Plan de leçon : Le champ hydrothermal Endeavour : La première zone de protection marine du Canada

Aperçu des ressources et du matériel requis

Aperçu du plan de leçon

Résultats d'apprentissage prescrits et composantes du programme d'études

Sciences 4e

communication, pensée créative et pensée critique

  • toute forme de vie est interdépendante de son environnement
  • l'énergie existe sous de multiples formes et peut être transférée d'un objet à un autre
  • manières dont les organismes dans les écosystèmes perçoivent leur environnement et y réagissent
  • l'énergie existe sous plusieurs formes et peut-être conservée
  • caractéristiques des biomes

Science 5e

communication, pensée créative et pensée critique, responsabilité sociale

  • l'être humain utilise des ressources naturelles, c'est-à-dire des matériaux produits par la Terre
  • les organismes multicellulaires possèdent un système organique qui leur permet de survivre et d'interagir dans leur environnement
  • pratiques durables
  • structures et fonctions fondamentales des systèmes du corps
  • nature des pratiques durables relativement aux ressources vivantes et non vivantes en C.-B.

Science 6e

pensée créative et pensée critique

  • grâce à leurs systèmes internes, les organismes multicellulaires peuvent survivre, se reproduire et interagir avec leur environnement
  • force de gravité
  • des environnements aux conditions extrêmes existent sur Terre et ailleurs dans le système solaire

Études sociales

  • responsabilité sociale – l'exploitation de ressources naturelles précieuses a joué un rôle majeur en modifiant les terres, les gens et les collectivités au Canada

Science 7e

communication, pensée créative et pensée critique, responsabilité sociale

  • la théorie de l'évolution par la sélection naturelle explique la diversité et la survie des êtres vivants
  • sélection naturelle, besoins nécessaires à la survie et interaction entre les organismes
  • évidence du changement climatique au fil du temps géologique, et impact récent de l'être humain

Français, arts 7e

  • accéder à de l'information et à des idées provenant de diverses sources à différentes fins, et évaluer leur pertinence, leur exactitude et leur fiabilité

Science 8e

Communication, pensée créative et pensée critique

  • caractéristiques de la vie
  • la théorie de la tectonique des plaques est la théorie unificatrice expliquant les processus géologiques sur Terre
  • mouvement des plaques tectoniques
  • couches du manteau terrestre
  • relations entre les micro-organismes et les autres organismes vivants
  • photosynthèse (par rapport à chimiosynthèse)

Français, arts 8e

Create and communicate:

  • Créer et communiquer – techniques de présentation

Science 9e

  • la biosphère, la géosphère, l'hydrosphère et l'atmosphère sont interreliées, puisqu'elles sont traversées par les cycles de la matière et de l'énergie
  • cycles de la matière dans les composantes biotiques et abiotiques des écosystèmes

Traitement et analyse de données et d'information

  • expérimenter et interpréter l'environnement local
  • recourir à sa connaissance de concepts scientifiques pour tirer des conclusions conformes aux constatations
  • analyser les relations de cause à effet

Science 10

les gènes sont à l'origine de la diversité des organismes vivants

l'énergie est conservée, et sa transformation peut exercer une influence sur les êtres vivants et l'environnement

  • mécanismes permettant la diversité de la vie : les mutations et leur effet sur l'évolution – les sélections naturelle et artificielle
  • radiation adaptative
  • pressions exercées par la sélection dans le milieu naturel (p. ex. adaptation et extinction, espèces envahissantes)
  • adaptations
  • extinctions
  • expérimenter et interpréter l'environnement local
  • recourir à sa connaissance de concepts scientifiques pour tirer des conclusions conformes aux constatations
  • analyser les relations de cause à effet

Questionnements et prévisions

  • faire preuve d'une curiosité intellectuelle soutenue par rapport à un sujet scientifique ou un problème d'intérêt personnel
  • faire des observations dans le but d'élaborer ses propres questionnements, notamment des questionnements de plus en plus complexes, au sujet du milieu naturel
  • formuler différentes hypothèses et envisager différents résultats

Science de l'environnement 11e

Diversité dans les écosystèmes locaux

  • les environnements locaux comprennent divers écosystèmes comportant différents rôles et relations
  • contenu – facteurs abiotiques et édaphiques
  • biodiversité
  • les espèces et leurs rôles écologiques
  • relations et interactions dans les écosystèmes

processus et changements dans les écosystèmes locaux

  • des systèmes interconnectés soutiennent des écosystèmes en santé
  • la stabilité des écosystèmes est un résultat important de la durabilité
  • contenu – flux d'énergie
  • cycles de la matière
  • dynamiques des populations et structure des paysages
  • changement et stabilité dans les écosystèmes

Durabilité dans les écosystèmes locaux

  • les activités humaines ont des répercussions sur la durabilité des écosystèmes
  • avantages des écosystèmes en santé
  • l'être humain à titre d'agent du changement : les Premières Nations et les connaissances écologiques traditionnelles
  • pratiques écosystémiques non durables et durables

Préservation et restauration des écosystèmes

  • l'être humain peut jouer un rôle dans la conservation et la restauration des écosystèmes
  • contenu – les agents de stress environnementaux nuisent à l'intégrité, à la santé et à la durabilité des écosystèmes
  • principes et pratiques de restauration écologique

Sciences de la vie 11

Caractéristiques des êtres vivants

  • tous les êtres vivants ont des caractéristiques communes
  • quelles caractéristiques permettent aux organismes de vivre sur la terre ferme?
  • quelles caractéristiques uniques permettent aux organismes de vivre dans des environnements extrêmes?

Le processus d'évolution

  • les êtres vivants évoluent au fil du temps
  • quel est le rôle de l'ADN dans l'évolution et la biodiversité?
  • quelles caractéristiques permettent aux organismes de vivre dans des environnements très particuliers?

Questionnements et prévisions :

  • curiosité intellectuelle soutenue
  • quelles conditions sont nécessaires à la vie pour différents organismes?
  • comment les phénomènes de changement climatique tels que la désertification des biomes agissent-ils sur les organismes qui y vivent?
  • faire des observations dans le but d'élaborer ses propres questionnements : prendre en compte un ensemble d'éléments qui constituent des preuves de la théorie de l'évolution afin d'élaborer une série de questions et prévoir/inférer les réponses
  • formuler différentes hypothèses et prévoir
  • émettre des hypothèses sur les raisons pour lesquelles on observe chez des organismes locaux (p. ex l'oie des neiges) des changements comportementaux ou migratoires

De l'aide peut être mise à votre disposition

Veuillez vous adresser au coordonnateur de l'enseignement de votre région responsable du programme Au fil de l'eau ou à un conseiller communautaire de Pêches et Océans Canada ou encore composez le (604) 666-6614 et demandez si un est disponible dans votre région pour vous assister dans cette activité.

Aperçu du plan de leçon

Par le biais de discussions, de recherches et d'activités, les élèves de la quatrième année du primaire à la cinquième secondaire découvriront les biomes océaniques, les champs hydrothermaux et, plus particulièrement, le site canadien du champ hydrothermal Endeavour et sa désignation à titre de zone de protection marine. Les élèves se familiariseront avec le site du champ hydrothermal Endeavour, les espèces qui y résident et les façons dont elles ont dû s'adapter pour vivre dans cet environnement hostile.

Des connaissances de base sur la tectonique des plaques terrestres sont nécessaires avant de commencer cette leçon. Une définition simple est donnée dans le glossaire.

Il est possible d'aborder ce plan de cours à un niveau supérieur avec les élèves de niveau secondaire, qui peuvent se servir de la prévision et effectuer des recherches pour étudier la théorie de l'évolution et de l'adaptation, la photosynthèse par rapport à la chimiosynthèse, la spéciation, et les relations de cause à effet.

Objectifs

Au cours des trois activités et discussions en classe, les élèves seront en mesure :

Activités

Trois activités sur les zones de protection marine et les champs hydrothermaux sont proposées aux élèves :

Activité I – Devenir chercheur : présentation des caractéristiques des champs hydrothermaux, des termes et des noms employés et de l'écosystème des champs hydrothermaux. Les étudiants effectuent des recherches et font ensuite des exposés devant leur groupe, puis devant la classe afin que tous les élèves reçoivent une introduction à la terminologie et comprennent ce que sont les champs hydrothermaux et les zones de protection marine.

Activité II – Des endroits exceptionnels : activité conçue pour encourager les élèves à réfléchir à ce qui rend un endroit unique pour eux. À la suite de cette discussion, ils étudieront le champ hydrothermal Endeavour et discuteront des raisons pour lesquelles cette zone a été sélectionnée (est-elle unique, menacée, vulnérable aux activités humaines?) pour devenir une zone de protection marine.

Activité III – Un produit de mon environnement (Peut s'étendre sur deux leçons.) En commençant par une présentation des différentes régions terrestres, puis des océans, on présente aux élèves la région du champ hydrothermal Endeavour, les abysses, et ils étudient les manières dont les organismes y résidant ont dû s'adapter pour survivre dans cet environnement. Au moyen d'une mise en situation (la mise en situation no 1), les élèves sont encouragés à se servir de leur imagination pour inventer une créature qui pourrait bien survivre dans l'habitat imaginaire décrit. Ensuite, dans le cadre d'une seconde mise en situation, les élèves imaginent à quoi ressemble l'habitat du champ hydrothermal (mise en situation no 2), puis doivent créer ou décrire une créature qui serait bien adaptée pour y vivre.

Temps approximatif requis

Adaptations

Comme il s'agit de notions complexes, demandant que les élèves comprennent une grande quantité d'information et de nombreux concepts, la matière est divisée en segments qui peuvent être présentés aux élèves dans l'ordre que l'enseignant juge le plus approprié pour le niveau des élèves concernés. Le matériel pédagogique peut être utilisé en tout ou en partie.

Le document d'information présente des réponses courtes suivies d'une explication plus détaillée.

Évaluation

Des suggestions d'évaluation sont fournies pour chacune des trois activités.

Les questions principales auxquels les élèves devraient être en mesure de répondre à la fin de ce module sont les suivantes :

  1. Qu'est-ce qu'une zone de protection marine?
  2. Que sont les champs hydrothermaux?
  3. En quoi le site Endeavour est-il unique?
  4. On peut demander aux élèves des niveaux plus avancés de répondre aux questions suivantes :
    • qu'est-ce que l'endémisme?
    • qu'est-ce que le gigantisme?
    • qu'est-ce que la photosynthèse?
    • qu'est-ce que la chimiosynthèse?
    • qu'est-ce qu'une symbiose?

Ressources de vidéos

Autres ressources et plans de cours

Des liens vers des pages Web pertinentes à la matière sont fournis. Les termes clés sont présentés dans l'activité « Devenir chercheur » pour permettre aux élèves de faire leurs propres recherches sur Internet.

Activité I

Activité I - Devenir chercheur

Durée

Une heure, plus temps de discussion

De la quatrième année du primaire à la cinquième secondaire

Les quatrième et cinquième années utiliseront le glossaire, le document d'information, les livres de référence, le document des faits d'intérêt et le document d'illustration portant sur la chimiosynthèse et la photosynthèse. Les élèves plus âgés pourront aussi effectuer des recherches en ligne afin de comprendre le champ hydrothermal Endeavour et les zones marines protégées.

Matériel pédagogique

  • Document d'information
  • Glossaire
  • Document des faits d'intérêt
  • Fiche sur la photosynthèse par rapport à la chimiosynthèse
  • Ressources et mots-clés

Aperçu du plan de leçon

On présente aux élèves les champs hydrothermaux et les zones de protection marine afin qu'ils comprennent ce qu'ils sont, comment ils ont été formés, quels sont les organismes qui y vivent (et certaines de leurs caractéristiques uniques) et la manière dont nous tentons de les protéger. Il faudra étudier et expliquer de nombreux nouveaux termes. Cette leçon constitue la première étape pour amener les élèves à comprendre ces régions uniques.

L'enseignant lit le document d'information à la classe.

Discussion

Comment ces régions uniques se sont-elles formées, et pourquoi le Canada a-t-il décidé de protéger certaines d'entre elles? Où trouve-t-on de telles régions, et pourquoi?

Distribuer aux élèves la fiche sur la chimiosynthèse par rapport à la photosynthèse et démarrer la discussion. Distribuer ensuite le glossaire et le document des faits d'intérêt. Assurez-vous de discuter de la tectonique des plaques, choisissez ce terme dans le glossaire.

On présente aux étudiants une liste de sujets de recherche (voir ci-dessous). Ils sont ensuite placés en groupe de trois ou quatre et on leur alloue 30 minutes pour trouver trois ou quatre faits d'intérêt concernant le sujet choisi. (Assurez-vous que chaque groupe a un sujet différent.)

Les groupes effectuent une recherche et acquièrent des connaissances de base sur le sujet qu'ils ont choisi.

Les groupes présentent leurs résultats à la classe;veiller à laisser du temps pour les questions afin que la classe se familiarise avec les champs hydrothermaux, les zones de protection marine et la recherche sur les grands fonds.

Discussion en classe sur les environnements hostiles et le champ hydrothermal Endeavour : comment la vie s'est-elle adaptée pour se maintenir dans ces milieux, comment l'être humain les explore-t-il, et pourquoi devons-nous les protéger?

Recherches suggérées :

  1. les biomes marins – La zone abyssale de l'océan
  2. la tectonique des plaques – Juan de Fuca
  3. qu'est-ce qu'un champ hydrothermal? en particulier le champ Endeavour
  4. zones de protection marine
  5. l'endémisme et les habitants des champs hydrothermaux
  6. photosynthèse et chimiosynthèse : comparaison
  7. exploration des grands fonds

Évaluation

  • Demander à chaque groupe de présenter les trois ou quatre faits d'intérêt trouvés concernant leur sujet.
  • Qu'ont-ils jugé intéressant dans les faits trouvés?
  • Qu'ont-ils trouvé intéressant dans les exposés des autres groupes?
  • Combien d'élèves connaissaient déjà les champs hydrothermaux?
  • Connaissaient-ils l'existence de champs hydrothermaux au large de l'île de Vancouver?

Approfondissement

  • Les élèves peuvent choisir une zone d'intérêt des grands fonds pour poursuivre leur recherche.
  • Ils dessinent certaines des créatures qu'ils ont découvertes et qui vivent dans la zone du champ hydrothermal Endeavour.
  • Les élèves peuvent découvrir d'autres types d'environnement qui sont des zones de protection marine ou dont la désignation à titre de ZPM est envisagée.
  • Les élèves rédigent un texte sur la découverte de quelque chose de nouveau sur Terre.

Glossaire des termes utilisés

Bactérivores
Organismes microscopiques qui ingèrent des bactéries comme source principale ou unique de nutriments et d'énergie.
Biome
Les biomes sont définis comme une des principales communautés du monde, animales et végétales, classées en fonction de la végétation dominante et caractérisées par les adaptations des organismes à leur environnement spécifique. Les milieux d'eau douce, les milieux marins, la toundra, les déserts, les forêts et les prairies sont des biomes que l'on trouve dans le monde.
Chemosynthesis
is the use of energy released by inorganic chemical reactions to produce food. Chemosynthesis is at the heart of deep-sea communities, sustaining life in absolute darkness, where sunlight does not penetrate.
Champ hydrothermal
Les champs hydrothermaux sont les zones où l'eau de l'océan est réchauffée par le magma en fusion sous la croûte terrestre, et où se forment des structures semblables à des cheminées. Des « geysers des grands fonds ».
Community
a group of organisms or a social group interacting in a specific region under similar environmental conditions.
Chimiosynthèse
L'utilisation de l'énergie générée par des réactions chimiques inorganiques pour produire des nutriments. La chimiosynthèse est au cœur des communautés des eaux très profondes des océans où la lumière ne pénètre jamais, permettant le maintien de la vie dans l'obscurité totale.
Chimiotrophe
Signifie littéralement produire ses propres aliments au moyen d'un procédé chimique. Les organismes chimiotrophes utilisent des sources d'énergie inorganiques, telles que l'hydrogène sulfuré ou le fer élémentaire pour générer de l'énergie à partir de réactions chimiques. La plupart de ces organismes sont des bactéries et des archaebactéries qui vivent dans des environnements hostiles tels que les cheminées hydrothermales des grands fonds marins et qui agissent à titre de producteurs primaires dans ces écosystèmes.
Communauté
Un groupe d'organismes ou un groupe social qui interagit dans une région particulière dans des conditions environnementales semblables.
Conservation
La préservation et la gestion attentive des ressources naturelles afin que les générations actuelles et futures puissent en profiter.
Écosystème
Désigne une communauté et les interactions entre le vivant et le non-vivant
Écozones
Pour comprendre la diversité de la vie, il est utile de comprendre comment les frontières naturelles, d'aujourd'hui comme d'autrefois, ont restreint les déplacements, et comment les différents climats ont engendré différentes pressions environnementales. L'isolement géographique et les diverses pressions environnementales ont engendré une diversification en raison de la sélection naturelle. Différents groupes d'espèces et différentes solutions ont évolué dans les diverses régions du monde, et ces régions sont appelées des écozones. La Colombie-Britannique comprend l'écozone marine du Pacifique, qui s'étend de la côte de la Colombie-Britannique et englobe, au nord les eaux froides de l'Arctique.
Endémique
Qu'on ne trouve nulle part ailleurs sur Terre. Exclusif ou limité à une seule région ou à un seul type d'habitat sur Terre.
Environnement local
Toutes les influences et conditions auxquelles sont soumis les organismes (conditions météorologiques, température, etc.).
Espèce
Groupe d'organismes vivants constitué d'individus semblables, capables d'échanger des gènes ou de se reproduire par croisement.
Extraction
Prélèvement de roche ou de minéraux de la Terre.
Extrêmophile
Organisme vivant dans des environnements extrêmes, tels que des eaux surchauffées ou des environnements à forte teneur en éléments toxiques.
Habitat
Lieu où vit une espèce. Elle peut y trouver de la nourriture, un abri, de l'espace et de la protection.
Hydrothermal
Qui se rapporte à l'eau chaude. La croûte terrestre est divisée en plaques tectoniques.
Non renouvelable
Qui ne peut être remplacé une fois exploité, ou qui peut nécessiter des siècles pour se régénérer.
Photosynthèse
Se produit chez les plantes et chez certaines bactéries, là où il y a suffisamment de lumière du soleil : sur terre, en eaux peu profondes, même dans et sous les glaces transparentes. Tous les organismes photosynthétiques utilisent l'énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en sucres et en oxygène.
Plaque tectonique
La couche externe de la Terre (la lithosphère) est composée de la croûte terrestre et du manteau supérieur, c'est-à-dire la couche dure et rigide à la surface de la Terre. Un œuf à la coque coupé en deux avec sa coquille constitue un bon exemple permettant de comprendre les différentes couches terrestres. La coquille représente la croûte terrestre, le blanc de l'œuf représente le manteau, et le jaune, liquide, le noyau de la Terre.
Répercussion écologique
L'effet, généralement négatif, de l'activité ou de la présence humaine sur une zone donnée.
Ressources naturelles
Les ressources naturelles se trouvent dans des environnements ayant subi relativement peu de perturbations par l'être humain, qui se trouvent dans leur état naturel. Une ressource naturelle est souvent caractérisée par le niveau de biodiversité se trouvant dans différents écosystèmes. Les ressources naturelles proviennent de l'environnement.
Ressources renouvelables
Ressources naturelles pouvant se remplacer ou se régénérer de manière naturelle en 100 ans ou moins.
Symbiose (ou relation symbiotique)
Relation de proximité et souvent à long terme entre deux espèces biologiques différentes, généralement profitable aux deux.
Unique
Propre à un endroit en particulier.
Zone abyssale
La zone très profonde de l'océan est la zone abyssale. Les eaux y sont très froides (autour de 3 °C), soumises à une pression énorme, riches en oxygène, mais pauvres en éléments nutritifs. Beaucoup d'espèces d'invertébrés et de poissons vivent dans la zone abyssale. Les dorsales médio-océaniques (situées à la limite de deux plaques tectoniques) et comprenant souvent des champs hydrothermaux, se trouvent dans les zones abyssales, sur le plancher océanique.

Ressources et mots-clés

Activité II

Activité II - Des endroits exceptionnels

Durée de l'activité

De 45 minutes à une heure

Matériel et documents

  • Document d'information
  • Fiche sur la photosynthèse par rapport à la chimiosynthèse
  • Glossaire
  • Document sur la diversité (optionnel)
  • Notes autocollantes (optionnelles)

Aperçu

Qu'est-ce qui rend un endroit exceptionnel? Pour l'homme, un endroit peut être exceptionnel parce qu'il lui rappelle de bons souvenirs, le rend heureux, ou pour une foule d'autres raisons. Pour d'autres êtres vivants, il peut s'agir d'un endroit qui leur procure ce dont ils ont besoin pour vivre. Des adaptations hors du commun, telles que la tolérance à la chaleur et au froid chez les organismes interdidaux, permettent à certains organismes de survivre dans des environnements exceptionnels. Les endroits exceptionnels subissent souvent des pressions menaçant leur existence même, d'où la nécessité de les protéger.

Lire les sections du document d'information sur

(des réponses courtes sont fournies pour les quatrième et cinquième années du primaire, optionnel)

  1. Qu'est-ce qu'une zone de protection marine?
  2. Réseau d'AMP du Canada
  3. Endeavour – Désignation d'une ZPM et justification

Introduction

Tous les êtres vivants ont des besoins de base devant être satisfaits pour pouvoir survivre. Leur adaptation aux caractéristiques de leur environnement permet à certains organismes de vivre dans des « endroits exceptionnels ». À titre d'exemple d'une adaptation unique, citons la chimiosynthèse, un processus permettant de produire des nutriments en l'absence de lumière. Comme la lumière ne pénètre pas dans la zone abyssale, les organismes qui y vivent ont recours à ce processus. La photosynthèse et la chimiosynthèse sont toutes deux des processus par lesquels les organismes produisent des nutriments. La photosynthèse utilise la lumière du soleil, tandis que la chimiosynthèse a recours à l'énergie chimique. (Voir la fiche sur la photosynthèse par rapport à la chimiosynthèse.)

Nos connaissances sur les communautés chimiotrophes sont relativement récentes. Elles ont été acquises grâce à l'exploration des océans. La découverte de communautés bien vivantes dans les champs hydrothermaux a causé une véritable onde de choc dans le monde scientifique, lorsqu'une cheminée hydrothermale sur le plancher océanique a été observée pour la première fois en 1977.

La découverte de champs hydrothermaux et de suintements de méthane en eau froide a jeté un nouvel éclairage sur la production primaire dans les grands fonds. Ce qui est amusant, c'est que les scientifiques, une fois qu'ils savaient ce qu'ils cherchaient, se sont mis à étudier d'autres écosystèmes bien connus et riches en sulfure d'hydrogène, tels que les marais salés, et y ont découvert le même mutualisme entre les bactéries chimiotrophes et les animaux que celui qui les avait tant surpris dans les champs hydrothermaux.

Personne n'avait jamais pensé à vérifier leur présence, mais ces communautés avaient toujours été là.

Les zones de protection marine ont été créées pour protéger ces endroits exceptionnels et sont sélectionnées en fonction de leur caractère unique et de leur vulnérabilité aux activités humaines.

Activité

Les élèves réfléchissent à ce que représente un endroit exceptionnel pour chacun d'eux, à ce qui le rend exceptionnel, puis discutent de l'endroit exceptionnel choisi par chacun (concept tiré de Get Outdoors, Wild BC).

Exemples de ce qui rend un endroit exceptionnel – un endroit qui fait se sentir en sécurité, au chaud, un endroit confortable, où l'on se sent heureux, satisfait, aimé. Les odeurs, les sons et les qualités esthétiques peuvent également rendre un endroit exceptionnel.

Demandez aux élèves de fermer les yeux et d'imaginer un endroit qui pour eux est exceptionnel. Demandez-leur de réfléchir à ce qui rend cet endroit si spécial pour eux. Demandez-leur de se souvenir de leurs réflexions puisqu'ils devront en discuter par la suite.

Regroupez les élèves en groupes de trois ou quatre et faites-les partager les endroits exceptionnels qu'ils ont choisis et leurs caractéristiques. (Ces caractéristiques peuvent être inscrites sur des notes autocollantes.) Chaque groupe trouve ensuite les principaux points communs entre ses membres et les présente au reste de la classe.

Discussion

  1. Quels sont les points communs entre les groupes? Est-ce que certains étaient uniques?
  2. Qu'est-ce qui fait des champs hydrothermaux un endroit exceptionnel pour leurs résidents? Certaines espèces sont endémiques au champ hydrothermal Endeavour (c'est-à-dire qu'elles ne se trouvent nulle part ailleurs). Pourquoi ne trouve-t-on pas les mêmes espèces dans d'autres régions ou d'autres champs hydrothermaux dans le monde?

Évaluation

  1. Pourquoi tentons-nous de protéger les endroits exceptionnels?
  2. Décris ce qui rend un endroit exceptionnel pour toi.
  3. Si cet endroit était le seul environnement dans lequel tu pouvais survivre, cela te rendrait-il unique? (endémisme) Cela te rendrait-il vulnérable?
  4. Qu'est-ce qu'une zone de protection marine, et pourquoi en trouve-t-on au Canada?
  5. Comment la désignation à titre de ZPM protège -t-elle la région du champ hydrothermal Endeavour?

Approfondissement : (optionnel)

De manière générale, on compte trois grandes catégories de diversité biologique : la diversité génétique, la diversité des espèces et la diversité des écosystèmes.

  1. La diversité génétique d'un organisme est la variation ou la différence dans la quantité d'information génétique dans les individus d'une population, d'une espèce, d'un groupe, ou d'une communauté, et entre eux. La diversité génétique se traduit par le nombre de similitudes et de différences dans le profil génétique des individus, des populations et des espèces. Ces similitudes et différences peuvent évoluer sous l'influence de multiples facteurs (p. ex. la chaleur, la lumière, la prédation, etc.). Bien que la diversité génétique ne soit pas toujours évidente à observer, elle est nécessaire pour permettre aux organismes d'évoluer et de s'adapter aux environnements changeants afin d'assurer leur survie.
  2. La diversité des espèces est la variation dans le nombre et la fréquence d'espèces à l'intérieur d'un groupe ou d'une communauté biologique. Le nombre d'espèces de plantes, d'animaux et de micro-organismes permet généralement de mesurer la biodiversité d'un environnement donné. C'est pourquoi la diversité des espèces est le synonyme le plus couramment employé pour désigner la biodiversité, puisque le nombre d'espèces dans un habitat donné permet de mesurer sa biodiversité (plus d'espèces = plus grande biodiversité). La diversité des espèces est surtout importante pour que les écosystèmes fonctionnent naturellement. Elle est donc considérée comme un indicateur de la santé d'un environnement. On estime qu'il y a approximativement 12,5 millions d'espèces sur Terre. Toutefois, il pourrait y exister au total entre 50 et 100 millions d'espèces.
  3. La diversité des écosystèmes est la variation dans le nombre de groupes, de communautés, et d'habitats dans une région. Un écosystème comprend tout le vivant et le non vivant dans une zone donnée. Les écosystèmes comprennent une combinaison d'animaux, de plantes, de micro-organismes et de caractéristiques physiques qui définissent une zone. On continue de découvrir de nouveaux habitats, et peut-être reste-t-il d'autres écosystèmes à découvrir.

Les pays signataires de la Convention sur la diversité biologique acceptent de prendre la responsabilité de protéger et de comprendre l'abondance des espèces, le matériel génétique, les habitats et les écosystèmes qui constituent le monde naturel, de favoriser le développement et le maintien des ressources biologiques, de reconnaître le pouvoir de chacune des nations sur la biodiversité qui se trouve sur son territoire, et de corriger le déséquilibre entre celles qui bénéficient de la protection de la biodiversité et celles qui paient pour celle-ci.

Références

Chimiosynthèse

Get Outdoors, publication de Wild BC

Activité III

Activité III - Un produit de mon environnement

Durée de l'activité

Deux leçons de 45 minutes. La première leçon est une discussion sur le contexte et la terminologie, et la deuxième porte sur l'écoute de mises en situation et la création de créatures. De la quatrième année du primaire à la cinquième secondaire

Materials and resources

  • matériel d'arts plastiques
  • papier
  • pâte à modeler
  • page à colorier
  • glossaire ( sélectionner les termes pertinents)
  • mises en situation 1 et #2

Objectifs

  1. Les élèves seront en mesure de définir les biomes, la zone abyssale, et de décrire les diverses adaptations des organismes marins à leurs environnements.
  2. Les élèves pourront décrire comment ces adaptations aident les organismes marins à survivre dans leurs habitats.
  3. Les élèves seront en mesure de comprendre l'importance des adaptations pour les organismes.

Aperçu

Dans la première activité, consistant en une discussion en classe sur les biomes, la zone abyssale et l'adaptation, on demande aux élèves de donner des exemples précis de l'adaptation des différents biomes, plus particulièrement dans la zone abyssale dans laquelle se trouve le site Endeavour.

Dans la deuxième activité, au moyen d'une mise en situation, on donne aux élèves des caractéristiques d'un milieu marin imaginaire et on leur demande de concevoir les créatures marines qui y auraient les meilleures chances de survie.

On propose ensuite une deuxième mise en situation, dans laquelle sont décrites les caractéristiques de la zone abyssale, puis celles du champ hydrothermal Endeavour. On demande ensuite aux élèves de créer une créature adaptée pour y vivre.

Contexte

La Terre est divisée en zones appelées biomes, c'est-à-dire des régions dont les conditions climatiques et les espèces qui y vivent sont semblables. Les biomes sont définis comme « une des principales communautés, animales et végétales, classées en fonction de la végétation dominante et caractérisées par les adaptations des organismes à leur environnement spécifique » (Campbell 1996).

Les biomes peuvent être terrestres ou aquatiques. Les biomes terrestres sont les suivants : toundra, forêt pluviale, savane, taïga, forêt tempérée, prairie tempérée, chaparral, milieu alpin, désert.

Chaque biome comprend de nombreux écosystèmes dont les communautés se sont adaptées aux petites différences climatiques et environnementales qu'on y trouve. Tous les organismes vivants sont étroitement liés à leur environnement.

Les biomes aquatiques sont les milieux d'eau douce et les milieux marins. Dans le biome marin, on trouve les océans, les estuaires et les récifs coralliens. Les océans sont divisés en couches, en fonction de la profondeur et de la température, la zone abyssale étant celle où se trouve le champ hydrothermal Endeavour. Cette couche de l'océan est comprise entre 2 000 et 6 000 m de profondeur environ, est caractérisée par un froid extrême, une pression très élevée en raison de la profondeur, et l'absence complète de lumière.

Les eaux y sont très froides (autour de 3 °C), soumises à une pression énorme, riches en oxygène, mais pauvres en éléments nutritifs. Beaucoup d'espèces d'invertébrés et de poissons vivent dans la zone abyssale. Les dorsales médio-océaniques (situées à la limite de deux plaques tectoniques) et comprenant souvent des champs hydrothermaux, se trouvent dans les zones abyssales, sur le plancher océanique. Les bactéries chimiotrophes prolifèrent à proximité de ces cheminées, en raison des grandes quantités de sulfure d'hydrogène et d'autres minéraux que les cheminées émettent. Ces bactéries constituent le point de départ du réseau trophique, puisqu'elles sont consommées par des invertébrés et des poissons.

(Groupe de recherches sur les biomes, classe 1B de la classe de biologie d'automne 1996, section 115, Université de Californie à Berkeley. Texte édité par Stephanie Pullen, remanié par Kacey Ballard, avril 2004.)

Activité

Nous allons étudier l'adaptation, et les manières dont les habitants du champ hydrothermal Endeavour ont dû s'adapter pour survivre, et même prospérer, dans cet environnement hostile.

Introduction

Première partie de l'activité – 30 à 45 minutes

Toute forme de vie est le produit d'innombrables adaptations sur de longues périodes de temps. Que faut-il pour survivre? (De la nourriture, de l'eau, un abri.) Quelles formes d'adaptation peuvent être requises pour augmenter ses chances de survie? (Attributs physiques, bouche, couleurs – méthodes de camouflage ou de dissimulation, reproduction ou frai, tolérance à la température et aux changements de température, aux composés chimiques présents.)

Demandez aux élèves de dessiner ou de trouver une illustration d'une créature dont l'adaptation est observable. Demandez aux élèves de penser a une manière dont un animal s'est adapté– p. ex. les longues pattes et le bec pointu du grand héron pour marcher dans l'eau et attraper ses proies, les ouvertures des oreilles du hibou, asymétriques, pour lui permettre d'entendre dans un plus grand nombre de directions.

Discutez avec la classe de l'intérêt de différents types d'adaptation pour les organismes vivants. Demandez aux étudiants de penser à une adaptation à un environnement extrême.

Deuxième partie de l'activité – Une heure, plus le temps alloué à la discussion

Discutez avec la classe des différentes manières dont les organismes marins se sont adaptés pour survivre. Ensuite, discutez des organismes du champ hydrothermal et des manières dont ils se sont adaptés pour survivre dans les conditions extrêmes de cet environnement. (Chaleur extrême des cheminées, froid extrême à distance de celles-ci, dioxyde de soufre [gaz sentant les œufs pourris] et autres métaux, absence totale de lumière.)

Placez les élèves en groupes de trois ou quatre, selon la taille de la classe. (Cette activité peut également être effectuée individuellement).

Lisez aux étudiants le script de la « mise en situation no 1 » et demandez-leur d'inventer la créature qui serait la mieux adaptée pour survivre dans l'environnement décrit. (Elle peut-être dessinée, faite à la pâte à modeler, ou décrite par écrit.)

Demandez à chaque groupe de présenter sa créature et d'indiquer comment elle a dû s'adapter (couleur, forme, mode de reproduction, bouche, etc.) afin de maximiser ses chances de survie.

Les élèves doivent être en mesure d'expliquer pourquoi leur créature possède les caractéristiques qu'ils lui ont données.

Lisez aux étudiants le script de la « mise en situation no 2 » (les caractéristiques de la zone abyssale de l'océan) et demandez-leur d'inventer l'organisme qui serait le mieux adapté pour survivre dans cet environnement hostile. Insistez sur le fait qu'il ne doit pas nécessairement s'agir d'un poisson. Demandez-leur de faire preuve de créativité!

Demandez aux étudiants de présenter leur créature et d'indiquer comment elle a dû s'adapter pour survivre.

Distribuez la page à colorier du champ hydrothermal Endeavour.

Demandez aux étudiants de bien regarder la page. Demandez aux étudiants de chercher les différentes façons dont les diverses créatures se sont adaptées pour survivre aux concentrations élevées de soufre dans l'eau, à la chaleur des cheminées, au froid ambiant, à la pression élevée des grands fonds et à l'absence totale de lumière.

Comment ces animaux se nourrissent-ils, se reproduisent-ils, évitent-ils la prédation/leurs prédateurs?

Concluez en discutant des adaptations particulières aux organismes du champ hydrothermal Endeavour et comparez-les aux adaptations d'autres animaux vivant dans différents biomes.

Évaluation

Nommez deux formes d'adaptation d'animaux des régions chaudes. Quels avantages ces adaptations présentent-elles pour la survie de ces animaux dans leur environnement chaud?

À quels biomes peuvent appartenir les régions chaudes?

Nommez deux formes d'adaptation d'animaux des régions froides. Quels avantages ces adaptations présentent-elles pour la survie de ces animaux dans leur environnement froid? De quel biome pourrait-il s'agir?

Décrivez comment les organismes des grands fonds (des grandes profondeurs) se sont adaptés pour survivre dans l'obscurité totale. Nommez trois adaptations des habitants du champ hydrothermal Endeavour. (Chimiosynthèse pour pallier l'absence de lumière et maintenir la capacité à produire de la nourriture, relations symbiotiques pour composer avec l'environnement chimique hostile, habitat restreint pour profiter de la chaleur des fumeurs, adaptation à une grande plage de températures : températures élevées à proximité des cheminées, froides à distance de celles-ci.)

Définissez le terme « endémique » et nommez trois espèces endémiques. (Espèces présentes uniquement dans un habitat ou un biome précis – vers à tube, palourdes, bactéries.)

Qu'ont dû faire les scientifiques pour pouvoir étudier ces environnements difficiles d'accès, obscurs et hostiles?

Approfondissement

Demandez aux élèves de dessiner les habitats des mises en situation no 1 et 2 comme ils les imaginent.

Sur la page à colorier, choisissez un organisme ou une caractéristique à approfondir. Coloriez cet organisme ou cette caractéristique conformément à ce que vous avez découvert dans vos recherches.

Étudiez tous les biomes de la Terre et remarquez les différences entre eux.

Choisissez un des biomes océaniques, faites une recherche et présentez un exposé à la classe.

Discussion en classe sur la manière dont les différentes régions de la Terre sont divisées en biomes. En quoi cela est-il utile aux scientifiques?

Trouvez une autre région sur Terre que le champ hydrothermal où vivent également des espèces endémiques.

Biome des grands fonds

Biomes du monde

Photosynthèse/chimiosynthèse

Mise en situation no 1 (habitat imaginaire)

Chez soi est le lieu où l'on est à l'abri des intempéries, des dangers, où l'on a de la nourriture, de l'eau pour boire, et de l'air ou de l'eau pour respirer. (Ou est-ce que ce pourrait être ailleurs? )

Écoute la mise en situation suivante, puis dessine, décris en tes propres mots, ou fabrique avec de la pâte à modeler la créature qui pourrait survivre, et même bien vivre, dans cet endroit. Si tu termines avant la fin du temps alloué, tu peux alors dessiner ou décrire en tes propres mots à quoi ressemble l'environnement que tu as imaginé.

Le soleil brille. Il brille très, très fort. Ses rayons descendent comme autant de faisceaux jaunes, orange et d'or. Les teintes dorées atteignent les arêtes vives à la surface scintillante de gigantesques cavernes et de parois aux contours irréguliers, formant des motifs angulaires. Alors, les teintes jaunes, orange et d'or se réfléchissent sur les surfaces et retombent pour jouer sur les formes confuses d'une épaisse végétation grimpante, la faisant ressembler à des lianes saupoudrées d'or, souples et rondes.

À la base de ces plantes, le sol forme un amas sablonneux, mais irrégulier. Ses teintes imitent celles de la lumière flamboyante fusant du ciel. Dans les enclaves où le sable est à découvert, on distingue de minuscules touffes de plantes à aiguilles. Mais soudain, un voile noir tombe sur ce monde mystérieux, et c'est le néant. Il n'y a plus aucune lumière, rien ni personne ne peut voir quoi que ce soit.

Dans ce monde, il ne peut y avoir qu'une grande clarté ou l'obscurité totale. Il n'y a pas de crépuscule, qu'une lumière aux reflets dorés d'une fulgurante intensité, ou l'obscurité, tombant tout à coup comme une épaisse couverture sur le paysage.

Mais il y a pourtant des choses à voir dans ce monde. Des créatures pourvues d'yeux capables de voir dans l'obscurité, qui bondissent de la lumière avec leurs dents pointues comme des aiguilles et leur vorace appétit, des choses qui ne sont pas ce dont elles ont l'air. /p>

Dans ce monde, les textures varient des angles acérés et de l'aspect granuleux du sol, aux courbes rondes des plantes grimpantes et aux aiguilles des toutes petites plantes qui subsistent là où les plantes grimpantes ne se sont pas installées.

Comment ta créature a-t-elle dû s'adapter pour pouvoir vivre dans ce monde? Comment peut-elle éviter les prédateurs, trouver un partenaire, se reproduire? Ta créature vit-elle dans une seule région de ce monde? Où?

Dessine ta créature, en t'assurant qu'elle a tout ce qu'il faut pour lui assurer les meilleures chances de survie. Sois prêt à présenter ses caractéristiques et adaptations.

Si le temps le permet, décris ce monde.

Mise en situation no 2 (habitat du champ hydrothermal)

Chez soi est le lieu où l'on est à l'abri des intempéries, des dangers, où l'on a de la nourriture, de l'eau pour boire, et de l'air ou de l'eau pour respirer. (Ou est-ce que ce pourrait être ailleurs? )

Écoute la mise en situation suivante, puis dessine, décris en tes propres mots, ou fabrique avec de la pâte à modeler la créature qui pourrait survivre, et même bien vivre, dans cet endroit. Si tu termines avant la fin du temps alloué, tu peux alors dessiner ou décrire en tes propres mots à quoi ressemble l'environnement que tu as imaginé.

C'est un long voyage pour arriver jusqu'ici. Il faut quitter les eaux peu profondes et lumineuses de l'océan et descendre, voir la lumière progressivement disparaître jusqu'à l'obscurité, traverser de vastes espaces où il n'y a pratiquement rien, rien qu'une neige de débris organiques provenant des zones moins profondes de l'océan. Et alors, tu arrives.

L'obscurité est totale, aucune lumière ne pénètre en cet endroit. La pression de l'eau y est extrême, suffisante pour écraser quiconque s'y aventurerait, ou pour pulvériser du métal.

Y a-t-il des sons? Au loin, on peut entendre le chant d'une baleine, les tourbillons de l'hélice d'un navire ou le grondement d'un tremblement de terre. Le rorqual commun visite également les lieux.

De grandes formes s'élèvent du plancher océanique, crachant des fumées noires. D'apparence volcanique, leur contour est irrégulier et des organismes vivent sur elles et aux environs. De nombreux organismes.

Des organismes longs et minces, appelés vers à tube, se laissent bercer par le courant, et parmi eux se trouvent beaucoup d'êtres encore plus petits, tels que de petits escargots, des vers, des poissons blancs à la forme allongée et des crabes aux longues pattes.

Ce lieu étrange se trouve à un point de jonction de la croûte terrestre, où les plaques tectoniques sur le plancher océanique s'éloignent de 6 cm par an.

Il y fait chaud, c'est un milieu chaud dans une mer de froid. Cette chaleur est causée par le réchauffement intense de l'eau qui a été aspirée par des fissures dans la Terre et amenée à proximité de magma en fusion, là où celui-ci est à proximité de la croûte terrestre. Cette eau chaude est alors rejetée, après s'être chargée d'une grande quantité de minéraux et de sulfures.

Les organismes qui vivent ici se sont adaptés à la vie aux frontières du froid : dans la zone où la chaleur des cheminées hydrothermales chasse le froid glacial. Il s'agit d'une adaptation très spécifique, puisque le froid règne tout près des cheminées surchauffées.

Invente une créature qui, d'après toi, serait bien adaptée pour survivre dans ce milieu. Pense aux caractéristiques qui lui offriraient de bonnes chances de survie et intègre-les à ta créature.

Présente-la au reste de la classe.

Si le temps le permet, la feuille de coloriage peut être distribuée et les élèves peuvent observer certains des organismes vivant près des cheminées hydrothermales. Y a-t-il des similitudes entre les créatures que les élèves ont inventées?

Jetons un œil au véritable habitat! Voici un lien vers une diffusion vidéo en direct provenant du complexe Grotto du champ Main Endeavour, dans la ZPM. L'écran est généralement noir car certaines espèces sont sensibles à la lumière.