Biology · Livre 1 · Grades 1–9

Biologie du primaire et du collège

Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9

37Explorer notre environnement

Traverse la cour de l’école un midi de juillet : la face sud du mur est brûlante sous ta main, l’air au-dessus du bitume tremble, et la seule chose verte en vue est une herbe folle dans une fissure. Passe derrière le mur nord : air frais, terre humide, mousse, cloportes sous une pierre. Deux mondes, à trois mètres l’un de l’autre. Cette année commence par l’exploration des environnements à la manière des scientifiques — en les mesurant, et en demandant pourquoi chaque être vivant habite exactement là où il habite.

37.1 Ce qui compose un environnement

Définition 37.1 (Les composantes d’un environnement)

Un environnement — une cour, un bois, une berge de mare — contient trois sortes de composantes :

  1. des êtres vivants : les animaux, les plantes, les champignons et la vie microscopique présents ;
  2. de la matière minérale, qui n’a jamais été vivante : roche, pierre, part minérale du sol, eau, air ;
  3. des traces et des restes d’êtres vivants : feuilles mortes, bois tombé, crottes, plumes, coquilles — la boîte « a été vivant » de Définition 1.5, devenue trousse d’indices pour l’explorateur.

Exemple 37.2 (Inventaire derrière le mur nord)

Dix minutes d’inventaire dans le coin frais : vivants — mousse, fougères, cloportes, un escargot, un mille-pattes, du lierre ; minéral — la pierre du mur, la terre humide, une flaque ; traces — feuilles mortes, une coquille d’escargot, des fientes d’oiseau sur le chaperon. Trois listes, et voilà le coin décrit comme un site de scientifique.

Le coin frais, inventaire en cours : mousse, fougères, un escargot sur la pierre — et sous la dalle soulevée, le micro-habitat des cloportes (remets-la en place).
Le coin frais, inventaire en cours : mousse, fougères, un escargot sur la pierre — et sous la dalle soulevée, le micro-habitat des cloportes (remets-la en place).

Remarque 37.3 (Les traces comptent comme des données)

La plupart des animaux se cachent ou s’enfuient, si bien que l’explorateur lit souvent des traces à la place : une noisette grignotée nomme le mulot, une toile nomme son araignée, des empreintes dans la vase nomment le héron. Un inventaire qui ne liste que ce qui est resté assez immobile pour être vu manque la moitié des habitants.

37.2 Mesurer les conditions

Définition 37.4 (Conditions du milieu)

Les conditions d’un environnement sont ses caractéristiques physiques mesurables :

  • la température, mesurée au thermomètre, en degrés Celsius ;
  • l’humidité — à quel point l’air ou le sol est humide ;
  • la lumière — du plein soleil à l’ombre profonde.

Les conditions changent d’un endroit à l’autre — souvent brusquement en quelques mètres — ainsi qu’au fil de la journée et de l’année.

Exemple 37.5 (La cour, mesurée)

Le relevé de midi en juillet, avec des instruments : pied du mur sud — 38∘C38{}^{\circ}\mathrm{C}, sec, plein soleil ; coin nord — 22∘C22{}^{\circ}\mathrm{C}, terre humide, ombre profonde. Trois mètres de distance, seize degrés d’écart. Les deux mondes du premier paragraphe sont maintenant deux lignes d’un tableau — et c’est un progrès, parce que des tableaux se comparent.

Proposition 37.6 (Les conditions décident des habitants)

Les êtres vivants d’un endroit correspondent à ses conditions : chaque espèce ne prospère que dans son propre intervalle de température, d’humidité et de lumière. La mousse et les cloportes ont besoin d’humidité (le revêtement du cloporte, contrairement à celui d’un insecte, laisse l’eau s’échapper — il se dessèche mortellement en une heure de soleil) ; l’herbe folle de la fissure supporte la sécheresse et l’éblouissement. Là où les conditions diffèrent, les habitants diffèrent — c’est la règle qui se cache derrière chaque milieu de vie de Chapitre 11.

Démonstration. Admis à ce niveau. ∎

Exemple 37.7 (Le choix des cloportes)

L’expérience classique : une boîte fermée, dont une moitié est tapissée de papier humide et l’autre de papier sec, et une douzaine de cloportes lâchés le long de la ligne médiane. En quelques minutes, presque tous sont du côté humide. Recommence avec une moitié à l’ombre contre une moitié éclairée : ils se rassemblent à l’ombre. Personne ne les rassemble : chaque animal, en errant et en tournant, finit là où son corps est à l’aise. La carte des cloportes est une carte de l’humidité.

Méthode 37.8 (Faire le relevé d’un site)

Pour relever un petit site comme un scientifique de terrain :

  1. choisis et délimite une petite surface — un mètre carré bien fouillé en dit plus qu’un hectare survolé du regard ;
  2. mesure les conditions : température, humidité, lumière — mêmes instruments, même façon de faire, sur chaque site (la règle d’honnêteté de Méthode 22.1) ;
  3. inventorie les trois sortes de composantes — êtres vivants, matière minérale, traces — en cherchant correctement : sous les pierres (que l’on remet en place : Méthode 13.6), dans les fentes, sous les feuilles ;
  4. note tout sur place — listes, croquis, comptages ; la mémoire n’est pas un instrument d’enregistrement ;
  5. compare les sites : associe chaque différence d’habitants à une différence de conditions.

Remarque 37.9 (Pourquoi les notes valent mieux que les souvenirs)

De retour à l’intérieur, deux personnes qui se sont fiées à leur mémoire se disputeront pour savoir si les escargots étaient trois ou cinq. Le carnet tranche — ou reconnaît honnêtement que les escargots n’ont pas été comptés. Les notes écrites, prises sur le site, sont ce qui change une promenade en données ; toutes les sciences de ce livre en vivent.

37.3 Un environnement, beaucoup de micro-mondes

Définition 37.10 (Micro-habitat)

À l’intérieur d’un environnement, chaque petit endroit qui a ses propres conditions et ses propres habitants — le dessous d’une pierre, une fente du mur, le pied ombragé de la haie — est un micro-habitat. Les étages de la forêt de Remarque 11.3 étaient des micro-habitats ; le mètre carré du releveur en contient d’ordinaire plusieurs.

Exemple 37.11 (La pierre, dessus et dessous)

Une pierre du coin frais : dessus, du lichen et une mouche qui se chauffe — éclairé, sec, chaud. Dessous, des cloportes, un mille-pattes, de pâles radicelles — sombre, humide, frais. Deux micro-habitats complets séparés par cinq centimètres de roche, habités chacun exactement par les êtres vivants dont les intervalles correspondent à ses conditions.

37.4 Exercices

Exercice 37.2 ★

Quelles conditions un scientifique de terrain mesure-t-il sur un site, et avec quoi (là où un instrument a été nommé) ?

Solution

Solution de Exercice 37.2.

La température, au thermomètre (en degrés Celsius) ; l’humidité de l’air et du sol ; la lumière, du plein soleil à l’ombre profonde.

Exercice 37.3 ★

Range dans les trois sortes de composantes : une fougère, une coquille d’escargot, une flaque, des fientes d’oiseau, un mille-pattes, la pierre du mur.

Solution

Solution de Exercice 37.3.

Vivants : la fougère, le mille-pattes. Minéral : la flaque, la pierre du mur. Traces : la coquille d’escargot, les fientes d’oiseau.

Exercice 37.4 ★

D’après Exemple 37.5 : quels sont les écarts de température et de lumière entre les deux endroits ? Quels habitants correspondent à chacun ?

Solution

Solution de Exercice 37.4.

Seize degrés (38∘C38{}^{\circ}\mathrm{C} contre 22∘C22{}^{\circ}\mathrm{C}) et plein soleil contre ombre profonde (sec contre humide, également). L’herbe folle de la sécheresse et de l’éblouissement correspond au pied sud ; mousse, fougères et cloportes correspondent au coin frais et humide.

Exercice 37.5 ★

Pourquoi le cloporte meurt-il en une heure de soleil, et qu’est-ce que cela explique sur les endroits où on le trouve ?

Solution

Solution de Exercice 37.5.

Son revêtement laisse l’eau s’échapper : en plein soleil sec, son corps perd son eau à une vitesse mortelle. Voilà pourquoi on trouve les cloportes dans des micro-habitats humides et sombres — sous les pierres, sous le bois mort.

Exercice 37.6 ★

Nomme trois traces et l’animal que chacune désigne, comme dans Remarque 37.3.

Solution

Solution de Exercice 37.6.

Par exemple : une noisette grignotée — le mulot ; une toile d’araignée — son araignée ; des empreintes dans la vase — le héron (crottes, plumes et coquilles servent de la même façon).

Exercice 37.7 ★★

Décris l’expérience du choix des cloportes : montage, résultat, et ce qu’elle montre — sans que personne ne rassemble les animaux.

Solution

Solution de Exercice 37.7.

Une boîte fermée, moitié papier humide et moitié papier sec, des cloportes lâchés le long de la ligne médiane ; quelques minutes plus tard, presque tous sont du côté humide (de même pour l’ombre contre la lumière). Cela montre que chaque animal s’installe là où les conditions conviennent à son corps — la carte du groupe se dessine sans que personne ne le rassemble.

Exercice 37.8 ★★

Pourquoi faut-il mesurer les conditions de la même façon sur chaque site ? De quelle méthode antérieure est-ce la version de terrain ?

Solution

Solution de Exercice 37.8.

Parce que seules des mesures faites de la même façon se comparent : une différence doit venir des sites, non de la mesure. C’est la version de terrain de l’expérience honnête — une seule chose varie (le site), tout le reste est tenu égal.

Exercice 37.9 ★★

Donne les deux micro-habitats de la pierre de Exemple 37.11, avec leurs conditions et un habitant pour chacun.

Solution

Solution de Exercice 37.9.

Dessus de la pierre : éclairé, sec, chaud — du lichen (avec la mouche au soleil comme visiteuse). Dessous : sombre, humide, frais — des cloportes (ou le mille-pattes). À cinq centimètres l’un de l’autre, deux jeux d’habitants assortis.

Exercice 37.10 ★★

Un relevé indique « quelques bestioles, il faisait plutôt chaud ». Réécris les consignes du releveur à l’aide de Méthode 37.8 — qu’aurait-il fallu faire à chaque étape ?

Solution

Solution de Exercice 37.10.

Étape 1 : délimiter un mètre carré précis. Étape 2 : mesurer — la lecture du thermomètre notée, l’humidité de la terre tâtée et notée, la classe de lumière notée. Étape 3 : chercher correctement, pierres soulevées et remises, les trois sortes de composantes listées. Étape 4 : noter sur place — des comptages, pas « quelques ». Étape 5 : aucune comparaison n’était même possible avec un seul site ; relever un second site de la même façon.

Exercice 37.11 ★★

Le lierre pousse le long du mur nord mais pas du mur sud. Propose une explication sous la forme de Proposition 37.6, et une observation ou une mesure qui la testerait.

Solution

Solution de Exercice 37.11.

Explication : le lierre prospère dans l’intervalle de conditions du mur nord (ombre, humidité) et non dans celui du mur sud (éblouissement, sécheresse). Test : mesurer les deux pieds de mur — température, humidité, lumière — et confronter aux préférences connues du lierre ; ou chercher du lierre sur d’autres murs et noter l’orientation qu’ils ont en commun.

Exercice 37.12 ★★★

Dans la boîte à cloportes, un élève objecte : « ils se sont peut-être simplement rassemblés près de la paroi, et le côté humide avait plus de paroi ». Conçois une version améliorée de l’expérience qui répond à l’objection. (Pense à l’expérience honnête.)

Solution

Solution de Exercice 37.12.

Supprimer la différence de paroi : mener le choix dans une boîte ronde (la même paroi partout), en échangeant les moitiés humide et sèche entre les essais — humide à l’est au premier essai, humide à l’ouest au second. Si les cloportes suivent l’humidité où qu’on la mette, les parois sont écartées ; seule la condition testée a changé entre les essais, tout le reste étant tenu égal.

37.5 Problème : les deux fossés

Problème 37.1

Problème du week-end — le club des naturalistes relève deux fossés de bord de route et découvre deux mondes différents

Le club des naturalistes relève deux fossés le long du même chemin, distants de 5050 mètres. Le fossé N longe le côté nord d’une haie haute ; le fossé S est à découvert, exposé au sud. Le club travaille dans les règles : mêmes instruments, même mètre carré par site, même temps de recherche.

Partie I — Les mesures.

  1. Les thermomètres indiquent 19∘C19{}^{\circ}\mathrm{C} dans le fossé N et 31∘C31{}^{\circ}\mathrm{C} dans le fossé S à la même heure. Quel élément unique des sites explique le mieux cet écart ?
  2. La terre du fossé N colle aux doigts ; celle du fossé S s’effrite en poussière. Traduis les deux observations dans le vocabulaire de Définition 37.4.
  3. Le club mesure à midi. Donne une raison pour laquelle la comparaison serait moins honnête si le fossé N était mesuré à midi et le fossé S à 18 heures.
  4. Pourquoi le club emploie-t-il le même cadre d’un mètre carré et le même temps de recherche sur les deux sites ?

Partie II — Les inventaires.

  1. Liste du fossé N : mousse, fougères, cloportes, escargots, un crapaud. Liste du fossé S : herbes sèches, une grande plante à feuilles cireuses, fourmis, un lézard qui se chauffe, sauterelles. Range les éléments de chaque liste dans les trois sortes de composantes — et note ce qui manque aux listes (vérifie Définition 37.1).
  2. Pour les cloportes, le crapaud et le lézard, dis à quel fossé les conditions correspondent à leurs besoins, et pourquoi (sers-toi de Proposition 37.6 et de ce que tu sais de chaque animal).
  3. Dans le fossé S, le club trouve une coquille d’escargot, mais pas d’escargot, et se demande si des escargots vivent là. Quelles sont les deux possibilités honnêtes que laisse ouvertes une telle trace ?
  4. Sous une pierre plate du fossé N : huit cloportes, un mille-pattes, des radicelles blanches. Nomme les conditions de ce micro-habitat, et énonce la règle qui y a mis ces habitants.

Partie III — L’explication.

  1. Associe chaque différence d’habitants à une différence de conditions : complète « N a de la mousse et des crapauds parce que … ; S a des lézards et des plantes à feuilles cireuses parce que … ».
  2. La haie doit être arrachée. Prédis les conditions du fossé N deux étés plus tard — et ses habitants, en te servant des associations de la question 9.
  3. Un élève propose de vérifier la prédiction correctement : relever de nouveau les deux fossés une fois la haie disparue. Pourquoi faut-il employer les mêmes sites, les mêmes instruments et la même saison pour que le nouveau relevé compte ?
  4. Le rapport du club se termine ainsi : « les habitants cartographient les conditions ». Explique cette phrase avec le choix des cloportes (Exemple 37.7), et dis pourquoi aucun rassemblement n’est nécessaire pour qu’une telle carte se dessine d’elle-même.
Solution

Solution de Problème 37.1.

1. La haie haute : elle ombrage le fossé N (et l’abrite), alors que le fossé S est exposé au soleil toute la journée.

2. Température : 19∘C19{}^{\circ}\mathrm{C} contre 31∘C31{}^{\circ}\mathrm{C}. Humidité : la terre du fossé N est humide (elle colle), celle du fossé S est sèche (poussière). La lumière complète le trio : ombre contre plein soleil.

3. Les conditions changent au fil de la journée : à 18 heures, tout site est plus frais et moins éclairé, si bien que l’écart mesuré mêlerait le site et l’heure. La même heure garde la comparaison honnête.

4. Pour que l’effort de recherche soit égal : plus de surface ou plus de temps sur un site y ferait trouver davantage d’habitants — un test malhonnête de la richesse des fossés.

5. Les deux listes ne nomment que des êtres vivants. Il manque : les composantes minérales (terre, pierres, eau) et les traces — que la partie inventaire d’un relevé correct doit aussi consigner.

6. Cloportes : fossé N — il leur faut de l’humidité et de l’ombre, sans quoi ils se dessèchent. Le crapaud : fossé N — une peau humide, qui réclame un abri humide. Le lézard : fossé S — il réchauffe son corps au soleil et chasse là où il peut se chauffer.

7. Ou bien des escargots vivent là, cachés (peut-être actifs seulement pendant les heures humides de la nuit), ou bien la coquille est un reste venu d’ailleurs ou d’une autre saison — une trace prouve une présence à un moment, pas une résidence actuelle.

8. Sombre, humide, frais. La règle de Proposition 37.6 : chaque endroit est habité par les espèces dont les intervalles correspondent à ses conditions.

9. N a de la mousse et des crapauds parce que son ombre le garde frais et humide, ce que leur corps exige ; S a des lézards et des plantes à feuilles cireuses parce que son plein soleil le rend chaud et sec, ce qui convient à un chasseur qui se chauffe et à une plante à l’épreuve de la sécheresse.

10. Sans la haie, le fossé N reçoit le plein soleil : plus chaud, plus sec — des conditions qui dérivent vers celles du fossé S d’aujourd’hui. Attends-toi à voir s’amenuiser les amateurs d’humidité (mousse, fougères, cloportes, le crapaud) et s’installer les amateurs de soleil (herbes sèches, sauterelles, peut-être le lézard).

11. Parce que le nouveau relevé ne doit différer du premier que par une seule chose — l’absence de la haie. De nouveaux sites, instruments ou saisons ajouteraient leurs propres différences, et le changement ne pourrait plus être attribué à la haie : la règle de l’expérience honnête à l’échelle d’un paysage.

12. Chaque cloporte erre et tourne jusqu’à ce que son corps soit à l’aise, si bien que le groupe finit rassemblé là où est l’humidité — les positions des animaux enregistrent les conditions, aussi sûrement que les lectures d’un thermomètre. Personne ne les rassemble ; c’est le confort de chaque individu qui dessine la carte, et c’est exactement pourquoi les habitants peuvent se lire comme des mesures.

Termes définis dans ce chapitre

Voir les 479 termes du glossaire