strong> vie.Ils sont là pour se cacher.Ils se nourrissent, respirent, se reproduisent ...Ils trouvent dans <strong>la</strong> litière leur nourriture (originevégétale ou animale ?)Les feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> sont <strong>de</strong> <strong>la</strong>matière végétale comestible. Oui /non ?Les végétariens consomment <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong>.Les végétariens se font manger par <strong>les</strong> carnivores.Y a-t-il <strong>de</strong>s chaînes alimentaires Oui. El<strong>les</strong> démarrent par <strong>la</strong> production végétale (feuil<strong>les</strong>dans ce milieu ?notamment), continuent par <strong>la</strong> consommatio n animale(comme dans d'autres milieux ... ex : <strong>la</strong> savane)<strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong>consommée s ?Peuvent-elle s être reconsommé eset retransformé es ?Une partie <strong>de</strong> <strong>la</strong> matière organique* est utiliséepar l'animal consommate ur. Une autre partie est rejetéesous forme d'excréments . Ce<strong>la</strong> explique <strong>la</strong>transformatio n progressive <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière.* matière organique : matière fabriquée par <strong>les</strong> êtresvivantsOui, plusieurs fois notamment par <strong>de</strong>s organismes vivantstrès petits (invisib<strong>les</strong> à <strong>la</strong> loupe binocu<strong>la</strong>ire) : <strong>les</strong> bactéries,<strong>les</strong> champignons .<strong>Que</strong> se passe-t-il alors ?La matière est transformée en terre organique* : l'humuspuis en sels minéraux qui sont absorbés par <strong>les</strong> racines<strong>de</strong>s arbres et <strong>de</strong>s autres p<strong>la</strong>ntes <strong>de</strong> <strong>la</strong> forêt. L'humus joueun rôle essentiel dans <strong>la</strong> vie <strong>de</strong> <strong>la</strong> forêt en retenant l'eaunécessaire à <strong>la</strong> vie <strong>de</strong>s végétaux.Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 4 - 3


SÉANCE 5 : LA FORÊT EST UNÉCOSYSTÈMEObjectifs <strong>de</strong> connaissances• Dans l'écosystème "Forêt", <strong>les</strong> êtres vivants sont interdépenda nts.• Les transferts <strong>de</strong> matière et d'énergie sont comparab<strong>les</strong> dans tous <strong>les</strong> écosystèmes .Objectifs <strong>de</strong> métho<strong>de</strong>• Représenter <strong>les</strong> re<strong>la</strong>tions alimentaires par le schéma.• Commenter un schéma.Matériel à préparer• La forêt est un écosystème : schéma à télécharger, à imprimer et à commenter (PDF 336 KO).DÉROULEM ENT1. Les chaînes alimentaire sLes élèves ont découvert lors <strong>de</strong> <strong>la</strong> séance précé<strong>de</strong>nte que <strong>la</strong> litière <strong>de</strong> feuil<strong>les</strong> était l'habitat d'ungrand nombre d'espèces anima<strong>les</strong> qui y trouvent abri et nourriture. Ces espèces ont un rôleessentiel dans <strong>la</strong> transformatio n <strong>de</strong> <strong>la</strong> matière végétale en humus puis en sels minéraux qui sontabsorbés par <strong>les</strong> p<strong>la</strong>ntes. De très nombreuses chaînes alimentaires trouvent donc leur originedans <strong>la</strong> production végétale constituée par <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>de</strong>s arbres. Les élèves sont invités à enreprésenter quelques unes. Ils <strong>de</strong>vront impérativeme nt respecter <strong>de</strong>ux règ<strong>les</strong> incontournab <strong>les</strong>qu'on rappellera collectivemen t :- Une chaîne alimentaire commence toujours par <strong>la</strong> production végétale (ici <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong>).- Les flèches sont tracées dans le sens du transfert <strong>de</strong> <strong>la</strong> matière et non dans le sens <strong>de</strong> <strong>la</strong>prédation.Les chaînes simp<strong>les</strong> à trois maillons seront <strong>les</strong> premières proposées. El<strong>les</strong> intègrent <strong>les</strong> animauxdécouverts et observés.Exemple :On pourra alors <strong>de</strong>man<strong>de</strong>r aux élèves <strong>de</strong> proposer <strong>de</strong>s chaînes à 4, 5, 6 maillons et plus enintégrant <strong>de</strong>s animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> forêt qui ne sont pas dans <strong>la</strong> litière.Exemple :Ces chaînes pourront être comparées avec cel<strong>les</strong> d'autres milieux notamment cel<strong>les</strong> découvertesà propos <strong>de</strong> <strong>la</strong> savane.Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 5 - 1


2. Représente r l'écosystèm eIl s'agit <strong>de</strong> représenter le processus <strong>de</strong> transformatio n <strong>de</strong>s feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> en y intégrant <strong>les</strong>nouvel<strong>les</strong> connaissance s construites et <strong>de</strong>s compléments apportés par <strong>la</strong> c<strong>la</strong>sse ou le maître. Lesp<strong>la</strong>ntes <strong>de</strong> <strong>la</strong> forêt - et en premier lieu <strong>les</strong> arbres - vivent en produisant leur propre matièregrâce à <strong>la</strong> photosynthès e rendue possible par <strong>la</strong> présence d'énergie (le soleil), d'eau (retenuepar l'humus <strong>de</strong>s sols), <strong>de</strong> CO2 et <strong>de</strong> sels minéraux provenant <strong>de</strong> <strong>la</strong> décompositio n <strong>de</strong> <strong>la</strong> matièrevégétale qui est sans cesse recyclée par <strong>les</strong> végétaux vivants. On pourra proposer aux élèves unschéma représentant <strong>de</strong> manière simplifiée <strong>les</strong> échanges <strong>de</strong> matière dans l'écosystème . Leschéma sert <strong>de</strong> support à <strong>de</strong>s commentaire s qui sont rédigés.Ecole <strong>de</strong>s Scienceshttp://eds24.free.frL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ? SEANCE 5 - 2


MALLE : QUE DEVIENNENT LESFEUILLES MORTES ?l'approche écologique niveau 2Mat érie l• Poches poubel<strong>les</strong> p<strong>la</strong>stiques pour prélèvements .• 1 aquarium moyen ou grand et une p<strong>la</strong>que <strong>de</strong> verre pour le couvrir.• 2 bocaux pour conserve familiale (pouvant être stérilisés) + capsu<strong>les</strong>.• 6 bacs p<strong>la</strong>stiques• Alcool à 70°• 6 coupel<strong>les</strong>• 6 pinces brucel<strong>les</strong>• 6 aspirateurs à insecte• 6 pipettes• Petites boites p<strong>la</strong>stiquesMat érie l com plém ent aireUne malle Observatio n peut être constituée dans un réseau <strong>de</strong> prêt (circonscripti on, RRE ...)A défaut, notamment pour <strong>les</strong> loupes binocu<strong>la</strong>ires, n'hésitez pas à prendre contact avec votrecollègue professeur <strong>de</strong> SVT au collège du secteur. Vous serez (presque) toujours très bienaccueilli et conseillé.• 6 loupes binocu<strong>la</strong>ires grossissemen t X 20 + alimentation électrique + <strong>la</strong>mes• 6 loupes ap<strong>la</strong>nétiques grossissemen t X 10• 6 loupes à main grossissemen t X3Doc um ent sP our <strong>les</strong> élèves :• Clé <strong>de</strong> déterminatio n <strong>de</strong> quelques petits animaux <strong>de</strong> <strong>la</strong> litière (Document PDF 324 KO -Téléchargem ent et utilisation libres)• La forêt est un écosystème : schéma à imprimer et à commenter (PDF 336 KO)P our le maître:• Le sol : un milieu <strong>de</strong> vie : excellente fiche <strong>de</strong> synthèse (PDF 900 KO) réalisée par le professeurYves COINEAU du <strong>la</strong>boratoire <strong>de</strong> zoologie (arthropo<strong>de</strong>s ) du Muséum National d’Histoire Naturelle<strong>de</strong> Paris pour <strong>la</strong> Fondation Nico<strong>la</strong>s Hulot . A lire absolument.• La forêt et l'arbre dans <strong>la</strong> ville : très intéressante page du site <strong>de</strong> <strong>la</strong> Fondation Nico<strong>la</strong>s Hulot.Ecole <strong>de</strong>s SciencesL'approche écologique niveau 2 : <strong>Que</strong> <strong><strong>de</strong>viennent</strong> <strong>les</strong> feuil<strong>les</strong> <strong>mortes</strong> ?http://eds24.free.frMALLE

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