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La biologie


Ces ressources ont été créées grâce à une subvention du programme PromoScience du CRSNG.


La biodiversité du Québec

Nous avons deux Manuel Pédagogique:

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  INTRODUCTION

  Anatomie et fonctions chez l’animal (cycle 2)

Pendant leur évolution, au cours des 30 derniers millions d’années, les animaux ont acquis diverses caractéristiques anatomiques uniques destinées à l’accomplissement de fonctions particulières. Certaines de ces caractéristiques spécialisées peuvent facilement être observées sur les animaux exposés dans la section du Musée Redpath consacrée à la biodiversité du Québec. Voici une liste de ces caractéristiques anatomiques spécialisées et une description de leur fonction.

 Fourrure

La fourrure est la peau des mammifères munie de son poil. Elle est constituée en grande partie de kératine, une substance très semblable à celle des ongles et des cheveux chez l’homme. La fourrure sert principalement à isoler le corps de l’animal, à le garder au chaud et à le protéger du froid. Plus la fourrure est épaisse, plus son pouvoir isolant est grand. Les mammifères qui vivent dans l’Arctique bénéficient grandement de la protection offerte par leur épaisse fourrure. Les animaux exposés au Musée Redpath, comme le bœuf musqué, le renard arctique et l’ours polaire, survivent dans les conditions arctiques grâce à leur fourrure très dense.

  Griffes

Cette caractéristique particulière peut être observée chez tous les amniotes (reptiles, oiseaux et mammifères) et remplit plusieurs fonctions, selon le mode de vie de l’animal. Les griffes sont également constituées de kératine, comme les cheveux. Dans le cas des prédateurs, comme le lynx du Canada, le loup gris ou le pygargue à tête blanche, les griffes servent à attraper et à enserrer leurs proies. Dans le cas des espèces fouisseuses, comme la marmotte ou la mouffette rayée, les griffes servent à creuser le sol. Enfin, dans le cas des animaux arboricoles, comme les écureuils, les griffes servent à s’agripper aux surfaces sur lesquelles ils grimpent, comme l’écorce des arbres. Les griffes constituent une caractéristique anatomique très polyvalente et sont utilisées de diverses façons.

  Écailles

Les écailles ont connu une évolution différente chez les poissons et les reptiles, mais elles ont une fonction de protection chez les deux groupes. Dans le cas des poissons, les écailles protègent le corps de l’animal des prédateurs ou des coups, à l’instar d’une armure. Elles ont la même fonction chez les reptiles, mais les protègent également de la déshydratation lorsqu’ils se déplacent sur la terre ferme. Elles agissent comme une couche imperméable, empêchant l’eau de s’évaporer. On trouve également des écailles sur les pattes des oiseaux, qui sont dépourvues de plumes.

 Bec

Le bec est une caractéristique anatomique des oiseaux. Composé de kératine, comme les griffes, il possède plusieurs fonctions, mais les oiseaux l’utilisent principalement pour se nourrir. La forme du bec permet d’en savoir beaucoup sur le régime alimentaire de l’oiseau5. Ainsi, les oiseaux insectivores, comme la paruline couronnée, possèdent un bec court et étroit, qu’ils utilisent pour attraper des insectes. Les oiseaux granivores, comme le durbec des sapins, sont dotés d’un bec court, mais large, qui leur permettent d’écraser les grains et les graines afin de pouvoir se nourrir de leur centre riche en éléments nutritifs. Les oiseaux de proie, comme l’autour des palombes et le pygargue à tête blanche, possèdent un bec de rapace qu’ils utilisent pour lacérer la peau de leurs proies. Les espèces piscivores, comme le grand héron et le martin-pêcheur, ont un long bec mince et pointu dont ils se servent pour harponner et attraper les poissons.

 Classification des animaux (cycle 2)

 Les animaux constituent le règne animal. Ces organismes sont tous multicellulaires et eucaryotes (leurs cellules sont pourvues d’un noyau et d’autres organites contenus dans une membrane). Tous les animaux sont hétérotrophes, ce qui signifie qu’ils doivent consommer d’autres organismes pour survivre. Contrairement aux plantes et à certaines bactéries, ils ne peuvent survivre grâce à la lumière ou en consommant des éléments nutritifs inorganiques. Le règne animal est divisé en sous-groupes, et ceux que les élèves du primaire doivent connaître sont présentés dans la section suivante. De nombreux spécimens d’animaux de chacun de ces groupes sont exposés et facilement identifiables dans la section du Musée Redpath consacrée à la biodiversité du Québec.

1. Invertébrés

Ce sous-groupe est composé de tous les animaux qui ne possèdent pas de colonne vertébrale. Très diversifié, il comprend la plupart des espèces animales dans le monde, soit 97 % selon certaines publications récentes1. Il inclut notamment les éponges, les cnidaires (coraux et méduses), les annélides (vers segmentés), les vers plats, les insectes, les crustacés (crevettes, homards et crabes), les échinodermes (étoiles de mer, oursins et holothurides [concombres de mer]) et les mollusques (escargots, myes, moules, poulpes, calmars, etc.). De tous les invertébrés, les insectes sont de loin les plus diversifiés; on estime en effet qu’il en existe entre 6 000 000 et 10 000 000 d’espèces dans le monde2.

2. Poissons

                Ce groupe, ainsi que les suivants, appartient à l’embranchement des vertébrés, ce qui signifie qu’ils possèdent une colonne vertébrale. Les poissons sont des vertébrés aquatiques qui respirent au moyen de branchies. Ces structures permettent au sang d’être oxygéné par l’eau plutôt que par l’air. Elles ont la même fonction que les poumons chez l’homme. Les poissons ne possèdent ni mains, ni jambes, ni doigts et sont généralement dotés de deux nageoires pectorales, deux nageoires pelviennes, une nageoire anale, une nageoire dorsale et une nageoire caudale. Ces membranes permettent aux poissons de se déplacer dans l’eau beaucoup plus efficacement qu’un membre ne peut le faire sur la terre ferme. Le groupe des poissons est également très diversifié et divisé en deux sous-groupes : les poissons cartilagineux, comme les requins, les raies et les pocheteaux; et le sous-groupe des poissons osseux, beaucoup plus hétérogène, qui comprend tous les autres types de poissons.

3. Amphibiens

                Les amphibiens sont appelés tétrapodes, ce qui signifie qu’ils possèdent quatre membres qui leur permettent de se déplacer sur la terre ferme plutôt que des nageoires, comme les poissons. Les amphibiens ne peuvent toutefois survivre sans eau; dont ils ont besoin pour pondre leurs œufs. Les amphibiens ne possèdent pas de membrane pour leur permettre de survivre hors de l’eau. Après l’éclosion, les larves vivent en milieu aquatique et se transformeront ultérieurement pour devenir terrestres à l’âge adulte. La peau des amphibiens présente des caractéristiques particulières. Perméable à l’eau pour permettre la respiration (échanges gazeux), elle est dotée de glandes muqueuses et granuleuses qui sécrètent des substances irritantes ou toxiques3. Ce groupe comprend les grenouilles, les crapauds, les salamandres et les apodes.

4. Reptiles

                Le groupe des reptiles comprend les tortues, les crocodiles, ainsi que les lépidosauriens (lézards et serpents), qui ne sont pas directement liés. Les reptiles, comme tous les autres groupes présentés ci-dessous, sont des amniotes, ce qui signifie que leurs œufs sont dotés de membranes qui leur permettent de survivre sur la terre ferme. Le groupe des reptiles peut donc être défini comme l’ensemble des vertébrés amniotes qui ne possèdent ni poils ni plumes. Les reptiles présentent une peau semblable à une armure, couverte d’écailles et de scutelles.

5. Oiseaux

                Ce groupe d’animaux comprend tous les vertébrés dotés de plumes et d’ailes, et qui pondent des œufs. Il en existe environ 10 000 espèces, ce qui en fait le groupe le plus diversifié de tétrapodes. Les oiseaux descendent des dinosaures, plus précisément des théropodes carnivores, comme le droméosaure4, dont un spécimen est exposé au Musée Redpath. Les oiseaux sont également des animaux endothermes, ce qui signifie qu’ils génèrent leur propre chaleur corporelle. Cette capacité d’adaptation leur permet de vivre dans des conditions très rudes, comme celles que l’on observe en Antarctique.

6. Mammifères

                Les mammifères sont également des animaux endothermes, mais leur corps est recouvert de poils plutôt que de plumes. Les femelles sont en outre dotées de glandes mammaires, ce qui leur permet de nourrir leurs petits. Les mammifères sont vivipares, ce qui signifie qu’ils donnent naissance à des petits déjà formés et ne pondent pas d’œufs. Au cours de leur évolution, ils ont développé des ailes pour voler (chauves-souris), des nageoires pour se déplacer dans l’eau (baleines et dauphins), et un cerveau très volumineux chez l’homme et les


NOUVEAU! Le site « The Map of Life »

Le site  The Map of Life est une nouvelle ressource en ligne gratuite consacrée à l'évolution convergente. Hébergé à l'Université de Cambridge, ce site s'adresse aux étudiants de cégep et d'université.


Les espèces envahissantes

Découvrez les espèces aquatiques envahissantes du bassin des Grands Lacs et du Saint-Laurent dans ce nouveau document PDF et cette présentation PowerPoint destinés aux étudiants du deuxième cycle du primaire et du niveau secondaire.

Anthony Ricciardi, professeur agrégé au musée Redpath, et ses étudiants étudient les espèces exotiques qui envahissent le fleuve Saint-Laurent. Découvrez comment la moule zébrée, la moule quagga, le mysidacé tacheté et le gobie à taches noires changent l'écosystème ici-même à Montréal et partout dans le fleuve. Vidéo du journal The Gazette et vidéo du Musée américain d'histoire naturelle. En anglais.


La recherche sur la pollution microplastique dans les systèmes d’eau douce

Texte et traduction par Andrea Morden

LA POLLUTION MICROPLASTIQUE DANS LE FLEUVE SAINT-LAURENT

CARTE: Castaneda et al. 2014

En 2012, les étudiants diplômés du laboratoire de Dr Anthony Ricciardi échantillonnaient le lit du fleuve Saint-Laurent, près de Bécancour au Québec, quand ils ont observé des petites sphères colorées déposées dans le sédiment. Un examen plus approfondi a révélé que ces objets étaient des microplastiques : des billes de polyéthylène de 0,4 à 2,2 millimètres de diamètre.

En 2013, l’équipe du laboratoire Ricciardi est retournée sur le fleuve Saint-Laurent pour échantillonner les sédiments à dix endroits du lac Saint-François jusqu’à la Ville de Québec. Ils ont conclu que huit des dix endroits étaient contaminés avec les microbilles synthétiques, et que la concentration du polluant au site le plus contaminé, Bécancour, était équivalente à celles mesurées dans les sédiments marins (Castañeda et al. 2014).

QU’EST-CE QUE NOUS SAVONS ?

Pendant les cinq dernières années, des équipes de recherche ont détecté la contamination microplastique dans les sédiments des milieux d’eau douce partout dans le monde. Jusqu’à ces découvertes, les rivières étaient considérées tout simplement comme des voies de transmission des microplastiques aux océans. La pollution microplastique comprend plusieurs types de polymères synthétiques qui prennent des formes variées, comme les billes, les fibres, les fragments ainsi que les pastilles. Ils proviennent de sources diverses en incluant les fibres émanant des vêtements synthétiques, les microbilles exfoliantes ajoutées aux produits de soins personnels et les morceaux de déchets plastiques qui se dégradent dans les systèmes d’eaux douces. La pollution microplastique a même été détectée dans l’estomac d’animaux aquatiques autour du globe, notamment les espèces de poisson commerciales. La santé de la faune qui consomme des microplastiques pourrait être compromise, car ces polluants empêchent la consommation des aliments nutritifs. De plus, les microplastiques diffusent des additifs toxiques ajoutés aux plastiques ainsi que les polluants organiques (par exemple, les pesticides et les polychlorobiphényles ou PCB) qui adhèrent à leur surface (Dris et al. 2015). Des recherches additionnelles sont nécessaires pour vérifier si la contamination des fruits de mer et des poissons est liée à des effets négatifs sur la santé humaine.

Les progrès scientifiques du laboratoire Ricciardi au musée Redpath soutiennent le mandat du musée de favoriser l’intérêt public envers le monde naturel par la recherche scientifique. Leur découverte de la pollution microplastique dans le fleuve Saint-Laurent a provoqué une tempête médiatique. Le professeur Ricciardi a donc partagé volontiers ses observations lors d’entrevues avec des médias réputés comme La Presse, CBC et Radio-Canada. Les membres de l’équipe de recherche ont aussi fourni leurs conseils d’experts aux représentants du Consulat général des États-Unis et la Commission mixte internationale concernant plusieurs politiques proposées pour réduire la pollution microplastique.

LA RÉPONSE DU GOUVERNEMENT

Le gouvernement du Canada a récemment ajouté les microbilles à l’annexe 1 de la Loi canadienne sur la protection de l’environnement proposant de les éliminer des produits de soins personnels d’ici 2019. Cette réussite réglementaire en partie résulte des recherches exécutées dans l’intérêt du public avec le soutien du musée Redpath. Les politiques futures qui servent à atténuer la pollution microplastique dans les milieux d’eau douce devront porter sur d’autres sources significatives, incluant les microfibres émanant des vêtements synthétiques. Les usines de traitement d’eaux usées sont des voies de transmission des microplastiques majeures, et émettent en moyenne 13 milliards microplastiques aux systèmes d’eaux douces chaque année aux États-Unis (Mason et al. 2016).  

ORIENTATIONS DE RECHERCHE FUTURES

La decouverte du laboratoire Ricciardi a aussi attiré des fonds additionnels pour la recherche sur la pollution microplastique de la Fédération canadienne de la faune ainsi que l’Institut Trottier pour la science et la politique publique. Ce soutien a permis le recrutement de deux nouveaux étudiants diplômés et d’un assistant de recherche, afin d’élargir ce programme de recherche. Les prochaines recherches comprennent la quantification de l’abondance, la diversité et l’accumulation historique des microplastiques dans le fleuve Saint-Laurent et l’évaluation de la contamination microplastique dans la faune aquatique en incluant les poissons et les moules d’eau douce.

Les Références

Castañeda RA, S Avlijas, MA Simard, A Ricciardi. 2014. Microplastic pollution in St. Lawrence River sediments. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 71:1767-1771. 

Dris R, H Imhof, W Sanchez, J Gasperi, F Galgani, B Tassin, C Laforsch. 2015. Beyond the ocean: contamination of freshwater ecosystems with (micro-) plastic particles. Environmental Chemistry 12:539-550.

Mason SA, D Garneau, R Sutton, Y Chu, K Ehmann, J Barnes, P Fink, D Papazissimos, DL Rogers. 2016. Microplastic pollution is widely detected in US municipal wastewater treatment plant effluent. Environmental Pollution 218:1045-1054.

PHOTOS: © Anthony Ricciardi, Musée Redpath Museum


Les hippocampes

Pygmy seahorse Les hippocampes stimulent l'imagination de tous, jeunes et vieux. Découvrez ce poisson fascinant dans cette présentation PowerPoint destinée aux enfants d'âge préscolaire et aux élèves du primaire : Seahorses.


L'évolution des vertébrés

Découvrez l'évolution des poissons, des reptiles, des oiseaux et des mammifères. Pour étudiants du secondaire. Disponible en format PowerPoint  (Vertebrate Evolution) et PDF (Vertebrate Evolution). En anglais.



  Racines gréco-latines

D'amphi- à zyg-, cette brochure explique (en anglais) l'étymologie de mots grecs et latins dont sont dérivés beaucoup de termes et de noms scientifiques. Tirée de la trousse du cours Herpetology 327 offert à McGill, avec la permission de l'auteur, cette brochure s'adresse aux professeurs de science, aux élèves du secondaire et aux étudiants de niveau postsecondaire. Greek and Latin Terms in Science.


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