Etablissement : Collège Notre Dame de Penhors, Pouldreuzic Site internet de l'établissement www.nd-penhors.com Professeurs participants au projet : Manuela MALANDAIN (SVT), Bruno Rohou (Phys/Chimie) et Michel Le Denmat (Technologie) manuela.malandain_at_ac-rennes.fr Classe (s) concernée (s) atelier scientifique en classe de quatrième Partenaires Agrocampus (site de Beg Meil à Fouesnant) Association Cap vers la Nature (Fouesnant) Observatoire du plancton (Port Louis)
Problématique du projet:   Habitant au bord de la mer, nous avons choisi de nous intéresser à la vie microscopique de cette immense étendue d'eau qui nous entoure. Devant l'étendue des questions qui se sont posées au cours de notre étude, plutôt que de répondre à une problématique unique, nous avons choisi de laisser venir les questions au fur et à mesure que nous découvrions ce monde merveilleux. Certaines de nos questions ont trouvé des réponses rapides, basées sur nos observations, nos discussions avec les différents intervenants ou nos recherches personnelles, d'autres en revanche ont nécessité une démarche d'investigation plus rigoureuse.
Objectifs du projet :   ·        Apprendre à déterminer et à photographier les espèces, ·         Comparer deux milieux : un milieu d'eau douce avec une entrée maritime peu marquée (Palud Gourinet à Penhors) et un milieu marin (câle de Beg-Meil à        Fouesnant), ·         Comprendre la fragilité d’un écosystème aquatique. ·         Appliquer une démarche scientifique afin de déterminer la salinité d’un milieu.

Afficher Graines d'explorateurs 2013 sur une carte plus grande

Introduction

Notre projet a pris forme dans le cadre d'un atelier scientifique proposé en option aux élèves de quatrième (1 heure par semaine).

Habitant au bord de la mer, nous avons choisi de nous intéresser à la vie microscopique de cette immense étendue d'eau qui nous entoure.

Du fait de sa petite taille, le plancton est peu connu. Il est pourtant la base des chaînes alimentaires aquatiques. Sans lui, la vie marine n’existerait pas.  Le phytoplancton produit à lui seul plus de la moitié du dioxygène de notre planète. En réalisant ce projet nous avons pris conscience de l’équilibre fragile des écosystèmes aquatiques.

Devant l'étendue des questions qui se sont posées au cours de notre étude, plutôt que de répondre à une problématique unique, nous avons choisi de laisser venir les questions au fur et à mesure que nous découvrions ce monde merveilleux.

Certaines de nos questions ont trouvé des réponses rapides, basées sur nos observations, nos discussions avec les différents intervenants ou nos recherches personnelles, d'autres en revanche ont nécessité une démarche d'investigation plus rigoureuse (la mesure de la salinité par exemple : http://resolveuid/4f9b05204291de6ddc1d8143ab2f5f1e).

Avant de commencer notre étude, un peu de bibliographie nous a permis de connaître mieux ce fameux plancton.

Qu'est-ce que le plancton ?

Ce terme, introduit en 1887 par Viktor Hensen, professeur à l'université de Kiel (Allemagne) vient du grec « plaktos » qui veut dire errant.

Le plancton désigne des organismes vivants aquatiques qui se déplacent plus grâce aux courants qu'avec leur propre capacité à nager.

Même s'ils peuvent se déplacer de bas en haut dans une masse d'eau,  notamment pour chercher la lumière ou la nourriture, ils sont incapables de lutter contre le courant.

Le plancton regroupe aussi bien des êtres vivants infiniment petits comme les virus et les bactéries que des animaux très grands comme les méduses.

Pour notre étude, nous avons choisi d'étudier

• le microplancton dont la taille est située entre 20 et 200 mm (0,2 mm) 
• le mésoplancton dont la taille est située entre 0,2 et 20 mm.

On distingue :

1.      Le phytoplanction

2.      Le zooplancton

1. 1.      le phytoplancton

C'est le plancton végétal, unicellulaire, capable de produire sa propre matière organique en prélevant dans son milieu des sels minéraux comme le carbone (sous forme de dioxyde de carbone). Il doit utiliser l'énergie lumineuse pour fabriquer cette matière (photosynthèse). C'est pour cela qu'on le trouve dans les 40 premiers mètres de la colonne d'eau.

En échange, il produit à lui seul près de 2/3 du dioxygène de la Terre !

Il a également un rôle très important dans la lutte contre le réchauffement climatique en pompant de dioxyde de carbone des océans.

Le phytoplancton est le premier maillon de la chaîne alimentaire.

Il se reproduit très vite dans de bonnes conditions de lumière et de température (bloom).

De son état de santé dépend la survie des autres maillons de la chaîne.

Nous distinguerons plusieurs grands groupes découverts lors de la détermination des espèces contenues dans nos prélèvements :

a)   Les diatomées

Dans nos prélèvements, ce groupe domine le microplancton par le nombre d'espèces et le nombre d'individus.

Les diatomées vivent dans tous les milieux (eau douce, eau saumâtre ou eau salée). Elles sont très sensibles aux variations des facteurs physiques (température, salinité, lumière, pH), mais également aux pesticides. Aussi ce sont des bons indicateurs sur la qualité de l'eau.

Chaque cellule est protégée par une coque (thèque) en silice appelée frustule. Cette coque est composée de deux parties qui s'emboîtent comme une boîte de camembert. A l'intérieur se trouve la cellule contenant la chlorophylle nécessaire à la photosynthèse, donc la frustule comporte de nombreux pores permettant à la cellule de mieux capter la lumière. Les pigments peuvent être verts, bruns ou jaunes.

Leur reproduction est étonnante :    

Pour se multiplier, la diatomée utilise chaque thèque séparément et fabrique une nouvelle thèque plus petite (clone) qui s’emboitera dans la première. La thèque inférieure utilisée devient donc la thèque supérieure et une autre thèque plus petite est fabriquée. La taille de la nouvelle diatomée est donc plus petite ! Au fur et à mesure que la diatomée se multiplie de cette manière, sa taille diminue donc. Quand elle a atteint une taille minimale pour survivre, elle fait appel à la reproduction sexuée pour reprendre sa grande taille initiale. 

Photo 1 : Navicules de tailles différentes

(prélèvement au Palud de Penhors)

b)   Les chlorophycées

Les chlorophycées sont un groupe important, comprenant les algues vertes principalement en eau douce. Leurs formes sont très diversifiées.

c)   Les dinoflagellés

.

    Ils tiennent leur nom du grec « Dino » qui veut dire toupie. En effet, ils possèdent deux flagelles permettant un déplacement tournoyant.

    Ils mesurent moins de 0,5 mm, sont parfois infiniment plus petits. On les retrouve dans tous les milieux du monde.Leur forme en fait une

    proie difficile à avaler par le zooplancton dont l'alimentation dépend de la taille de sa bouche.

    Photo 2 : Ceratium sp. (Beg-Meil)

Parfois les dinoflagellés sont obligés de compléter leur alimentation en digérant de la matière organique tout en utilisant la photosynthèse, ce qui rend difficile leur classification parmi les végétaux ou les animaux. Ils peuvent être autotrophes comme le phytoplancton, hétérotrophes comme le zooplancton ou alors mixotrophes (à la fois autotrophes et hétérotrophes).

2. 2.     le zooplancton

C'est le plancton animal. Il doit se nourrir de matière organique pour se développer (surtout du phytoplancton). C'est pour cela qu'on le trouve là où le phytoplancton est abondant, dans la zone éclairée des océans.

On distingue deux types d'animaux en fonction de leur séjour permanent ou non dans le plancton :

Le plancton permanent ou holoplancton

Comme son nom l'indique, il passe sa vie entière dans le plancton.

Le plancton temporaire ou méroplancton.

En milieu marin, la plupart des animaux ont leurs premiers stades de vie planctoniques. Ce sont des stades larvaires. Certains se métamorphosent et quittent ensuite cette vie errante pour se fixer comme la balane ou la moule sur son rocher ou bien ils mèneront une vie autonome, sans dépendre du courant, comme les poissons ou les crabes.

I. La récolte

Une grande partie de notre temps de travail a porté sur la détermination du plancton. Nous avons choisi de comparer deux sites différents :

	Située à l'ouest de la baie de Concarneau, la cale nous permet d'effectuer des prélèvements dans une zone abritée des vents d'ouest.
Photo 1 : La cale de Beg-Meil  (baie de Concarneau)

Les prélèvements s'effectuent dans un petit étang qui se déverse dans la mer par un petit bras. Nous pensions au départ que ce palud contient de l'eau saumâtre
	Photo 2 : Le palud Gourinet à Penhors (Pouldreuzic)

Nos prélèvements ont commencé le 15 novembre et se sont prolongés jusqu'au 14 mars.

II.  La détermination et la prise de photos

Nous posons notre préparation sur la platine du microscope. La détermination est source d'émerveillement.  Une vie grouillante s'offre à nos yeux. Les questions fusent.  Nous admirons leur façon de se déplacer, leurs formes étonnantes. Nous passons d'un microscope à un autre pour donner notre avis, en nous aidant des planches photos de l'Agrocampus (document réalisé dans le cadre du projet ECOESTUA) et du livre de détermination des diatomées (Delachaux et Niestlé).

Photo 6 : Observation au laboratoire

Chaque nouvelle espèce reconnue est consignée dans un cahier avec la date, le lieu de prélèvement ainsi que la température et le pH de l'eau.

	Un microscope trinoculaire Jeulin équipé d’une caméra de marque Optika nous permet de       photographier les plus beaux spécimens. Nous nous servons d’un petit logiciel gratuit,   « CombineZP », nous permettant de donner du relief à nos photos.
Photo 7 : Prise de photos et de films

Plusieurs spécialistes, que nous remercions vivement, nous ont aidés pour la détermination, souvent à partir des photos que nous leur adressions :

Hélène Laguerre, qui travaillait à l'Agrocampus de Beg Meil, Simone Grass de l'association Plancton du monde et Maud Thiery, étudiante en Master 2 environnement marin pour l'Observatoire du plancton à Port Louis près de Lorient.

Hélène nous a apporté une grande aide en venant participer à un après-midi de travail à Pouldreuzic. Nous sommes allés pêcher ensemble au Palud, puis avons déterminé nos échantillons au laboratoire.

III. Inventaire des espèces

a) Les prélèvements à la cale de Beg Meil

Nos photos sont un échantillon représentatif de nos découvertes

http://resolveuid/5510d30f8bb1f69507d2e2079c39beb5

·         les diatomées

C’est le groupe le plus représenté dans nos prélèvements et également celui qui nous a posé le plus de problèmes lors de la détermination car nous travaillons avec les microscopes optiques du collège.

Certaines diatomées sont solitaires, mais souvent les cellules s'assemblent en longues chaînes. Elles se connectent mécaniquement souvent par des filaments, des épines ou des soies.

Selon l'espèce et le mode de liaison, la colonie peut prendre une multitude de formes (étoile, chaînette, éventail, zigzag ou tube muqueux à l'intérieur duquel les diatomées sont mobiles). Chaque diatomée de la colonie reste autonome et peut survivre si la colonie est fragmentée.

Leur reproduction dépend de la quantité de silice présente dans l'eau (fabrication de la frustule). Dans de bonnes conditions, elles se reproduisent très rapidement. On peut apercevoir de la mousse marron à la surface de l'eau ou formant une croûte sur les rochers. 

·         les micro algues 

Ces algues unicellulaires peuvent proliférer très vite si elles sont en de bonnes conditions (lummière, température). On appelle cela des blooms.

·         Les dinoflagellés

Les dinoflagellés peuvent envahir un milieu au détriment des diatomées et des algues. Leur forme en fait une proie difficile à attraper par le zooplancton dont la bouche est trop petite. (voir Ceratium, photo 2). Ceux-ci peuvent alors mourir de faim. De plus certaines espèces sont  toxiques ou forment des marées rouges.

·         Le zooplancton

Il peut être temporaire, c'est-à-dire ne passer qu'une partie de sa vie en errant dans le plancton avant de se fixer ou bien de nager. C'est le cas de nombreuses larves. Il peut également être permanent et passer sa vie entière dans le plancton, comme la méduse ou les copépodes.

b) Les prélèvements au Palud de Penhors

Le Palud étang relié par un bras à la mer, nous pensions y trouver des espèces vivant en eau saumâtre.  A notre grande surprise, nous constatons que les espèces trouvées sont des espèces d'eau douce. Nous décidons donc d'en mesurer la salinité. En absence d’instrument de mesure, nous avons cherché une technique de mesure à l’aide de notre professeur de physique. Ce fut une véritable démarche d’investigation que nous détaillons plus loin. 

Les résultats nous indiquent une salinité très faible (2 g/L).

La température de l'eau varie considérablement d'une semaine à l'autre. Nous constatons qu'elle est très proche de la température de l'air. En effet, le palud est peu profond et soumis aux vents.

Le phytoplancton y est représenté  par peu d'espèces, mais quand elles prolifèrent, elles forment des colonies encroûtantes qui envahissent le palud et les rochers.

Les seuls espèces de zooplancton trouvées sont des larves de daphnies ou de copépodes.

http://resolveuid/2dd353c3a628c912f30d8f140700ba8b