Concurrents ou associés dans le milieu terrestre ? Les réseaux trophiques et réseaux alimentaires

La biodiversité, tissu vivant de la planète, est constituée de toutes les espèces et des différentes relations qui les unissent au sein des écosystèmes. Les espèces forment des communautés parfois simples, mais le plus souvent très riches et très complexes. Les espèces sont liées les unes aux autres, et avec leur milieu de vie, par des liens multiples et chacun joue un rôle dans ce système pour satisfaire ses besoins (se nourrir, grandir, se reproduire...). Quels types d’interactions les espèces développent-elles entre elles pour survivre  ?

Difficulté

Easy Facile

Durée

30 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Science de la vie

espèces terrestres, interactions, réseau trophique, chaîne alimentaire, biodiversité Concurrents_ou_associ_s_dans_le_milieu_terrestre_382169-PCGLCL-532.jpg

Introduction

En milieu terrestre, qui mange qui ? Découvre les différents types d’interactions que les espèces développent les unes avec les autres et avec leur milieu de vie et ce qui se passe si certaines d’entre elles disparaissent.

• Matériel et outils
• Fichiers

Annexes

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Les annexes de l'expérience se trouvent dans l'onglet "Fichier" situé à côté de l'onglet " Matériel et outils"

Annexes

Papier

Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un matériau de base dans les domaines de l’écriture, du dessin, de l’impression, de l’emballage et de la peinture. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers, comme les filtres. L’histoire du papier remonte à l’Antiquité. Le papier porteur d’un message le plus ancien connu à ce jour date de l’an 8 av. J.-C. et a été trouvé en Chine.

Papier

Crayon

Long et fin, souvent polygonal et parfois coloré à l'extérieur, le crayon est un outil simple qui sert à écrire. Les mines sont parfois de couleurs différentes. Les mines de graphite des crayons à papier ont des duretés différentes (HB, H, etc.).

Crayon

Ciseaux

Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.

Ciseaux

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_milieu_terrestre_Vignettes_esp_ces.pdf

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_milieu_terrestre_R_seau_trophique_-_compl_ter.pdf

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_milieu_terrestre_R_seau_trophique_-_solution.png

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_milieu_terrestre_R_seau_trophique_-_solution_1.jpg

Étape 1 - Réunir le matériel

Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.

- annexe “Vignettes espèces”

- annexe "Réseau trophique - à compléter"

- annexe "Réseau trophique - solution"

- du papier

- un crayon

- des ciseaux

Si tu as, tu peux utiliser aussi :

- une imprimante couleur

Étape 2 - Préparer l'expérience

- Si tu as une imprimante couleur, imprime les annexes “Vignettes espèces” et “Réseau trophique - à compléter”.

- Si tu n’as pas d’imprimante couleur, découpe 16 rectangles de papier (tu peux plier une feuille en 4 pour avoir les 16 rectangles).

- Ouvre l’annexe “Vignettes espèces” et écris sur chaque rectangle le nom d’une espèce de l’annexe.

- Réunis des feuilles A4 et des crayons de couleurs et/ou des feutres.

Étape 3 - Réaliser la manipulation : reconstituer des chaînes alimentaires simples

Parmi les espèces suivantes, qui mange qui ? Reconstitue à l’aide des vignettes les 4 petites chaînes alimentaires :

1 - Exemple : loup, herbe, chevreuil.

L’herbe est mangée par le chevreuil qui est lui même mangé par le loup

herbe → chevreuil → loup (la flèche signifie “est mangé par”)

2 - Vipère, mûre, hibou, mulot

3 - Chenille, hibou, mulot, feuille de ronce

4 - Renard, lapin, herbe, loup

5 - Mulot, chenille, loup, feuille de ronce, renard

Note tes réponses sur une feuille, elles te serviront à l'étape suivante.

Et les végétaux, comment se nourrissent-ils ? Quelle forme ont ces chaînes alimentaires ?

Étape 4 - Réaliser la manipulation : compléter un réseau trophique

Un réseau trophique correspond à plusieurs chaînes alimentaires associées.

- Ouvre l’annexe “Réseau trophique - à compléter” et recopie le (ou imprime-le si tu as une imprimante)

- Complète ensuite ce réseau en utilisant les 10 vignettes à ta disposition. Aide-toi pour cela des petites chaînes alimentaires que tu as reconstituées à l'étape précédente.

- Quand tu as terminé, vérifie ta réponse en cliquant sur l'annexe "Réseau trophique - solution"

Quelle différence par rapport à l’étape précédente  ? Qui sont les producteurs  ? Les herbivores  ? Les carnivores  ? Les omnivores  ?

Étape 5 - Réaliser la manipulation : découvrir d'autres types d’interactions

Tu viens de définir un premier type d'interactions entre les espèces : la relation proie-prédateur (qui mange qui), mais il en existe bien d'autres ! Tu vas en découvrir quelques-unes ci dessous.

- Place sur ton réseau trophique les puces sur le loup et le renard roux, l’abeille sous les ronces, les bactéries de l’intestin sur le chevreuil et sous le lapin d’Amérique et les spores des champignons à côté du lapin d’Amérique.

- Identifie les autres types d'interactions (positives (+), négatives (-) ou neutres (0)) qui existent entre ces 9 espèces, en t'aidant des définitions ci-dessous :

• Le commensalisme (+/0) est une relation dans laquelle une espèce tire profit de l’association des deux espèces (concernant la nourriture, l’abri, le transport...), alors que l’autre n’y trouve ni avantage ni inconvénient.

• Le parasitisme (+/-) est une relation dans laquelle un organisme (le parasite) tire profit de l'hôte, parfois entraînant sa mort

• Le mutualisme (+/+) est une association à bénéfices réciproques entre deux espèces qui peuvent mener une vie indépendante

• La symbiose (+/+) est une association à bénéfices réciproques entre deux espèces indissociables

Maintenant, à toi de jouer  ! Quels types d’interactions entre espèces sont décrites dans ces devinettes ? Sont-elles négatives ? Positives ? Neutres ?

1 - Pourquoi le loup et le renard se grattent-t-ils  ? Qu’est-ce qui vit dans leurs poils et sucent leur sang  ? Ils ont des puces ! De quel type d’interaction s’agit-il  ?

2 - Qui vient butiner les fleurs des ronces, des prairies, de la forêt et de l'arbrisseau, se régalant de nectar, et transportant ainsi le pollen de fleurs en fleurs... permettant leur reproduction  ? Les abeilles. De quel type d’interaction s’agit-il  ?

3 - Qui sont ces organismes microscopiques situés dans l'intestin des chevreuils et des lapins, parfois indissociables, qui se nourrissent des aliments ingérés et améliorent en échange la digestion de composés comme la cellulose des végétaux  ? Ce sont les bactéries de l'intestin. De quel type d’interaction s’agit-il  ?

4 - Quels sont ces éléments microscopiques qui se collent par exemple sur les poils du lapin, assurant ainsi leur transport, tout comme certains grains de pollen sont transportés par les insectes pollinisateurs. Les spores des champignons. De quel type d’interaction s’agit-il ?

Vérifie tes réponses à l'aide du schéma de l'étape 6.

Étape 6 - Réaliser la manipulation : perturber un réseau trophique

Le schéma ci-contre présente différents types d'interactions dans un milieu terrestre : relations de prédation, mais aussi de parasitisme (puce/loup, puce/renard) et de coopération (commensalisme (spores de champignons/lapin), symbiose (bactéries de l’intestin/chevreuil/lapin), mutualisme (fleurs de la prairie/abeilles)).

Que se passe-t-il si l'on perturbe ce réseau trophique ?

- Une société veut construire une autoroute. La prairie et les ronces se trouvent à l’endroit prévu du chantier et devront donc être détruites. Si tu enlèves ces deux cartes de ton réseau trophique, que se passe-t-il pour les autres espèces en interactions ? Essaie de nouveau en retirant une ou deux espèces situées à différents endroit du réseau.

- Selon toi, quelles interactions l’humain peut-il avoir avec ces différentes espèces ?

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

- Les organismes vivants se mangent les uns les autres. On remarque que les 5 chaînes alimentaires sont simples, linéaires. Ensemble, elles forment un réseau complexe dans lequel toutes les espèces sont en interactions les unes avec les autres, de façon directe ou indirecte.

- Les espèces forment un réseau, elles sont toutes liées entre elles, soit par des relations alimentaires (proie/prédateur) soit par d’autres types d’interactions (symbiose/mutualisme, parasitisme, commensalisme). Si une espèce du réseau trophique est fragilisée, c’est le réseau entier qui peut être impacté. Suite à la destruction de la prairie et des ronces, les premiers maillons qui sont touchés vont modifier légèrement le réseau. Puis au fil du temps, de plus en plus d'espèces sont concernées, ce qui déstabilise le réseau trophique (on peut alors parler de « de tensions sur la biodiversité »).

- L’ humain joue un rôle important, pouvant apparaître comme un prédateur (chasse, cueillette), comme un perturbateur (destruction de l’habitat, changement climatique…) mais aussi comme un protecteur du milieu (mise en place de réserves naturelles, protection des espèces…)

Explications

Les végétaux sont toujours à la base des réseaux trophiques. Ce sont des producteurs. Grâce à l’énergie du soleil, ils utilisent le dioxyde de carbone (CO₂) de l’air pour produire de la matière (dite organique). Ils se nourrissent des minéraux du sol, provenant de la dégradation de végétaux et d’animaux par les micro-organismes (bactéries et champignons qui sont des décomposeurs).

Les animaux sont des consommateurs : ils ne produisent pas seuls leur propre matière organique, ils ont besoin pour cela de consommer d’autres êtres vivants. Il en existe 3 types : les herbivores, qui consomment les végétaux (lapin, chevreuil, chenille…), les carnivores, qui se nourrissent d’animaux (rapace, loup, serpent…) et les omnivores qui se nourrissent d’animaux et de végétaux (mulot, renard...).

Le réseau trophique est surtout basé sur des relations alimentaires, mais il n’existe pas que des relations alimentaires. Certaines espèces servent d’habitats ou d'abris à d’autres (arbres de la forêt pour le chevreuil, le lapin, le renard…), et il existe des relations entre espèces, bénéfiques ou non, qui peuvent être parfois très spécifiques : mutualisme, commensalisme, symbiose, parasitisme. À ces relations s'ajoute la compétition pour une même ressource (nourriture, habitat).

Les multiples relations qui existent entre les espèces peuvent être parfois bénéfiques pour certaines, au dépend d’autres (+/-) : compétition, prédation et parasitisme. Mais les relations de coopération, bénéfiques pour les individus, sont également très importantes dans un écosystème. Elles se présentent sous trois formes : commensalisme, mutualisme et symbiose.

Du fait de la disparition de certaines espèces (ex mulot, renard...), d’autres vont voir leur population diminuer (car ils s’en nourrissaient) ou augmenter (car ils ne sont plus mangés), ce qui peut fortement déstabiliser le fonctionnement de l’ensemble de l’écosystème. Ainsi, en perturbant un écosystème (autoroutes, coupe d’arbres, pesticides, changement climatique...), non seulement nous altérons les réseaux trophiques des milieux concernés, mais nous modifions également les habitats et les relations de coopération et compétition qui existent entre les espèces, ainsi que les différentes fonctions de ces espèces dans leur milieu.

Plus d'explications

La biodiversité, définie par sa diversité (des espèces, des écosystèmes et des individus) et ses interactions, constitue la toile de la vie dont nous faisons partie et dont nous dépendons. Elle résulte d'une évolution façonnée pendant des milliards d’années par des phénomènes naturels mais aussi, et de plus en plus, par l'intervention humaine. Les relations de coopération, de prédation, de compétition entre espèces ont joué et jouent un rôle central dans cette évolution.

Ces interactions sont également le moteur du fonctionnement des écosystèmes (milieux de vie) : ils produisent, font circuler, transforment, accumulent matière et énergie au travers des êtres vivants qui les constituent et de leur activité. Ainsi la biodiversité assure de nombreuses fonctions biologiques (on parle de services écologiques), et toutes les espèces, en tant que constituantes des écosystèmes, contribuent aux services que toutes en retirent.

Applications : dans la vie de tous les jours

Plus de 95% des espèces d’un habitat naturel (aquatique ou terrestre) sont fortement liées les unes aux autres, via les réseaux trophiques. Cette proximité des espèces signifie que la disparition d’une espèce peut avoir d’importants impacts sur les autres espèces et donc sur le fonctionnement même de l’écosystème. Par exemple, les grands prédateurs (loup, rapaces, thon...), au sommet de ces réseaux trophiques, ont un effet de maintien de la biodiversité. S'ils disparaissent (surchasse, surpêche…), les espèces dont ils se nourrissaient et qu’ils régulaient vont pulluler. Par compétition, elles éliminent alors d’autres espèces avoisinantes, ce qui entraîne une cascade de conséquences.

À l’inverse, ces interactions montrent également que si nous voulons protéger une espèce dans un milieu donné, il est indispensable de prendre en considération toutes celles qui font partie de son réseau trophique, donc ses proies (et ce qui les nourrit) et ses prédateurs, sans lesquels l’espèce peut vite devenir envahissante. Ce fut par exemple le cas du lapin en Australie. En 1859, Thomas Austin importe de Grande-Bretagne 12 couples de lapins. 50 ans plus tard, l’île en compte 600 millions qui ont colonisé 60% du territoire ! Cette espèce est devenue envahissante, car il n'y avait pas sur l’île de prédateurs suffisamment puissants pour réguler la population de lapins. Leur prolifération a contribué largement à la désertification de l’île (ils ont dévoré la végétation) et se trouve à l’origine de graves crises agricoles et écologiques.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Découvrir les différents types d’interactions que les espèces développent les unes avec les autres et avec leur milieu de vie.

Pistes pour animer l'expérience

Animer l'expérience sous forme de jeu de rôle. Pour cela, distribuer une photo d'espèce à chaque participant (« Espèces 1 – jeu collectif » (annexe 2) du kit de base) et ajuster les vignettes au nombre de participant·e·s :

◦  si < 14 participant·e·s : retirer des vignettes (ex. un des deux micro-organismes, l’arbrisseau...) et ajuster l'histoire en retirant les espèces retirées ;

◦  si > 14 participant·e·s, possibilité de doubler les vignettes de votre choix. Placer alors celles et ceux ayant la même vignette à côté dans le jeu.

Histoire : Grâce aux micro-organismes qui dégradent les végétaux et les animaux morts et les transforment en matière organique et minérale, les ronces, l’herbe, l’arbrisseau et les arbres de la forêt peuvent puiser dans le sol les éléments minéraux nécessaires à leur croissance. Les chenilles mangent les feuilles des ronces. Il existe un animal qui se régale des chenilles, mais aussi des baies des ronces... C’est le mulot, lui-même mangé par le renard, le rapace et le serpent. Quel est l’animal qui se nourrit des jeunes pousses de l’arbrisseau ? Le chevreuil qui retourne vite dans la forêt qui lui sert d’abri. Un animal à bec crochu se pose à la cime des arbres de la forêt. C’est le rapace qui va se régaler d’un serpent qui rampait dans une prairie d’herbes sauvages. Cette prairie est l’un des habitats préférés du lapin qui creuse des galeries souterraines pour se protéger des prédateurs comme le renard qui aime aussi vivre dans la forêt. Il y croise parfois le loup qui peut le manger. Ce dernier se régale aussi du chevreuil... Et parfois, en temps de disette, du lapin et du mulot ! Mais ce loup, très vieux, vient à mourir… Il est alors dégradé par les micro-organismes.

Reconstituer des chaînes alimentaires simples : Reconstituer les 5 chaînes alimentaires sous forme de jeu collectif, en demandant aux participant·e·s appelé·e·s de se placer aligné·e·s, à la bonne place : le prédateur (celle ou celui qui mange) doit poser sa main sur l’épaule de sa proie

Reconstituer des chaînes alimentaires simples :

• Former ensuite un cercle avec les participant·e·s ; celles et ceux ayant des vignettes similaires seront placés côte à côte, et tiendront la ficelle ensemble.
• Lire à haute voix l'histoire 1 (annexe 2 kit de base) pour reconstituer un réseau trophique. (Possibilité de proposer l’histoire sous forme de devinettes).
• Relier deux à deux les espèces (participant·e·s) par des bouts de ficelle, à chaque fois qu’elles sont citées dans l’histoire (ex. Grâce aux micro-organismes (...), les ronces, l'herbe de la prairie, peuvent puiser dans le sol les éléments minéraux (...) : relier bactéries/ronces ; bactéries/herbe, champignons/ronces ; champignons/herbes…).
• Couper le bout de ficelle à la fin de chaque phrase, et recommencer avec un nouveau bout de ficelle.

À la fin de l’histoire, à quoi ressemble le réseau constitué par la ficelle au centre du cercle ?

Autres interactions :

• Lire une à une les questions de l'histoire 2 (annexe 2 kit de base ou voir étape 5). Possibilité d’aider en présentant les vignettes « Espèces 2 – jeu collectif » (annexe 2) du kit de base.
• Une fois la réponse trouvée, accrocher visiblement la vignette « Espèce 2 » (ex. puce) sur le T-shirt de l’« Espèce 1 » avec laquelle elle interagit (ex. loup ; renard) (à l’aide de pâte à fixer, ruban adhésif…).

Perturbation du réseau :

Un exploitant forestier vient abattre les arbres de la forêt. La personne représentant la forêt s'assoit, et tire sur les ficelles qu'elle a en main. Les participant·e·s lié·e·s, qui ressentent la secousse (ex. loup, renard, chevreuil et rapace) s’assoient à leur tour, tirent sur leurs ficelles, et ainsi de suite. Que remarque-t-on concernant les espèces 1 et les espèces 2 associées ?

Sources et ressources

Mallette « Biodiversité » APD/MNHN - Parcours 2 - Activité 3 (Concurrents ou associés : un monde d’interactions). 2011

Livret « Biodiversité, comprendre pour mieux agir » APD/CNRS. 2010

Parcours « Kit de base Biodiversité » des Petits Débrouillards

Modulothèque (Bio)diversité mon amour. Les Petits Débrouillards Nouvelle Aquitaine Nord. 2010.

Jacques Weber, Robert Barbault. « La vie, quelle entreprise ! Pour une révolution écologique de l’économie ». Aux éditions Seuil. 2010

Dernière modification 24/02/2021 par user:PierreSersiron.

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