Le sol contient une foule d’êtres vivants de toutes les tailles. Ils structurent le sol, régulent leurs populations (par la prédation...), recyclent la matière... Par exemple, nombres d’entre eux sont impliqués dans la dégradation des feuilles mortes, qu’ils recyclent en terre !
Comment une feuille est-elle dégradée une fois tombée à terre ?
Qui intervient dans les différentes étapes de sa décomposition ?
Difficulté
Facile
Durée
25 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la vie
Introduction
Dans cette expérience, nous allons nous intéresser au processus de dégradation d’une feuille morte, une fois détachée de la branche d’un arbre.
Nous allons pour cela utiliser une feuille de papier (ou de buvard) pour représenter la feuille d’arbre et différents outils (ciseaux, crayons à papier, doigts, peinture…) pour représenter l’action des organismes vivants du sol lors de sa décomposition.- 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"
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Récipient
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Récipient
Pinceau 
Le pinceau est un instrument rigide principalement utilisé par les artistes mais aussi utile en beaucoup d'occasions pour tout un chacun. Constitué d'un manche généralement en bois, au bout duquel se trouve une touffe de poils. Les poils permettent l'absorption de peinture (ou autre liquide) afin de la déposer sur une surface. La longueur des poils ainsi que leur rigidités varient selon l'utilisation que l'on souhaite.
Peinture - gouache
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Peinture d'écolier, présentée en tubes (pâte) ou en bidon (liquide)
Feuille papier 80g 
Feuille de papier type imprimante 80g
Stylo 
Le stylo est un instrument, généralement de forme allongée facilitant sa préhension, qui sert à écrire ou à dessiner. Ayant l'avantage de posséder son propre réservoir d'encre, il a progressivement remplacé le porte-plume. Le mot est attesté en Grande-Bretagne dès 1882 pour un instrument à pointe tubulaire mais ne fut utilisé en France au sens d'instrument d'écriture qu'à partir de 1907. Il ne figure cependant pas encore dans le Larousse élémentaire illustré de 1918. On parlait plus couramment à l'époque de « porte-plume réservoir », « plume à réservoir » ou « plume-réservoir », tandis que « stylographe » désignait le stylo à pointe tubulaire.
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.).
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.
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"
Papier buvard 
Prix indiqué pour 12 Feuilles en format A4
Étape 1 - Réunir le matériel
Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience :
- annexe “Feuille d’arbre”
- annexe “Étiquettes des organismes du sol”
- annexe “Indices - organismes du sol”
- annexe “Tableau - étapes de dégradation d’une feuille”
- annexe “Tableau - réponses”
- une paire de ciseaux
- un crayon à papier
- des feuilles de papier (ou de papier buvard de préférence)
- de la peinture (si possible blanche, beige ou marron)
- un pinceau
- deux récipients
- de l’eau
- un stylo
Si tu as, tu peux utiliser aussi :
- une imprimante couleur
Étape 2 - Préparer l'expérience
- Mets une petite quantité de peinture (blanche, beige ou marron) dans un récipient, dilue-la légèrement avec de l’eau.
Si tu as une imprimante couleur :
- Imprime puis découpe les annexes “Feuilles d’arbre” et “Étiquettes des organismes du sol”.
- Imprime l’annexe “Tableau - étapes de dégradation d’une feuille”
- Imprime l’annexe “Indices - organismes du sol” (facultatif, tu peux aussi l’avoir à l’écran).
Si tu n’as pas d’imprimante :
- Dessine une feuille d’arbre sur une feuille de papier (ou de préférence de papier buvard) en t’aidant de l’annexe “Feuilles d’arbre”
- Découpe 22 rectangles de papier. Pour cela, tu peux découper une feuille A4 en 2. Plie l’une des deux parties en 5. Tu obtiens 32 rectangles à découper, comme indiqué sur la photo ci-joint.
- Ouvre l’annexe “Étiquettes - organismes du sol” et écris sur chaque rectangle le nom d’une espèce de l’annexe (c’est normal que les noms apparaissent plusieurs fois).
- Ouvre l’annexe “Tableau - étapes de dégradation d’une feuille” et reproduis le tableau sur une feuille A4.
Étape 3 - Commencer à dégrader la feuille
Phase 1
- Trempe le pinceau dans le récipient et étale la peinture sur la feuille.
- Sélectionne dans tes étiquettes les 2 organismes vivants du sol qui représentent cette couche de peinture. Aide-toi pour cela des indices sur l’annexe “Indices - organismes du sol”.
- Place les 2 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 1.
- Quels changements observes-tu sur la feuille ? Quels rôles jouent ces organismes vivants dans la dégradation de la feuille ?
Phase 2
À l’aide d’un crayon à papier, colorie de nombreux petits ronds sur la feuille pour retirer la peinture, en insistant, jusqu’à faire des trous dans la feuille.
- Les crayons à papier représentent 2 petits organismes du sol : lesquels ? Aide-toi l’annexe “Indices - organismes du sol”.
- Place les 2 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 2 !
- Quels rôles jouent-ils dans la dégradation de la feuille ?
Phase 3
- Passe autour des trous une nouvelle couche de peinture un peu diluée, en frottant bien la feuille avec le pinceau.
- Quels organismes du sol représentent à nouveau la peinture ? (souviens toi de la phase 1 !) N’oublie pas de placer les nouvelles 2 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 3.
- Que permettent ces deux organismes ici ? Pour t’aider, observe comment évoluent les trous !
Étape 4 - Fragmenter la feuille
Phase 4
- Découpe la feuille en petits morceaux de différentes tailles, à l’aide de ciseaux et de tes doigts. Roule une partie de ces morceaux sous forme de petites boulettes.
- Quels sont les 3 “grands” organismes vivants du sol que représentent les ciseaux et les doigts ? Place les 3 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 4 !
Phase 5
- Découpe les morceaux de feuilles restants en tout petits bouts, puis roule une partie de ces tout petits morceaux sous forme de mini boulettes.
- Quelle toute petite faune du sol découpe les feuilles en tout petits débris ? Sélectionne dans tes étiquettes les 3 petits organismes du sol correspondants en t’aidant des indices sur l’annexe. Place les 3 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 5 !
- A quoi correspondent les boulettes de papier ?
Étape 5 - Décomposer finement une feuille
Phase 6
- A l’aide d’un pinceau, imbibe les boulettes de peinture un peu diluée. Dépose ensuite quelques boulettes colorées dans un récipient, puis verse un peu d’eau dessus et malaxe-les avec les doigts jusqu’à décomposition du papier.
- A quels organismes du sol correspond de nouveau la peinture sur les boulettes ? (comme pour la phase 1 et 3)
- Place les 2 étiquettes sélectionnées dans le tableau en face de la phase 6 !
- Après décomposition, à quoi correspondent, dans le sol, les éléments obtenus ? A qui peuvent-ils servir ?
Phase 7
- Les petites boulettes et les mini-débris de papier qui n’ont pas été complètement décomposés, que deviennent-ils ? A quoi servent-ils ? Par quels organismes du sol sont-ils transformés ? Place toutes les étiquettes restantes en face de l’étape 7.
- Ouvre l’annexe “Tableau - réponses” pour découvrir la répartition des organismes du sol dans les différentes étapes de dégradation d’une feuille. Avais-tu la même répartition ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
On observe que la feuille est dégradée par étape par différents organismes vivants du sol, de différentes tailles, et qu’ils n’ont pas tous les mêmes fonctions et n’interviennent pas tous au même moment dans la dégradation de la feuille. D’où l’importance de leur diversité !
Explications
Phase 1.
On observe que la feuille change de consistance, devient moins dure, moins rigide. La peinture représente l’action des micro-organismes (champignons microscopiques (moisissures blanches et brunes) et bactéries) qui colonisent la feuille humide. Ils jouent deux rôles dans la dégradation de la feuille :
- ils s’étalent et commencent à dégrader (décomposer) certains constituants de la feuille que les autres êtres vivants du sol ne peuvent pas dégrader : la lignine, le bois…
- ils rendent la feuille plus appétissante pour une partie de la faune du sol (comme une couche de confiture sur une biscotte !).
Phase 2.
Les crayons à papier représentent différents petits animaux du sol (collemboles, acariens oribates) qui perforent (trouent) la feuille, ce qui favorise sa décomposition. Les collemboles se nourrissent des champignons, grignotant ainsi indirectement la feuille.
Phase 3.
Comme en phase 1, la peinture représente des champignons microscopiques et des bactéries qui colonisent de nouveau la feuille. Ils agrandissent les trous en continuant à décomposer certains constituants de la feuille. Ils sont aidés par des petites larves d’insectes.
Phase 4.
Les ciseaux et nos doigts représentent une partie de la macrofaune du sol (animaux du sol visibles à l’œil nu) : vers de terre, cloportes, diplopodes (mille-pattes…). Ils grignotent la feuille et ses nervures, la découpent et la fragmentent en petits morceaux.
Phase 5.
Les morceaux de feuilles sont découpés en débris de plus en plus petits par la mésofaune du sol (animaux du sol visibles à la loupe) : enchytrées, petits collemboles, acariens oribates... Macrofaune et mésofaune rejettent des crottes, appelées boulettes fécales, représentées par les boulettes de papier.
Phase 6.
Cette fragmentation des feuilles en tout petits débris et le rejet de boulettes fécales stimulent l’activité des micro-organismes du sol (champignons et des bactéries). Ils s’étalent et colonisent les crottes (boulettes fécales) de la macrofaune et microfaune du sol, et les dégradent complètement, jusqu’à obtenir des minéraux et nutriments (représentés par la bouillie), suffisamment petits pour être transportés par l’eau du sol et absorbables par les racines des plantes.
Phase 7.
Grâce à l’action fine des micro-organismes (champignons et des bactéries) et au brassage par la macrofaune et la mésofaune, les petits débris de feuilles et les boulettes fécales sont enfouies dans le sol et convertis en terre (humus), minéraux et nutriments, mélangés avec les éléments minéraux du sol.
Ainsi, grâce à la biodiversité du sol, les feuilles des arbres, une fois tombées au sol, sont décomposées en terre, nutriments et éléments minéraux.
Plus d'explications
Nous venons de voir le rôle détaillé de la biodiversité du sol dans le recyclage des feuilles mortes, mais elle ne se limite pas à ça.
La biodiversité des sols a 3 grandes fonctions :
- Elle RECYCLE les matières organiques, végétales mais aussi animales jusqu’à minéralisation ;
- Elle RÉGULE le sol (via la prédation...), le cycle de l’eau ;
- Elle STRUCTURE le sol, elle le forme, le maintien, l’aère, l’assemble.
Ainsi, du fait de ses fonctions, les humains tirent nombreux services de la biodiversité du sol (on parle de services écologiques) :
- des services de « support » : recyclage des nutriments (cycle des nutriments, du carbone), formation et fertilité des sols (altération des roches ; dégradation de la matière organique)...
- des services de « régulation » :
- régulation de la qualité et quantité d’eau : épuration, stockage et rétention contre les inondations (l’eau s’infiltre beaucoup plus facilement dans le sol quand il y a des galeries des vers de terre),
- régulation des populations d’organismes du sol et des maladies des plantes : chaînes alimentaires et réseaux trophiques (prédation…) ; protection des cultures (lutte biologique : actions des lombrics sur les nématodes parasites)…
- régulation du climat (émission et absorption de gaz à effet de serre)
- contrôle de l’érosion (les turricules des vers de terre (tortillons de terre rejetés à la surface du sol) deviennent une barrière physique au ruissellement en surface)
- des services de « production » : source de nourriture, de biomasse végétale (via les interactions de symbiose qui aident les plantes à pousser), habitat, refuge, source de médicaments (issus des gènes de micro-organismes du sol)…
- des services « culturels » : patrimoine géologique, archéologique, récréatif, éducatif, cognitif (recherche...)
Applications : dans la vie de tous les jours
Une comparaison intéressante peut être lancée entre le compost et le sol car on retrouve à peu près les mêmes organismes vivants dans le sol et dans un composteur. Ainsi, on peut observer le même phénomène de dégradation des végétaux dans un composteur qui fonctionne bien (air, humidité, nutriments) :
Phases 1, 2, 3, 4
Colonisation de micro-organismes, perforation, découpage...
Phases 5 et 6
Réduction de la taille des débris et des crottes
Phase 7
Brassage, mixage
Vous aimerez aussi
Liens vers des expériences du wiki :
Fiche Découvrir la biodiversité du sol
Fiche Piéger la faune du sol
Liens vers des parcours du wiki :
Parcours Biodiversité : de quoi parle-t-on
Parcours Réserve Naturelle Régionale (Guyane Française)
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Découvrir une des fonctions de la biodiversité du sol : le recyclage des feuilles mortes (et plus globalement de la matière organique).
- Découvrir que de nombreux animaux du sol différents sont impliqués dans la décomposition des feuilles, et agissent de façon complémentaire.
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
- Quentin Vincent - chercheur en microbiologie du sol - Sol et Co
- Jardibiodiv, observatoire participatif de la biodiversité des sols : http://ephytia.inra.fr/fr/P/165/jardibiodiv
- Exposition interactive Petits Débrouillards « Transitions écologiques » : module « Sol y terre » Gobat et al., 2010, Le sol vivant
Dernière modification 3/06/2020 par user:Manue APD.
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