1.2 D'un milieu physique au biotope ...

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I. Les milieux physiques

Sur la planète terre, nous retrouvons trois grands types de milieux physiques.

• Les milieux solides (la lithosphère), constitué des couches superficielles de l'écorce terrestre

Le milieu solide, (la lithosphère) est constitué de deux parties : le sol, qui est la partie superficielle (la plus proche de la surface) qui est composé de matière organique (feuilles mortes, matière en décomposition) et de particules provenant de la dégradation du sous-sol (sables, argiles, ...). Le sous-sol est composé de roches compactes (appelées roches mères). La différence essentielle entre sol et sous-sol est que le sol est capable d'accueillir des vivants alors que le sous-sol (partie compacte) n'accueille pas de vivants (sauf dans le cas des grottes, mais la roche n'est pas compacte !)

• Les milieux liquides (l'hydrosphère), constitué de l'ensemble des sources d'eau (douce et salée).

• Les milieux aériens (l'atmosphère), constitué des gaz et particules présents dans l'air.

 

II. Les caractéristiques des milieux de vies (biotopes)

Pour qu'un milieu physique puisse accueillir la vie et donc devenir un biotope, il doit contenir deux éléments essentiels : de l'air (dioxygène) et de l'eau. Essayons de mettre ceux-ci en évidence dans différents milieux. Il faut aussi que celui-ci satisfasse les besoins des êtres vivants (nourriture, protection, ...). La partie compacte (sous-sol) de la lithosphère ne contient ni eau, ni air. a toi d'imaginer deux expériences pour mettre ceci en évidence.

II. 1. Etude des biotopes aquatiques.

II.1.1. Présence d'eau.

L'eau est présente par définition dans le milieu de vie aquatique (aqua, signifie l'eau en latin).

II.1.2. Mise en évidence de la présence d'air dissous dans l'eau.

Mode opératoire :
Remplir un bécher d'eau froide et augmenter doucement sa température. Observer.
Au départ, l'eau est à 28°C, on n'observe pas de bulles dans le bécher.	On chauffe l'eau à 34°C, on observe de petites bulles d'air sur les parois du bécher.
Conclusion : Les bulles observées sont des bulles d'air présentes dans l'eau, quand on chauffe l'eau, l'air dissous s'échappe du liquide en formant de petites bulles qui remontent à la surface. L'eau contient bien de l'air.

II.2. Etude de l'atmosphère, les biotopes aériens.

II.2.1. Présence d'air.

L'air est présent par définition dans l'atmosphère terrestre (atmos, ἀτμός, signifie vapeur en grec).  L'air est en fait constitué d'un mélange de différents composés sous forme de gaz (ou vapeur).

II.2.2. Mise en évidence de la présence d'eau dans l'air

Mode opératoire :
Remplir une bouteille avec de l'air et la fermer à l'aide d'un bouchon. Placer la bouteille au frigo. Attendre 20 minutes, puis observer.
Au départ, la bouteille apparait bien transparente (même si un peu sâle). On la place ensuite au frigo.	Après 20 minutes, on observe l'apparition de minuscules gouttes d'eau et de buées sur les parois.
Conclusion : L'eau contenue dans l'air est passée sous forme liquide à cause de la baisse de température. L'air contient de l'eau sous forme de vapeur.

II.3. Etude de la lithosphère, les biotopes terrestres (les sols)

II.3.1. Mise en évidence de la présence d'eau

Mode opératoire et expérience illustrés :
1. Prélever un peu de terre du jardin. Mettre la terre dans un bécher.	2. Peser la masse de terre. La balance indique une masse de 278 g.
3. Faire chauffer 10 minutes à feu vif. Au cours de la chauffe, placer un verre de monter	4. Observer la formation de gouttelettes d'eau. Enlever le verre de montre et continuer à chauffer.
	Masse avant chauffage : 278 g Masse après chauffage : 273 g L'échantillon a perdu 5 g. Nous avons mis en évidence que de l'eau s'échappe de la terre grâce au verre de montre. Nous pouvons dire que ces  5 g  perdus sont de l'eau contenue dans la terre qui s'est évaporée.
5. Après 10 minutes repeser le bécher. La balance indique une masse de 273 g.
Conclusion :  La terre (sol) contient de l'eau.

II.3.2. Mise en évidence de la présence d'air dans la terre (sol)

Mode opératoire :
Remplir un bécher d'eau, déposer une motte de terre dans le bécher. Observer
1. La terre est déposée dans le bécher rempli d'eau	2. Des bulles d'air se forment sur la terre dans le fond du bécher.
3. Les bulles d'air remontent à la surface
Conclusion : La terre (le sol) contient de l'air.

II.3. Etude du sous-sol compacte (roche mère).

Imagine deux expériences à partir des expériences réalisées plus haut permettant de me mettre en évidence l'absence d'air et d'eau dans la partie compacte de la lithosphère (dans le sous-sol).

Pour ce faire, tu disposes de :

un bécher un échantillon de sous-sol (roche mère compacte) de l'eau une plaque chauffante

un bouchon une balance un thermomètre un sac plastique

A toi d'imaginer les manipulations et d'écrire la recette (le mode opératoire) pour parvenir à ton objectif !

II.4. Conclusion :

Pour qu'un milieu physique soit un milieu de vie pour des êtres vivants (un biotope), il faut que celui-ci contiennent au minium :

• de l'eau

• de l'air

 

III. Chacun sa place, chacun son biotope

Tous les vivants ne sont pas présents partout. Ils sont répartis en fonction des milieux. Chaque vivant possède des caractéristiques physiques (morphologiques) ou physiologiques (fonctionnement de l'organisme) qui le rende plus adapté à un certains biotopes.

III.1.  L'expérience de Berlèse : étude de la microfaune de litière forestière

Laboratoire : Mise en évidence de la microfaune de la litière forestière a. objectif Mise en évidence de la présence de petits animaux dans la litière forestière Découvrir les conditions de vie de la microfaune forestière b. Matériel un échantillon de litière forestière une boîte avec couvercle un entonnoir une tamis un bécher une source lumineuse de l'alcool une loupe c. Mode opératoire c.1. Prélèvement de l'échantillon de litière Prélever en forêt quelques échantillons de litière (feuilles mortes, débris de bois, ...) jusqu'à la couche d'humus. Stocker l'échantillon dans une boîte hermétique ! c.2. Montage de l'appareil de Berlèse Réaliser à l'aide d'un tamis, d'un entonnoir et d'un bécher le montage suivant : (astuce : ce montage peut aussi être réalisé à l'aide d'eau bouteille d'eau minérale découpée en deux, le goulot servant d'entonnoir). Remplir le bécher avec quelques mL d'alcool. Placer l'entonnoir et le dispositif sous une source lumineuse (intense). Récolter les spécimens après 24 heures. Schéma du dispositif de Berlèse : Explications : La microfaune, qui peuple la litière forestière a besoin d'humidité et d'obscurité pour vivre. En les soumettant à une source de lumière intense, le haut de l'échantillon va être fortement éclairé et commencera à se dessécher. Les spécimens chercheront à s'échapper de ces conditions peu favorables, en s'enfonçant dans l'échantillon et ils finirons par tomber dans l'entonnoir en passant à travers le tamis. Ils seront récoltés et neutralisés par l'alcool, dans le bécher. d. Observations Après réalisation de l'expérience, nous pouvons observer à l'oeil nu, que pas mal de petits insectes, animaux peuplent la litière. Il faut ensuite examiner à la loupe le contenu du bécher pour repérer d'autres vivants, plus petits (puces, ...). e. Résultats  | Source : SVT Dijon Seront sans doute observable dans vos échantillons, les spécimens suivants : Tableau 1 classification de la pédofaune en fonction de la taille (d’après W. Matthey, E. Della Santa et C. Wannenmacher in Manuel pratique d’écologie – éditions Payot, 1984) « classe » taille (mm) exemples microfaune < 0,2 protozoaires, nématodes, rotifères, tardigrades mésofaune 0,2 à 4 Enchytréides microarthropodes insectes aptérygotes (protoures, diploures, collemboles) acariens, myriapodes (pauropodes, symphyles) macrofaune 4 à 100 lumbricidés, mollusques macroarthropodes insectes ptérygotes, myriapodes (diplopodes, chilopodes) crustacés isopodes mégafaune >100 vertébrés (rongeurs et insectivores terricoles) Tableau 2 . Principaux groupes composant la pédofaune et leur rôle au sein de l'écosystème sol (d’après Aline Deprince pour le courrier de l’environnement n°49, 2003 –INRA) « classe » exemples nombre /m2 dans sol brun tempéré régime alimentaire productions Classification fonctionnelle   Microfaune Protozoaires de 100 à 1 000 millions des bactéries et des champignons   microprédateurs Nématodes de 1 à 20 millions beaucoup d'espèces sont phytoparasites ; certaines sont prédatrices d'autres Nématodes et d'Acariens ; les autres sont saprophages des pelotes fécales avec des fragments de 5 µm3 microprédateurs ou transformateurs de litière Mésofaune Acariens de 20 000 à 500 000 la plupart ingèrent des Bactéries, des pollens, des débris végétaux et animaux divers : ce sont des saprophages ; certains sont prédateurs des pelotes fécales avec des fragments de 20 µm3   transformateurs de litière   Collemboles de 20 000 à 500 000 la plupart sont saprophages, quelques espèces sont prédatrices des pelotes fécales avec des fragments de 20 µm3 transformateurs de litière Enchytréides de 10 000 à 50 000 des débris végétaux en décomposition, les déjections des micro-Arthropodes des agrégats et des petites galeries fouisseurs et transformateurs de litière Macrofaune Lombrics de 50 à 400 des débris végétaux, qu'ils ingèrent avec de la terre des agrégats organo-minéraux, des galeries, des turricules ingénieurs de l'écosystème Larves de Diptères, de Coléoptères, de Lépidoptères... larves de Diptères : 400 | larves de Coléoptères : 100 les régimes varient selon les espèces : on trouve des saprophages, coprophages, nécrophages, prédatrices, phytophages les saprophages produisent des   pelotes fécales, les phytophages, beaucoup de dégâts dans les cultures transformateurs de litière, consommateurs primaires ou prédateurs, selon les espèces Coléoptères adultes quelques-uns la plupart sont saprophages ; certaines espèces sont parasites des fourmilières des pelotes fécales avec des fragments d'1 mm³ transformateurs de litière Fourmis, Termites très variable selon les lieux les fourmis sont saprophages et/ou prédatrices selon les espèces, elles ingèrent aussi du miellat sucré ; les termites sont xylophages des galeries ; les termites produisent des boulettes fécales organo-minérales ingénieurs de l'écosystème Autres insectes quelques-uns ils se nourrissent d'une grande diversité de matières végétales et animales des pelotes fécales transformateurs de litière Myriapodes 250 (très variable) les Diplopodes sont saprophages, les Chilopodes sont tous prédateurs-chasseurs les saprophages produisent des pelotes fécales avec des fragments d'1 mm³ transformateurs de litière ou macroprédateurs Cloportes 100 saprophages des pelotes fécales avec des fragments d'1 mm³ transformateurs de litière Araignées quelques-unes prédatrices d'autres Arthropodes   macroprédateurs Limaces et Escargots 50 ils se nourrissent de végétaux   consommateurs primaires Mégafaune Taupe, marmotte, lapin, musaraigne, crapaud fouisseur, etc.   les Mammifères Insectivores mangent des Insectes, les Rongeurs grignotent les plantes et les racines de très gros trous qui peuvent être des habitats pour une faune ombreuse, des déjections et des cadavres sources de matière organique bioturbateurs (remuent le sol) et macroprédateurs

Saprophage :  qui se nourrit de matière en décomposition. Pelotes fécales : déjections d'animaux contenant les restes non-digérés des aliments ingérés. Litière : désigne de manière générale la couche superficielle composée de l'ensemble de feuilles mortes et débris végétaux en décomposition qui recouvrent le sol Milieu physique : espace présent sur la Terre sous un des trois états physiques de la matière : solide, liquide, gazeux. Biotope : milieu physique composé d’air et d’eau permettant de satisfaire tous les besoins des êtres vivants. Ils se répartissent en trois catégories en fonction de l’état physique du milieu.

 

 

Replace les différents vivants dans le biotope qui te semble le plus adapté. Les vivants : girafe truite sapin hirondelle moustique éléphant chenille zèbre canard Les biotopes : La savane. Il s'agit de grandes plaines où poussent des herbes plus ou moins parsemées d'arbres et d'arbustes. On retrouve ce type de biotope principalement en Afrique. Le climat qui y règne est tropical : saison des pluies en hiver et sécheresse en été. La mare. Il s'agit d'un point d'eau douce stagnante, alimenté par les pluies et le ruissèlement. La profondeur est très faible et les sols alentours bénéficient d'une humidité permanente. La montagne. La montagne est caractérisée par une altitude élevée. Plus on monte, plus la température et la quantité d'oxygène diminue. Au delà d'une certaine altitude, plus aucun arbre n'est présent. La mer. La mer est une étendue d'eau salée. Crédit illustrations : Picto, http://www.picto.qc.ca/,  Réalisation de De Marque inc. sous la supervision de la CS du Fleuve-et-des-Lacs

Nous pouvons maintenant définir deux termes :

La biocénose de la savane est différente de la biocénose d'une mare. Enfin, l'ensemble des êtres vivants qui peuplent un biotope (un espace délimité qui peut accueillir la vie) forment un écosystème.

 

IV. Synthèse

Un milieu physique est un espace. Il existe trois grands types de milieux physiques sur terre : le milieu solide (la lithosphère), le milieu aquatique (hydrosphère) et le milieu gazeux (atmosphère).

Les différents milieux physiques disponibles sur terre n'accueillent pas tous la vie.  Les milieux qui accueillent des vivants s'appellent des biotopes. Pour qu'un milieu puisse être peuplé par des vivants, il faut qu'il contienne de l'eau, de l'air (oxygène) et de la nourriture. Il faut aussi que ce milieu soit adaptés aux différents besoins des vivants qui le peuple. C'est pourquoi, les vivants ne sont pas tous présents dans tous les milieux. Chaque vivant à des besoins spécifiques auxquels tous les biotopes ne peuvent répondre. Le biotope qui permet de répondre aux mieux aux besoins d'un vivant est son biotope.

Un être vivant est caractérisé par : sa capacité à réagir à un stimulus, sa capacité de se reproduire et sa capacité à échanger de la matière avec le milieu (eau, air, nourriture).

 

Au terme de ce thème, tu dois être capable de :

Distinguer les vivants et les non-vivants Classer les vivants et les non-vivants Donner et expliquer les caractéristiques des vivants Identifier les différents milieux physiques présents sur terre Définir les termes biotopes, biocénose, vivant, écosystème, stimulus, cellule Déterminer si un milieu physique pourrait être un biotope sur base d'une expérience ou ses résultats Comparer une cellule animale et une cellule végétale Identifier les biotopes en fonction du milieu physique (terrestre, aquatique, aérien) Imaginer ou mettre en place des expériences pour mettre en évidence la présence d'air ou d'eau dans les différents milieux de vie Expliquer de quoi est composé le sol et sa différence avec le sous-sol Donner un exemple de milieu physique qui n'est pas un biotope Expliquer pourquoi tous les êtres vivants ne sont pas présents dans un même biotope. Relater l'expérience de Berlèse.