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BANQUE DE SITUATIONS D’APPRENTISSAGE ET D’ÉVALUATION TITRE LA TRANSFORMATION DES RESTES D'ORGANISMES VIVANTS DANS LE SOL classe 6ème durée 1 heure la situation-problème Dans les séquences précédentes les élèves ont observé une coupe de sol, observé un échantillon de sol à l'oeil nu, à la loupe binoculaire et ont ainsi défini quelles sont les composantes du sol et quelles étaient leur origine I/ Les composantes d'un sol réfléchi aux relations alimentaires entre les êtres vivants du sol et mis en évidence que dans le sol, de nombreuses chaînes alimentaires avaient comme premier maillon des restes d'organismes vivants II/ Les relations alimentaires entre les êtres vivants d'un sol A cette étape du cours, le moment est venu de répondre à la problématique Comment la matière organique se décompose-telle dans le sol? » III/ La décomposition de la matière organique morte dans le sol Ce questionnement peut être accompagné d'un document support comme par exemple, des images de différents stades de la décompostion de végétaux dans un composteur. Les élèves formulent comme hypothèse que ce sont les êtres vivants qui se nourrissent de matière organique morte êtres vivants observés dans les séances précédentes comme par ex vers, collemboles, champignons, bactéries.... qui décomposent les restes d'organismes vivants. Le professeur propose alors aux élèves de vérifier l'hypothèse et pose la question du comment. Les élèves proposent de réaliser une expérience. Le professeur propose aux élèves de concevoir un protocole expérimental puis de réaliser l'expérience. les supports de travail matériel, documents à donner à l’élève… des images de différents stades de la décompostion de végétaux dans un composteur ou, mieux, observation directe si le collège dispose d'un composteur. Ces observations afin que les élèves associent la situation problème à ce qu'ils connaiisent. des aides pour la recherche du protocole expérimental à destination des élèves en difficulté une proposition de protocole expérimental livre de l'élève Didier, 2005 le matériel pour réaliser l'expérimentation 2 boîtes de pétri, 2 disques de papier filtre, échantillon d'humus, plaque chauffante résultat de l'expérimentation prévoir la mise en route de l'expérimentation au moins un mois avant la séance! Les élèves suivront néanmoins l'évolution de leur expérimentation, les consignes données à l’élève lales questions à poser et indication de la forme de la production attendue. 1 Recherchez l'expérience qu'il faut réaliser = protocole expérimental pour montrer que la matière organique est décomposée par certains êtres vivants du sol. Vous représenterez le protocole expérimental sous forme d'un schéma avec légende. Ce schéma doit représenter uniquement le début de l'expérience, pas le résultat. 2 Suite à la correction collective = quelques élèves exposent leur protocole, il est demandé aux élèves d'observer le protocole proposé dans le livre. Consigne est donnée de dire ce qui différencie ces protocoles et d'expliquer l'intérêt de chauffer l'humus. L'objectif est d'amener les élèves à prendre conscience des difficultés techniques que posent parfois la conception d'une expérimentation. Ici, la difficulté d'extraire du sol des êtres vivants qui sont nombreux et surtout minuscules et même microscopiques. 3 Réalisation de l'expérimentation par groupes de 4 élèves Les résulats de l'expérience seront observés à chaque séance de cours. 4 Observation des résulats de l'expérience réalisée par le professeur et représentation des résultats sur le schéma. 5 Réponse au problème l'hypothèse est validée A ce niveau est introduit la notion de décomposeurs et leur rôle dans la transformation de la matière organique morte en matière minérale. dans la grille de référence les domaines scientifiques de connaissances •La matière. • Le vivant.

Comment les décomposeurs arrivent-ils dans le compost ? Plantes et animaux portent déjà sur eux et en eux, de leur vivant, une grande partie des bactéries, champignons, moisissures qui vont les décomposer après leur mort. Le processus de décomposition et d’humification démarre tout seul à la mort des plantes et animaux. D’autres décomposeurs arrivent en volant mouche, moucheron…. Compostage pourrait donc être mené sur n’importe quelle surface. Mais le compostage à même la terre permet la colonisation naturelle par de nbx vers, acariens, insectes, qui complètent l’action des micro-organismes. Les micro-organismes Ce sont les premiers et les plus nombreux à entrer en action. Les bactéries Elles sont présentes dès le début du processus et sont actives durant tout le compostage. Elles dominent dans les déchets organiques aérés, humides mais sans excès d’eau déchets issus de matières jeunes, vertes, riches en azote et facilement dégradables, comme les déchets de cuisine et les déchets de plantes jeunes du jardin, les tontes de pelouse. Elles digèrent les déchets organiques facilement dégradables protéines, sucres, hémicellulose en sécrétant des enzymes. Cette action de dégradation entraîne une montée en température. Les bactéries ont besoin d’une température supérieure à 10°C. En dessous, leur activité diminue puis cesse. Différents types de bactéries agissent tour à tour tout au long du processus de compostage, en fonction de la température Les psychrophiles agissent lorsque la température est inférieure à 20 °C. Elles sont résistantes au froid et peuvent survivre à des températures inférieures à 0 °C ! Les mésophiles se développent entre 8 et 50 °C. Ce sont les actrices principales du processus de décomposition. Les thermophiles, quant à elles, apprécient l’ambiance sauna », avec des températures entre 50 et 90 °C. Chez les bactéries, les psychrophiles entrainent par leur action de dégradation des déchets, une montée en température qui va rendre le milieu accueillant pour les mésophiles. Celles-ci prennent le relai et font encore monter la température à tel point qu’elles en meurent ! Elles laissent donc la place aux thermophiles qui, elles, sont heureuses au-delà de 50 °c. La fin de l’action des thermophiles donne lieu à une baisse de la température pendant laquelle, sans rancune, reviennent les mésophiles et psychrophiles, puis arrivent les macro-organismes comme les cloportes, les larves de coléoptères ou les vers de fumiers qui entament la phase de maturation. Ces bactéries sont aérobies ont besoin d’oxygène pour s’activer et donc d’un compost aéré. Les champignons Ils dominent dans les déchets organiques plus secs issus de matières végétales âgées riches en cellulose et lignine comme les feuilles mortes, le bois mort. Ces champignons se développent sur les végétaux morts et sont très différents de ceux responsables des maladies mildiou, etc., ils ne peuvent contaminer les végétaux vivants. Ils agissent surtout sur les matières qui résistent aux bactéries, en particulier la cellulose et la lignine du bois. Les champignons ne résistent pas à des températures supérieures à 50°C, ce qui explique qu'on les retrouve plus particulièrement en périphérie du compost. Ils ont besoin de moins d’eau que les bactéries et acceptent aussi les milieux plus acides ou franchement basiques. Ils peuvent être unicellulaires comme les levures, ou composés de nombreuses cellules organisées en chaîne mycélium comme les moisissures souvent bleutées. Les actinomycètes Sortes de bactéries filamenteuses comme des champignons, les actinomycètes sont actifs dans les derniers stades du compostage. Elles dégradent la cellulose et la lignine. Elles acceptent des conditions de vie plus difficiles que les bactéries et interviennent lorsque la température est inférieure à 30°C. Les macro-organismes Les collemboles Ces petits insectes blancs translucides sont dépourvus d’ailes et mesurent moins de 4 mm. Ils vivent dans les litières forestières et sont nombreux dans les composts riches en feuilles et en éléments ligneux bois. Ils apprécient également les fruits pourris, les pommes notamment. Ils fragmentent les résidus organiques tout en se nourrissant des micro-organismes, champignons, etc. présents sur leur surface. Les acariens Ils font partie de la famille des arachnides, mais mesurent moins de 2 mm. Ceux que l’on rencontre dans le compost n’appartiennent pas à la catégorie de ceux provoquant des allergies chez les êtres humains. Les acariens oribates dégradent les feuilles mortes et le bois mort des litières forestières, en particulier les aiguilles de pin, ainsi que le mycélium des champignons. D’autres acariens, les gamasides, sont présents dans les paillis et compost et sont des prédateurs. Les vers rouges épigés Les vers rouges du fumier et du compost font partie de la catégorie des vers épigés, ce sont des lombrics spécialisés dans la dégradation des déchets organiques humides. Dans la nature, ils ne vivent pas en pleine terre mais en surface, sous les paillis et débris organiques tombés au sol, ils ne descendent jamais dans le sol. L’espèce la plus courante est un petit ver de quelques centimètres de longueur, rouge à rayures plus foncées, Eisenia foetida. Il ingère de grandes quantités de déchets humidifiés et ramollis et se nourrit en réalité surtout des micro-organismes qui les imprègnent. Ils participent activement au fractionnement de la matière organique et ingèrent peu de matière minérale. Les vers rouges sont très actifs entre 15 et 25°C du printemps à l’automne. En dessous de 5°C, ils entrent en hibernation. Dans un composteur, ils peuvent mourir lors des grandes périodes de froid si le compost gèle, mais également si le compost devient trop chaud au-dessus de 30°C. Chaque catégorie de vers a sa place dans le mécanisme de décomposition de la matière organique Les vers anéciques vivent dans le sol en profondeur et creusent des galeries verticales. Ils remontent chaque nuit à la surface pour y prélever des débris végétaux en décomposition. Ils ne vivent jamais dans le compost, à part quand il est très mûr. Ils brassent et mélangent la matière organique et minérale et créent une structure grumeleuse. Les vers endogés vivent dans le sol en creusant des galeries horizontales, sans remonter à la surface. Ils se nourrissent des racines mortes et des débris enfouis par les anéciques. Ils créent une structure grumeleuse qui joue un rôle sur la rétention et l’infiltration de l’eau dans le sol. Les cloportes Ces crustacés terrestres consomment surtout des débris végétaux morts riches en cellulose et en lignine qu’ils fragmentent en menus morceaux, préparant en quelque sorte le travail d’organismes plus petits. Ils consomment aussi des champignons, des crottes d’autres organismes. Ils abondent dans les tas de compost riches en feuilles et un peu secs, mais sont plus rares dans les composts humides et bien équilibrés. Les larves d’insectes Les larves de mouches et moucherons Les larves sont des asticots qui proviennent des œufs pondus par les moucherons et les mouches. Ils sont très nombreux dans les litières forestières humides et les composts. Ces décomposeurs dégradent en majorité des végétaux morts, d’autres des animaux morts, d’autres les excréments. Les drosophiles 3 mm de long, aussi appelées mouches du vinaigre, sont attirées par les fruits bien mûrs ou pourris. Il est donc normal d’en trouver en grand nombre, adultes et larves, parmi les déchets frais mis au compost, elles constituent un maillon indispensable dans la chaîne de décomposition. Quand les moucherons dominent, cela peut être le signe d’un compost trop humide et trop tassé, car les asticots des certaines espèces sont capables de se développer dans des milieux peu oxygénés. Les larves de cétoine L’insecte adulte est un coléoptère ressemblant à un hanneton, mais de couleur vert métallisé. Dans la nature, les femelles pondent leurs œufs dans les amas de matières organiques en décomposition feuilles mortes amoncelées, bois pourri. Elles ont pris l’habitude de pondre aussi dans le compost, dans les paillis épais de feuilles ou de bois broyé et même dans le terreau des jardinières. Les larves issues de ces œufs vivent un an au moins et se nourrissent uniquement de la MO en décomposition. Leurs crottes contribuent à affiner le compost. Ces larves ne s’attaquent jamais aux plantes. Ces larves ressemblent beaucoup aux larves de hanneton. Mais elles sont inoffensives car elles ne consomment pas de racines vivantes, contrairement aux larves de hanneton qui ne vivent jamais dans le compost mais à même le sol, au contact des racines vivantes qu’elles mangent.

la décomposition de la matière organique dans le sol 6ème