Concurrents ou associés dans le sol

Comme les humains, tous les organismes vivants du sol, des plus petits aux plus grands, ont besoin de se nourrir pour disposer de l'énergie et la matière nécessaires à leur survie, leur croissance et reproduction. Chaque espèce se nourrit de certaines espèces et sert de nourriture pour d'autres. Mais les liens entre les espèces du sol ne se réduisent pas aux seuls liens alimentaires. Ils sont de différentes natures, et plus ou moins vitaux. Quelles relations alimentaires existe-il entre différentes espèces du sol ? Quels sont les autres liens que les espèces peuvent avoir entre elles ? Que se passe-t-il si certaines d'entre elles disparaissent ?

Difficulté

Easy Facile

Durée

30 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Science de la vie

sol, interactions, réseau trophique, chaîne alimentaire, biodiversité du sol, biodiversité, coopération, parasitisme Concurrents_ou_associ_s_dans_le_sol_Concurrents_ou_associ_s_dans_le_sol_logo.jpg

Introduction

Dans le sol, qui mange qui ? Découvre les différents types d’interactions que les organismes du sol ont entre eux et avec leur milieu, et ce qui se passe si certains 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_sol_Vignettes_Qui_mange_qui.pdf

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_sol_Vignettes_Concurrents_ou_associ_s.pdf

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_sol_R_seau_trophique_-_compl_ter.pdf

Concurrents_ou_associ_s_dans_le_sol_R_seau_trophique_-_solution.pdf

Étape 1 - Réunir le matériel

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

- annexe “Vignettes qui mange qui ”

- annexe “Vignettes concurrents ou associés”

- annexe "Réseau trophique - à compléter"

- annexe "Réseau trophique - solution"

- du papier

- un crayon

- des ciseaux

Si tu as, tu peux utiliser aussi :

- une imprimante

Étape 2 - Préparer l’expérience

- Si tu as une imprimante , imprime les annexes “Vignettes qui mange qui ”, “Vignettes concurrents ou associés ”  et “Réseau trophique - à compléter”.

- Découpe les vignettes des annexes “Vignettes qui mange qui ” et “Vignettes concurrents ou associés ”, sans les mélanger.

- Si tu n’as pas d’imprimante, découpe 19 petits rectangles de papier (tu peux plier une feuille A4 en 5 pour les avoir).

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

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

- Ouvre l’annexe “Réseau trophique - à compléter” et recopie le réseau à l’identique sur une feuille A4.

Étape 3 - Reconstituer des chaînes alimentaires simples

Parmi les espèces suivantes, qui mange qui ? Reconstitue à l’aide des 12 vignettes de l’annexe “Vignettes qui mange qui” les 4 petites chaînes alimentaires :

1 - Exemple : vers de terre, débris végétaux, hérissons. Les débris végétaux sont mangés par les vers de terre, qui sont eux-mêmes mangés par les hérissons : débris végétaux → vers de terre → hérisson (la flèche signifie “est mangé par”)

2 - fourmis, poules, araignées, débris végétaux

3 - hérissons, collemboles, carabes, champignons décomposeurs, débris végétaux

4 - carabes, bactéries décomposeurs, poules, acariens prédateurs, vers nématodes, débris végétaux

5 - acariens prédateurs, champignons décomposeurs, fourmis, vers nématodes, débris végétaux, hérissons

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

Étape 4 - Compléter un réseau trophique

Un réseau trophique correspond à plusieurs chaînes alimentaires associées.

- Prends devant toi l’annexe “Réseau trophique - à compléter” recopiée ou imprimée précédemment.

- Complète ce réseau en utilisant les 12 vignettes de l’annexe “Vignettes qui mange qui”. 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".

Qu’observes-tu par rapport à l’étape précédente ?

Étape 5 - 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.

- Prends devant toi les vignettes découpées de l’annexe “ Vignettes Concurrents ou associés”.

- Place à côté de ton réseau trophique (en dehors de la feuille A4) :

• les cloportes à côté des fourmis,
• les spores de champignons à côté du vers de terre
• les bactéries de l’intestin à côté du hérisson
• la salade et l’arbre au dessus des plantes (cadre tout en haut), puis :
  • les vers nématodes pratylenchus à côté de la salade
  • les champignons mycorhizes à côté de l’arbre

- Identifie ensuite les types d'interactions (positives (+), négatives (-) ou neutres (0)), autre que la prédation, qui existent entre ces 10 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 celui qui l’accueille (l'hôte), le rendant malade ou 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 (qu’on ne peut pas séparer).

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

1 - Quels sont ces petits organismes du sol qui peuvent vivre dans des fourmilières, profiter de leur protection et se nourrir des déchets des fourmis mais sans les déranger ni leur faire du mal ? Ce sont les cloportes platyarthrus blancs. De quel type d’interaction s’agit-il ?

2 - Qui sont ces petits organismes du sol qui s’installent dans les racines des salades et de nombreuses autres plantes cultivées, perturbent leur croissance et abîment leur feuillage ? Ce sont les vers nématodes pratylenchus. De quel type d’interaction s’agit-il ?

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

4 - Qui sont ces organismes microscopiques, associés aux racines des arbres de façon indissociable, qui fonctionnent comme une extension des racines, leur permettant de mieux prélever leurs aliments (minéraux du sol) ? Ce sont les champignons mycorhizes. Ils jouent également un rôle dans la protection contre les parasites. En échange, ils s'alimentent grâce à l’arbre. De quel type d’interaction s’agit-il ?

5 - Qui sont ces organismes microscopiques situés dans l'intestin des hérissons, pas toujours indissociables, qui se nourrissent des aliments qui ont été mangés par le hérisson et améliorent en échange sa digestion ? Ce sont les bactéries de l'intestin. De quel type d’interaction s’agit-il ? Du mutualisme (interaction +/+).

Vérifie tes réponses à l'aide du schéma de l'étape 6 et dans la partie “observations”.

Étape 6 - Perturber un réseau trophique

Le schéma ci-contre présente différents types d'interactions dans un milieu terrestre : relations de prédation, de parasitisme (vers nématodes/racines des salades) mais aussi de coopération : commensalisme (cloportes/fourmis et spores de champignons/vers de terre), symbiose (champignons mycorhizes/racines des arbres) et mutualisme (bactéries de l’intestin/hérissons)).

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

• Un jardinier supprime un tas de bois mort dans un coin de son jardin (impactant fortement les carabes qui y habitent) ou retourne le sol à la bêche (menaçant les vers de terre). Si tu enlèves les cartes “Vers de terre” et “Carabes” de ton réseau trophique, que se passe-t-il pour les autres espèces en interactions ? Si tu veux, tu peux recommencer en retirant une ou deux autres espèces situées à différents endroits du réseau.
• Selon toi, de quelles manières l’humain peut-il interagir sur ce réseau trophique ? Quelles conséquences cela peut-il avoir ?

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

On observe que :

Étape 3 :

2 - Les débris végétaux sont mangés par les fourmis, qui sont mangées par les araignées, elles-mêmes mangées par les poules ;

3 - Les débris végétaux sont mangés par les champignons décomposeurs, qui sont eux-mêmes broutés par les collemboles, mangés par les carabes, mangés par les hérissons ;

4 - Les débris végétaux sont mangés par les bactéries décomposeurs, mangées par les vers nématodes, mangés par les acariens prédateurs, mangés par les carabes, mangés par les poules ;

5 - Les débris végétaux sont mangés par les champignons décomposeurs, mangés par les vers nématodes, mangés par les acariens prédateurs, mangés par les fourmis, mangées par les hérissons.

Étape 4 :

Les organismes vivants se mangent les uns les autres. Reliées entre elles, les 5 chaînes alimentaires forment un réseau complexe dans lequel toutes les espèces sont en interactions les unes avec les autres, de façon directe ou indirecte. Ce premier réseau, dit trophique, est basé sur des relations alimentaires, de prédation.

Étape 5 :

1 - Les fourmis et les cloportes platyarthrus blancs ont une relation positive/neutre (+/0) : on parle de commensalisme.  

2 - Les racines des salades et les vers nématodes pratylenchus ont une relation positive/négative (+/-) : on parle de parasitisme.

3 - Les spores des champignons et les vers de terre ont une relation positive/neutre (+/0) : on parle de commensalisme, et même ici de phorésie : interaction neutre / positive liée à la notion de transport.

4 - Les racines des arbres et les champignons mycorhizes ont une relation positive/positive indissociable (+/+) : on parle de symbiose.

5 - Les hérissons et les bactéries de l'intestin ont une relation positive/positive parfois dissociable (+/+) : on parle de mutualisme.

Étape 6 :

- 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 un maillon du réseau vient à disparaître, ce sont les espèces voisines, puis au final l’ensemble du réseau qui sera impacté et modifié, amenant parfois à la disparition d'espèces associées (on parle alors de co-extinction). Bien connaître ces réseaux permet de comprendre comment fonctionne la vie sous terre, donc mieux la protéger.

L'humain joue un rôle important, pouvant apparaître comme un perturbateur (destruction de l’habitat, changement climatique…) mais aussi comme un protecteur du milieu.

Explications

Étape 4 : Dans le sol, les organismes vivants peuvent être identifiés :

• par taille : micro-organismes et microfaune (échelle du micron = un millième de millimètre)), mésofaune (échelle du millimètre), macrofaune (échelle du centimètre), mégafaune et plantes (échelle du décimètre/mètre)
• et par niveaux trophiques :
  • A la base des chaînes alimentaires, les végétaux – appelés producteurs primaires - utilisent les minéraux du sol et le dioxyde de carbone (CO₂) de l'air pour produire de la matière (dite organique) grâce à l'énergie du soleil.
  • Feuilles, bois, débris végétaux et animaux sont dégradés par les décomposeurs (micro-organismes : bactéries et champignons) et les détritivores (collemboles, vers de terre...) qui fragmentent et transforment la matière organique. Les minéraux issus de cette dégradation sont ainsi remis à disposition des plantes.
  • De toutes les tailles, les consommateurs (herbivores, omnivores et carnivores : vers nématodes, acariens, carabes, araignées, fourmis, hérissons, poules…) permettent la régulation des populations d’organismes vivants du sol.

Étape 5 :

Les interactions entre espèces ne sont pas qu’alimentaires. Elles peuvent être aussi bénéfiques pour les deux espèces (mutualisme, symbiose), bénéfiques pour une espèce sans nuire pour autant à l’autre (commensalisme), bénéfiques pour une espèce au dépend de l’autre (parasitisme). A ces relations s'ajoute la compétition pour une même ressource (nourriture, habitat).

Étape 6 :

Suite à la destruction d’un habitat, les premiers maillons du réseau qui sont touchés ne vont modifier que légèrement le réseau d’interactions. Mais au fil du temps, de plus en plus d'espèces sont concernées, ce qui déstabilise le réseau. Du fait de la disparition des vers de terre ou des carabes, certaines espèces vont voir leur population diminuer (car ils s’en nourrissaient), d’autres augmenter (car ils ne sont plus mangés), ce qui peut fortement déstabiliser le bon fonctionnement du sol et de sa biodiversité.

Non seulement cela altère le réseau trophique, mais cela va aussi modifier les relations de coopération et de compétition qui existent entre les espèces.

D’où l’intérêt de réfléchir, dans un jardin, aux bonnes pratiques pour maintenir le plus de biodiversité : http://ephytia.inra.fr/fr/C/25197/jardibiodiv-Conseils-de-gestion-des-jardins.

À travers ses activités (agriculture, jardinage, urbanisation, haies végétales, paillage, compost…) l'humain peut avoir différents types d’impacts sur le sol. Il interagit donc directement ou indirectement avec toutes les espèces du réseau :

• en favorisant ou réduisant la présence de débris végétaux dans un sol ;
• en privilégiant certaines espèces (qui deviendront alors plus abondantes) ;
• en faisant disparaître certaines espèces (du fait de l’utilisation de produits chimiques, de certains modes de production agricoles, de l’urbanisation…)

Plus d'explications

Plus de 95% des espèces d’un habitat naturel sont fortement liées les unes des 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 prédateurs au sommet des chaînes alimentaires ont un effet de maintien de la biodiversité. S'ils disparaissent, 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...

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 qui l'espèce peut vite devenir envahissante.

Applications : dans la vie de tous les jours

Nous venons de voir que pour protéger des espèces, il faut apprendre à bien les connaître.

Pour découvrir par toi-même quelques-uns de ces habitants du sol, découvre le programme de sciences participatives Jardibiodiv :http://ephytia.inra.fr/fr/C/25121/jardibiodiv-Procedure-d-observation-du-Jardinier-Amateur

Tu pourras ainsi, grâce à des protocoles d’observation faciles à réaliser (présentés également dans le wikidebrouillard : piéger la faune du sol ; bloc de sol (prochainement) ; aspirateur à insectes ...), attraper et identifier les petites bêtes qui se cachent dans ton jardin, ou dans le parc à côté de chez toi !

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Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Découvrir les différents types d'interactions que les organismes du sol ont entre eux.

Pistes pour animer l'expérience

Jeu de rôle : mettre en place un réseau trophique du sol, puis identifier les autres types d'interactions qui existent entre espèces, en plus de celles de proie/prédateur. Pour cela, distribuer une photo d'espèce à chaque participant.e.

Chacun doit trouver sa place dans le réseau trophique en se plaçant par rapport aux autres espèces :

- soit en lien avec son régime alimentaire (relation proie/prédateur) : mettre sa main sur l'épaule de l'espèce qui le mange ;

- soit en lien avec d'autres types d'interactions (symbiose/mutualisme, parasitisme, commensalisme) : reconstituer les couples en s'enlaçant par le coude

- Option : rajouter l'humain dans le réseau. Où intervient-il et comment ?

Faire ensuite s'asseoir le carabe et le vers de terre pour simuler leur disparition du fait de la modification du sol, tout en maintenant les participant.e.s lié.e.s les un.e.s aux autres par les épaules et le coude. Observer alors ce qu'il se passe pour les autres espèces en interactions.

Sources et ressources

Classeur pédagogique “Jardibiodiv - la biodiversité du sol”, Les Petits Débrouillards et Apolline Auclerc.

Apolline Auclerc, Laboratoire Sols et Environnement INRA/Université de Lorraine

Jardibiodiv, observatoire participatif de la biodiversité des sols : http://ephytia.inra.fr/fr/P/165/jardibiodiv

Dernière modification 13/07/2020 par user:Audrey LRSY.

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