Naturepile et faceSciences de la nature et de l’environnement

Edition 2012

Table des matières

Caractéristiques de la vie

6 C’est quoi la vie ?8 Structure d’une plante : l’onagre10 Anatomie de la fleur12 Pollinisation14 La Sauge glutineuse – une fleur à abeilles15 Fleurs à papillons, à mouches et à Coléoptères16 Pollinisation par le vent ou les insectes17 Fécondation18 Du bouton floral au fruit20 Diversité des fruits22 Dissémination des graines et des fruits24 Cellules26 Division cellulaire28 Hérédité et reproduction30 De la graine à la plante32 De l’œuf à la libellule34 De l’œuf au papillon35 De l’œuf à la grenouille36 Animaux et plantes réagissent aux stimulations38 Comment les plantes se nourrissent – photosynthèse40 Gestion de l’eau par la plante42 Des sels minéraux comme nourriture43 Production végétale44 Plantes cultivées et productions végétales46 Plantes dépendantes47 Comment les animaux se nourrissent

48 Denture des mammifères50 Respiration – source d’énergie52 Fermentation – production d’énergie sans oxygène53 Diversité des plantes et des animaux54 Ordre dans la diversité

56 Classification du bouquetin dans le règne animal58 Diversité des espèces, règne végétal59 Règne des procaryotes : bactéries60 Règne des protistes : algues61 Règne des protistes : unicellulaires62 Règne des mycètes : champignons63 Règne des mycètes : lichens64 Règne des végétaux : mousses65 Règne des végétaux : fougères66 Règne des végétaux : plantes à graines68 Détermination des plantes à graines70 Diversité des espèces, règne animal71 Règne des animaux : embranchement des cnidaires72 Règne des animaux : embranchements des vers plats

et des vers ronds

� Renvoi à des pages au contenu analogue

73 Règne des animaux : embranchement des annélides74 Règne des animaux : embranchement des

arthropodes76 Règne des animaux : embranchement des

mollusques77 Règne des animaux : embranchement des vertébrés

77 Classe des poissons78 Classe des batraciens (amphibiens)79 Classe des reptiles80 Classe des oiseaux81 Classe des mammifères

Plantes et animaux dans leurs milieux

84 Biotope forêt84 Les étages de la forêt85 Types de forêts86 Hêtre87 Feuillus88 Conifères89 Arbustes90 Herbacées92 Plantes à floraison précoce94 Prêles et fougères95 Mousses96 Champignons98 Insectes de la forêt100 Fourmi des bois101 Bostryches102 Reconnaître un oiseau103 Oiseaux104 Pic épeiche105 Chevreuils106 Mammifères107 Traces d’animaux108 Importance de la forêt109 Exploitation de la forêt

112 Biotope étang112 Etang, mare ou gouille ?113 Température de l’eau d’un lac au cours des

saisons114 Plantes aquatiques et environnement116 Plantes aquatiques et des marais117 Végétation du bord des étangs118 La daphnie – animal du plancton119 Plancton

120 Invertébrés aquatiques122 Libellules124 Déplacement des animaux aquatiques125 Respiration des animaux aquatiques126 Poissons127 Couleuvre à collier128 Batraciens130 Oiseaux aquatiques et des marais

134 Biotope ruisseau134 Le ruisseau dans le paysage135 Le ruisseau en tant que biotope136 Plantes dans le courant137 Plantes des eaux courantes138 Herbacées des berges139 Arbres et arbustes des berges140 Invertébrés142 Environnement des animaux du ruisseau143 Adaptation au courant144 Truite de rivière et chevaine145 Salamandre tachetée146 Oiseaux147 Cincle plongeur148 Ruisseau artificiel et ruisseau naturel

152 Milieu urbain152 Biotope pour plantes et animaux?153 Climat urbain154 L’arbre comme biotope155 La vie sur un tronc d’arbre156 Lierre157 Oiseaux des parcs et des jardins158 Nourriture des oiseaux159 Nidification160 Hivernants des eaux urbaines162 Un mur comme biotope164 Epeire diadème165 Des araignées sur les murs166 Les maisons – habitats pour animaux sauvages168 Mauvaise herbe ou pas?

Ecologie

172 Etre vivant et environnement174 Manger et être mangé

176 Chaîne alimentaire – réseau alimentaire178 Décomposeurs

179 De la feuille à l’humus180 Cycles de la matière181 Cycle de la matière dans la forêt182 Pyramides alimentaire et énergétique184 Prédateurs et proies

Homme et environnement

188 Cycles de la matière, hier et aujourd’hui190 Pollution et protection des eaux

191 Lacs malades192 Eutrophisation193 Auto-épuration194 Epuration des eaux usées195 Equipements techniques d’une STEP

196 Pollution et protection de l’air197 Provenance des polluants atmosphériques198 Effet de l’air pollué sur les plantes, les

animaux et l’homme199 Symptômes de maladie200 La pollution de l’air compromet la vie201 Protection de l’air

202 Les déchets – un problème d’environnement202 Les revers de la prospérité203 Traitement des déchets et incidence sur

l’environnement204 Trier et diminuer les déchets205 Gestion des déchets

206 Pesticides – poisons dans la nourriture208 Protection de la nature

208 Régression des espèces209 Causes de la régression des espèces210 Mesures de protection de la nature212 Ce que chacun peut faire214 La protection de la nature – un devoir

Index

217 Index220 Noms de plantes et d’animaux figurant dans le

texte222 Noms de plantes et d’animaux figurant dans les

photos224 Crédit photographique

Les noms de groupes taxinomiques supérieurs commencent par unemajuscule.Les noms d’espèces en français commencent par une majusculelorsque l’espèce est précisée.Les noms latins sont en italique.

Page de droite :Cellules d’oignons, agrandies 500 fois

La racine pivotante de l’onagre est conique et peu rami-fiée. De cette racine principale, charnue et comestible,partent des racines secondaires. Ensemble, elles ancrent laplante dans le sol. Les racines secondaires prélèvent del’eau et des sels minéraux dans la terre et stockent des élé-ments nutritifs. Ces réserves sont nécessaires pour lacroissance de la tige et des fleurs au printemps suivant.

Les feuilles de la rosette sont lancéolées et longuementpétiolées. Les feuilles de la tige sont plus petites. Toutes lesfeuilles sont vertes ; leur limbe est traversé par une nervureprincipale de laquelle partent de nombreuses nervures secon-daires, finement ramifiées. La plante fabrique du glucosedans les feuilles, à partir d’eau, d’éléments constitutifs de l’airet de la lumière du soleil.

La tige est le support de la partie aérienne, fleurs et fruitss’y développent. Grâce à cette haute tige, les fleurs del’onagre sont visibles loin à la ronde. La tige contient deminuscules canaux qui conduisent l’eau et les nutrimentsde la racine aux feuilles et aux fleurs. La tige des arbres estlignifiée, c’est le tronc.

Les fleurs, groupées en inflorescences, se développent àpartir de boutons floraux. Lorsque les fleurs sont fanées,elles donnent naissance à des fruits et des graines quidonneront à leur tour de nouvelles plantes. Les fleurs sontles organes de reproduction. Elles préservent l’onagre dela disparition, en la multipliant et la disséminant.

Les plantes à fleurs sont des organismes vivants,constitués des racines, tiges, feuilles et fleurs. Les dif-férentes parties d’une plante sont ses organes.Chaque organe assume une ou plusieurs tâches auservice de l’organisme entier.

On rencontre l’onagre sur les terrains vagues, en borduredes chemins ou dans les gravières. Originaire d’Amérique,cette plante fut importée en Angleterre au début duXVIIe siècle. D’abord cultivée dans les jardins, elle retrouvarapidement son état sauvage pour se disséminer danstoute l’Europe.

La vie de l’onagre dure deux ans. Des racines et desfeuilles poussent à partir de la graine la première année.Ces feuilles s’étalent en rosette juste au-dessus du sol.L’onagre passe l’hiver ainsi. Une tige et des fleurs se for-ment au printemps de la seconde année. La plante peutatteindre plus d’un mètre, elle fleurit du début de l’étéjusqu’à l’automne. La floraison peut durer jusqu’ennovembre si le temps est clément.

Comme toutes les plantes à fleurs, l’onagre se composedes organes suivants : racines, tige, feuilles, fleurs etfruits. Chaque organe est chargé d’une ou plusieurstâches au service de toute la plante. L’ensemble desorganes forment l’organisme. On parle d’organisme pourdésigner un être vivant, qu’il s’agisse d’une Amanite tue-mouches, d’un chat ou de l’homme.

Structure d’une plante : l’onagre

8

Caractéristiques de la vie : l'organisme

9

bouton floral

fleur ouverte

fleur fanée

inflorescence

fruit

tige

feuille

rosette

racine secondaire

racine pivotante

19

1 2

3 4

5 6

A la fin de l’été et en automne, les marchésoffrent un vaste choix de fruits frais. On ytrouve des fruits de toutes sortes et de toutesles couleurs : tomates, poires, pommes etconcombres, myrtilles, haricots et potirons.A la même saison, on peut aussi découvrirune multitude de fruits aux lisières desforêts. On distingue divers types de fruitsselon leur structure et leur formation.

Capsules. On les rencontre chez l’onagre oule pavot. A maturité, la capsule est un réci-pient desséché constitué de deux ou plu-sieurs feuilles carpellaires, parfois subdiviséen compartiments. La capsule contient denombreuses graines qui s’échappent par desfentes ou des petits trous.

Gousses. On les trouve chez le haricot, lepois ou le trèfle. Les gousses ont une formeallongée et se séparent en deux parties àmaturité. Chaque moitié contient quelquesgraines relativement grandes. Les plantes quiproduisent des gousses (ou légumes) sontappelées des Légumineuses.

Akènes. Ce sont des fruits dont la graine (le«noyau») est enfermée dans une coquedesséchée (tilleul, noisetier). La coque de lanoisette est lignifiée. La plupart des fruits dece type sont de petite taille et munis d’ap -pendices crochus, ailés ou ombelliformes quiservent à la propagation des graines. Lafraise est un réceptable recouvert d'akènes.

Diversité des fruits

20

Caractéristiques de la vie : reproduction

Pavot

Pois

Tilleul

descendants fertiles, sont regroupés dans une espèce.Ainsi, tous les individus merle appartiennent à l’espèce Merleet toutes les plantes de pissenlit à l’espèce Pissenlit.L’exemple ci-contre représente 4 espèces végétales. Entre leLamier tacheté et l’Ortie jaune, il y a davantage de similitudesqu’entre ces deux espèces et les autres. Comme leurs res-semblances sont grandes, elles appartiennent au mêmegenre. Le Glécome et le Bugle rampant appartiennent cha-cun à un autre genre. En raison de certaines ressemblances,les trois genres appartiennent à la même famille. Plusieursfamilles apparentées forment un ordre, plusieurs ordres uneclasse, et plusieurs classes un embranchement.

Chaque espèce animale et végétale porte un double nomscientifique. Le premier désigne le genre, le deuxième l’es-pèce. Ainsi, le Lamier tacheté s’appelle Lamium macula-tum et l’Ortie jaune Lamium galeobdolon. Les noms sontgénéralement tirés du latin ou du grec. Ces désignationsont l’avantage d’être comprises universellement, ce quiévite les confusions.

Ordre dans la diversité

54

Caractéristiques de la vie : diversité du vivant

Sur la terre, on compte plus de 1,5 million d’espèces ani-males et plus de 400000 espèces végétales. Afin de mettrede l’ordre dans cette diversité incroyable, on subdivise lesêtres vivants en groupes taxinomiques. Comment juger dudegré de parenté entre deux plantes ou deux animaux? Cesont les biologistes qui s’en chargent en comparant lesêtres vivants entre eux. Une observation précise permet demettre en évidence des points communs et des diffé-rences. Avant tout, on examine la constitution du corps.Cet examen anatomique montre de quels organes le corpsest constitué et leur disposition dans l’organisme. Souventles caractères importants se trouvent à l’intérieur d’un êtrevivant, alors que des critères apparents (couleur et taille)sont généralement moins significatifs. Pour évaluer ledegré de parenté, on compare les points communs et lesdifférences. Plus la ressemblance entre deux organismesest grande, plus leur parenté est proche.

Tous les individus qui ne présentent que de petites dif férences,se reproduisent entre eux dans la nature, et ont des

Espèce

Genre

Famille

Ordre

Classe

Embranchement

Règne

Lamier tacheté Ortie jaune ou Lamier galéobdolon Glécome faux lierre Bugle rampantou lierre terrestre

Plante en fleur

Hauteur 15–50 cm 20–35 cm 5–20 cm 15–30 cm

Fleurs

Fruits

Feuilles

cordiforme, pointu, ovale, pointu, denté réniforme à cordiforme, pétiolé, ovale, à peinedentelé crénelé à dents émoussées crénelé

Tige

Rhizome

Espèce Lamier tacheté Ortie jaune Glécome faux lierre Bugle rampant(Lamium maculatum) (Lamium galeobdolon) (Glechoma hederacea) (Ajuga reptans)

Genre Lamier Glécome Bugle(Lamium) (Glechoma) (Ajuga)

corolle en entonnoir, lèvre supérieure redressée en forme lèvre supérieure plate, droite, lèvre supérieure très courte,de casque les deux moitiés de l’anthère lèvre inférieure longue,

sont écartées en trois parties

Famille Labiées(Lamiaceae)

tige carrée ; feuilles opposées ; fleurs avec lèvres supérieure et inférieure, en général 4 étamines, ovaire en 4 parties, un style ;contiennent souvent des huiles aromatiques

55

Biotope pour plantes et animaux?

Les villes sont des paysages conçus par l’homme. La nature n’y a plusqu’une place restreinte. De grandes surfaces sont couvertes de construc-tions, les rues bruyantes sont dominées par une circulation incessante,l’air est rempli de gaz d’échappement. Là où s’étendaient des forêts etdes prairies, on trouve aujourd’hui des maisons et des installations indus-trielles. Les étangs sont remblayés, les ruisseaux canalisés ou mis soustuyau, les rives des rivières et des lacs sont truffés de constructions.Autant de conditions défavorables pour la plupart des êtres vivants.Cependant, en plus des hommes, chiens, chats, plantes de jardins et debalcons, on y trouve encore des animaux et des plantes sauvages. Il suf-fit de les chercher. Une grande diversité de vie règne là où l’hommen’intervient pas trop souvent.

Milieu urbain

152

Plantes et animaux dans leurs milieux

Sites favorables à la vie(Sites offrant un habitat au plus grand nombre d’espècesvégétales et animales indigènes) :

Places couvertes de gravier ; pavés avec joints de sable

Vieux murs et murs de pierres sèches à surfacesirrégulières, avec trous et joints ouverts

Vieux bâtiments avec charpente apparente, niches,saillies et ouvertures non grillagées

Terrains industriels ou d’entreposage avec sol naturel ;terrains vagues, entre routes et voies ferrées par exemple

Parcs, vieux jardins, jardins potagers ou d’ornement où aucun pesticide n’est utilisé

Plantations d’arbres et d’arbustes indigènes

Ruisseaux naturels, rives naturelles de rivière et de lac

Etangs naturels sans poissons, avec plantes aquatiques et paludéennes indigènes

Sites défavorables à la vie(Sites n’offrant pas d’habitat ou alors seulement à quelquesplantes et animaux indigènes) :

Places bétonnées ou goudronnées

Murs en béton lisse ou murs de pierres avec joints cimentés

Bâtiments modernes à façades lisses et toit plat, sanspossibilités de fixation pour les plantes

Places industrielles ou d’entreposage bétonnées ; terrainsbordant les voies de circulation, fréquemment soignés outraités aux pesticides

Jardins et parcs avec surfaces de gazon et plates-bandessouvent labourées et traitées avec des pesticides

Plantations de végétaux exotiques

Ruisseaux canalisés, berges stabilisées de rivière et de lac

Etangs à eau courante, avec bassins bétonnés et poissonsrouges

Ville

Climat urbain

Le climat des grandes villes diffère de celuides régions limitrophes, notamment en cequi concerne les échanges thermiques. Lestempératures de l’air plus élevées résultentde la déperdition de chaleur des habitationset de l’industrie. Les surfaces bétonnéesaccumulent davantage de chaleur que lesforêts et les champs. D’autre part, la dé -perdition de chaleur est diminuée si la villeest coiffée d’une cloche de smog. Lesbâtisses, enfin, diminuent la vitesse du ventet l’apport d’air plus frais des alentours.Tous ces facteurs contribuent à transformerles villes en îlots thermiques. Des cloches desmog se forment en absence de vent. Lesjours ensoleillés, l’air pollué se réchauffe etmonte au-dessus de la ville. De l’air fraisafflue depuis la périphérie, il transporte lespolluants au centre de la cloche, où ils mon-tent et s’accumulent. Ce phénomène favo-rise la formation de brouillard et de nuages ;l’ensoleillement diminue.

153

Facteur climatique Par rapport aux alentours

Ensoleillementensoleillement total 15-20% en moinsrayonnement ultra-violet en hiver 30% en moinsrayonnement ultra-violet en été 5% en moinsdurée d’ensoleillement 5-15% en moins

Températuremoyenne annuelle 0,5-2 °C plus élevéejours ensoleillés 2-6 °C plus élevée

Vitesse du ventmoyenne annuelle 10-20% en moinsabsence de vent 10-20% en plus

Humidité de l’airen hiver 2% en moinsen été 8-10% en moins

Evaporationmoyenne annuelle 30-60% en moins

Nuages et brouillardcouverture moyenne 5-10% en plusbrouillard en hiver 100% en plusbrouillard en été 30% en plus

Précipitationsquantité de pluie 5-10% en plusjours avec moins de 5 mm de pluie 10% en pluschutes de neige 5% en moins

Pollution de l’airpoussières, corps étrangers,gaz d’échappement 5-25 fois davantage

Formation d’une cloche de smog au-dessus de la ville, en été par beau temps cloche de smog

mouvement de l’air(2,5–3 m/s)

région limitrophe (forêt) ville région limitrophe (champs)

nourritureproducteurs consommateurs

décomposeurs

substances nourritureminérales

évaporation

précipitations

absorptiond’eau

producteursgaz carbonique

oxygène

décomposeurs consommateurs

« substances étrangères »

Cycles de la matière

180

Ecologie � 196, 203

Cycle des substances nutritives. Les plantes ont besoin de gazcarbonique, d’eau et de substances minérales (sels minéraux) pour leuralimentation. La matière végétale est constamment renouvelée par laphotosynthèse. Une partie de celle-ci entre dans les chaînes alimentairespour y être consommée et aboutit aux consommateurs. Les cadavresvégétaux et animaux, ainsi que les excréments, sont la nourriture desdécomposeurs. Ils décomposent les substances animales et végétalesjusqu’à ce qu’elles soient de nouveau assimilables par les plantes enfermant le cycle.

Cycle de l’eau. Les plantes prélèvent les substances minérales dans le solen même temps que l’eau. Un courant d’eau permanent circule desracines vers les feuilles. Une petite partie de cette eau est utilisée pour laphotosynthèse. La plus grande partie s’évapore au niveau des feuilles.En été, un hectare de hêtraie rejette journellement 5000 à 6000 litresd’eau. La vapeur d’eau se refroidit dans les couches supérieures de l’air.Il s’y forme du brouillard et des nuages depuis lesquels l’eau retourne ausol sous forme de précipitations.

Cycle des gaz. Lors de la photosynthèse, les plantes absorbent du gazcarbonique et produisent de l’oxygène. Ce gaz est rejeté dans l’air par lesfeuilles. Animaux, hommes et micro-organismes du sol en ont besoinpour respirer. La plante elle-même en utilise une partie pour sa proprerespiration. La respiration produit du gaz carbonique. Il est égalementrejeté dans l’air et se retrouve finalement chez les plantes, utilisé denouveau pour la photosynthèse. La majeure partie du gaz carboniqueprovient des décomposeurs du sol.

Cycle des «substances étrangères». Actuellement, l’homme introduitdans ces cycles des substances que la nature ne connaissait pas, ou alorsseulement en quantité infime. Ce sont, par exemple, les gaz d’échappementdes voitures et les rejets des chauffages à mazout. Certaines de ces«substances étrangères» arrivent dans les êtres vivants, souvent sous uneforme modifiée. Elles peuvent provoquer des conséquences graves pour lesplantes, les animaux et l’homme.

Cycle de la matièredans la forêt

181

Plantes, animaux et micro-organismes de la forêt forment ensemble unebiocénose. Elle comprend les producteurs, les consommateurs et lesdécomposeurs.

A l’aide de la lumière solaire, les feuilles des producteurs fabriquent duglucose à partir d’eau et de gaz carbonique. L’oxygène est une productionsecondaire. Le glucose et les sels minéraux permettent ensuite aux plantesde produire toutes les substances végétales.

Les consommateurs se nourrissent, directement ou indirectement, (autravers des chaînes alimentaires) de plantes vivantes. Lors de larespiration, ils consomment de l’oxygène et rejettent du gaz carbonique.

Les décomposeurs prélèvent leurs substances nutritives sur les plantesmortes, les cadavres d’animaux et les excréments. Ils les décomposenten eau, gaz carbonique et substances minérales. Il leur faut de l’oxygène,qui leur est fourni par les producteurs. Ceux-ci, en revanche, reçoiventdes substances minérales et du gaz carbonique des décomposeurs.

Les plantes fabriquent la substance végétale, les animaux latransforment, et les bactéries la décomposent. Toutes les substancesforment un cycle.

Producteurs

Dans un écosystème, les différents cycles de la matièresont interdépendants.

décomposeurs consommateurs

Biocénose : tous les organismes vivant dans un biotope.

Biotope : endroit avec ses conditionsd’environnement (par exemple : climat, sols, teneur en substances nutritives, niveau des eaux souterraines…).

Biocénose et biotope forment ensemble un écosystème. Exemples : forêt, étang, pré, ruisseau, village.

subs

tanc

esm

inér

ales

(«en

grais

»)

oxygène

végét

aux mortsoxygène

plantes vivantes(nourriture)

gazcarbonique

animaux morts et excréments

comme nourriture

gaz

carb

oniq

ue