Disponibilité des ressources de mer – La cas du phytoplancton

Public cible 

4e année de l’enseignement de transition en lien avec l’accès à la nourriture et plus précisément la répartition des zones de pêche.

Objet de la situation d’apprentissage

Établir des liens entre la présence de phytoplancton et la variation saisonnière N-S des températures

Il est attendu que l’élève puisse se saisir du modèle de la révolution de la Terre pour expliquer la dynamique spatiale des phytoplanctons et de la circulation des courants marins

L’élève va (re)découvrir la répartition des zones de chlorophylle à la surface océanique de la planète. Il va se saisir de la théorie de la révolution de la Terre et plus précisément de l’impact de cette révolution sur le déplacement N-S des températures en fonction des saisons et du modèle spatial de la circulation des courants marins.

Lien entre la chlorophylle et le phytoplancton
Le phytoplancton constitue une partie importante de la chaine alimentaire de l’océan, car de nombreux animaux (tels que les petits poissons et les baleines) s’en nourrissent. Les scientifiques peuvent en apprendre beaucoup sur l’océan en observant où et quand le phytoplancton se développe en grand nombre. Les scientifiques utilisent des satellites pour mesurer la quantité de phytoplancton en croissance dans l’océan en observant la couleur de la lumière réfléchie par les eaux peu profondes. Le phytoplancton contient un pigment photosynthétique appelé chlorophylle qui leur donne une couleur verdâtre. Lorsque le phytoplancton se développe en grand nombre, l’océan apparait verdâtre.

1re  situation d’apprentissage

La dynamique spatiale de la chlorophylle sur une année

Sur la base du portail “Earth Observatory” de la NASA,

  1. Ouvrir le lien https://earthobservatory.nasa.gov/global-maps
  2. Choisir la carte intitulée Chlorophyll
  3. À l’aide du bouton play, il est possible de visualiser la répartition de la chlorophylle sur plusieurs années (une année suffit pour l’exercice).
    N.B. : l’animation peut être téléchargée en cliquant sur « mov »

Productions attendues

  • Sur une carte vierge à l’échelle mondiale (comment imprimer un fond de carte), entourer les zones de concentrations maximales aux 2 positions extrêmes (juin et décembre) en annotant les différentes régions avec des repères spatiaux pertinents (utiliser l’atlas classique).
  • Rédiger un court texte pour décrire la dynamique spatiale observée en utilisant le vocabulaire adéquat et des repères spatiaux pertinents (utiliser l’atlas pour sélectionner ces repères).

2e  situation d’apprentissage

Justifier la répartition des zones où l’on observe une forte concentration de chlorophylle

Le modèle de la circulation atmosphérique et le mécanisme de saisons ayant été vus précédemment, les élèves tentent de justifier l’évolution de la répartition du phytoplancton au cours de l’année à partir de la carte dynamique de la radiation (proposée par le même site).

Il est possible de visionner en même temps la dynamique spatiale de la chlorophylle et celle de la radiation nette. Cliquez sur Show all maps ensuite choisir Net radiation

 

Sur la base de l’animation de l’évolution de la répartition de la chlorophylle et de la radiation nette et sur la base des courants marins (couche disponible dans l’atlas numérique de 4e année):

Production attendue: rédiger un court texte afin de mettre en évidence la nature du lien entre ces composantes de l’espace.

Rem: la carte des courants marins permet de comprendre la présence de phytoplancton le long des côtes  S W d’Afrique , et S E d’Amérique du Sud (courants froids permanents) et l’influence du Gulf Stream (corridor écologique) qui est un courant marin chaud le long du golfe du Mexique et des côtes Est américaines.

Les plus fortes concentrations de chlorophylle se trouvent dans des eaux polaires froides ou dans des endroits où les courants océaniques apportent de l’eau froide à la surface, comme autour de l’équateur et le long des littoraux. Ce n’est pas l’eau froide elle-même qui stimule le phytoplancton. Au contraire, les températures fraiches indiquent souvent que l’eau est remontée à la surface depuis les profondeurs de l’océan, transportant des éléments nutritifs accumulés au fil du temps. Dans les eaux polaires, les nutriments s’accumulent dans les eaux de surface pendant les mois d’hiver (Nuit polaire). Lorsque la lumière du soleil revient au printemps et en été (Soleil de minuit), les plantes s’épanouissent et on observe de fortes concentrations.

On observe également une bande d’eaux fraiches et riches en plantes au niveau de l’équateur, avec le courant marin équatorial au niveau des océans Atlantique et Pacifique Cette zone de croissance accrue du phytoplancton provient de la remontée fréquente d’eaux plus froides et profondes résultant des vents dominants d’est qui soufflent de l’est sur la surface de l’océan. Dans de nombreuses zones côtières, la pente montante des fonds marins pousse les eaux froides des couches les plus basses de l’océan vers la surface. L’eau montante ou ascendante transporte du fer et d’autres éléments nutritifs du fond de l’océan. L’upwelling côtier froid et la croissance subséquente du phytoplancton sont les plus évidents le long des côtes occidentales de l’Amérique du Nord et du Sud et de l’Afrique australe.

 

Structuration

Ce que les élèves connaissent

  • Pré requis : théorie de la circulation atmosphérique / la révolution (saisons + bilan radiatif).
  • La localisation des zones de concentrations de chlorophylle.
  • Les repères spatiaux en lien avec ces zones de chlorophylle.
  • Les liens entre zones de chlorophylle/phytoplancton/courant .atmosphérique/courant marin.
  • Les liens entre zones de chlorophylle/répartition zonale des températures.

Ce que les élèves savent faire

  • Utiliser le portail Earth Observatory de la NASA.
  • Annoter une carte à l’aide de l’atlas numérique et/ou de l’atlas papier dans le respect des règles de base de la cartographie.
  • Rédiger un bref commentaire d’une observation.
  • Établir une corrélation spatiale entre des composantes de l’espace.

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