Fabriquer un aquarium "mare"

Les animaux aquatiques n'ont pas le même mode de respiration. A partir de l'observation des hôtes de l'aquarium, il sera possible de mettre en évidence les points communs et les différences existants entre les différentes espèces. Il peut s'agir, par exemple, de l'appareil respiratoire (branchies, poumons)
Grâce à l'observation des animaux de l'aquarium, tu pourras te rendre compte qu'il faut distinguer 2 grands groupes :

- les animaux qui vivent dans l'eau mais qui viennent faire provision d'air à la surface

• la respiration pulmonaire (limnée)
  Une Limnée ne peut pas en principe, utiliser l'oxygène dissout dans l'eau, elle doit donc de temps en temps venir à la surface remplir d'air son poumon. Elle vient à la surface de l'eau, incline son corps vers la droite puis ouvre son orifice pulmonaire. Cette ouverture produit un léger bruit, assez sec , que l'on peut parfois entendre.
• la respiration de certains insectes et de leurs larves aquatiques
• la Nèpe et la Ranâtre
  La Nèpe et la Ranâtre mettent en contact avec l'air un long tube respiratoire (siphon) qui prolonge le dernier anneau de l'abdomen. Ces insectes respirent l'oxygène de l'air à l'aide d'orifices respiratoires (stigmates).
• le Dytique (larves et adultes) (en dessin : 2 larves)
  Il respire en venant soulever à la surface l'extrémité postérieure de ses élytres. Il allonge alors son abdomen et le dernier anneau dépasse des élytres, ce qui permet une liaison directe entre l'atmosphère et l'espace situé entre l'abdomen et les élytres. Le corps porte dans cette région dorsale des orifices respiratoires (stigmates) qui l'absorberont petit à petit. Le renouvellement d'air terminé, le Dytique ramène le dernier anneau sous les élytres et plonge en ramant très vivement. Une bulle d'air est alors souvent visible à l'extrémité de l'abdomen.
  
  La Notonecte et la Naucore ont également une respiration aérienne. Elles se tiennent en surface comme le dytique, l'extrémité de l'abdomen sortant légèrement de l'eau, à la différence près que la Notonecte a toujours le ventre à l'air. Lorsque la provision d'air est terminée, une bulle d'air, à l'aspect argenté, apparaît sous le thorax.
• l'Hydrophile(hydrophile)
  Il aborde la surface de l'eau par la tête et flotte sous celle-ci. Les antennes se dirigent en arrière, sous les yeux, et se plient à angle droit derrière l'œil. Les quatre derniers articles sont recouverts de poils spéciaux non mouillables (hydrofuges). Il se crée ainsi une liaison entre l'atmosphère et la base des derniers articles des antennes. Par différents mouvements, l'Hydrophile va faire glisser une certaine quantité d'air le long des antennes qui va venir s'accumuler sous le thorax, entre le premier anneau du thorax et les élytres. Cette partie du corps est également pourvue de poils non mouillables. Lorsque l'Hydrophile a terminé sa provision d'air, il quitte la surface de l'eau et nage avec une bulle d'air sous le thorax qui prend ainsi un aspect argenté.
• l'Argyronète
  Cette araignée réalise une véritable cloche de plongée. En effet, elle tisse une toile dans laquelle elle emprisonne de l'air. C'est à l'intérieur de cette habitation que se tient l'araignée. Etant ainsi dans l'air, bien qu'au fond de l'eau, elle n'est pas obligée, comme les autres animaux à respiration aérienne, de venir respirer en surface. La qualité de l'air ainsi enfermé ne s'altère pas car, par suite du phénomène de diffusion, sa composition est toujours celle de l'air dissout dans l'eau.

- les animaux qui vivent dans l'eau et respirent dans l'eau

• La respiration branchiale : les poissons

Il est possible d'observer les mouvements de la bouche et des opercules chez un poisson dans un aquarium. La bouche s'ouvre ; elle se remplit d'eau ; la bouche se referme ; l'opercule se soulève de chaque côté, un courant d'eau sort par les ouïes et le cycle recommence.
Un courant d'eau intermittent s'établit de la bouche vers les ouïes. Il passe par les fentes ménagées entre les branchies. L'eau est toujours renouvelée au niveau des branchies, ce qui permet les échanges d'O2 et de CO2 entre le sang et l'eau.

• la respiration de certains insectes et de leurs larves aquatiques le plus souvent trachéenne
• la larve de Chironome
  Elle ne possède pas de branchies évidentes et le système trachéen est clos. La respiration de cette larve semble être avant tout une respiration cutanée de l'oxygène dissous dans l'eau.

(chironome adulte)

• les larves d'Ephémères
  L'observation de l'appareil respiratoire peut se faire à l'aide d'un loupe ou bien encore à l'aide de la fonction macro d'une webcam.
  En fait, les lamelles branchiales sont reliées à un tronc trachéen. La larve d'Ephémère est une larve à branchies , lesquelles par diffusion, captent l'oxygène dissous dans l'eau. Les branchies sont présentes sur l'abdomen de part et d'autre du corps.
  Remarque : Ces branchies ne sont pas, comme celles des poissons, un lieu d'échange de l'oxygène et du gaz carbonique entre le sang et l'eau. Ce sont de simples appareils qui captent l'oxygène dissous dans l'eau. L'oxygène capté s'engage dans les troncs trachéens et arrive au contact des tissus

(éphémère adulte)

• Les larves de Libellules
  Les larves de certaines Libellules ont des lamelles rectales qui, par diffusion, puisent l'oxygène dissous dans l'eau.
  A la pointe de l'abdomen, se trouvent 5 valves pointues (3 grandes et 2 petites) ; lorsqu'elles sont écartées, un courant d'eau alternatif se produit dans le rectum de la larve. L'eau baigne dans ce rectum, des lamelles dans lesquelles se ramifient les troncs trachéens.

- cas particulier de la Grenouille
La Grenouille, inféodée aux milieux humides, respirent aussi bien avec leurs poumons qu'avec leur peau. La Grenouille pratique une double respiration : pulmonaire et cutanée.
En respiration pulmonaire, l'air pénètre par les narines qui sont hors de l'eau. En l'absence de côtes et de cage thoracique, cet air est déglutit à l'aide de mouvements de la gorge.
Les Grenouilles peuvent rester immerger très longtemps. Dans ce cas, seuls les échanges cutanés sont possibles. La peau de la Grenouille absorbe l'oxygène dissous dans l'eau. Il s'agit de la respiration cutanée. Celle-ci est possible dans l'eau mais également dans une atmosphère suffisamment humide hors de l'eau (terre, gangue muqueuse). La peau doit être constamment humide.

Attention : les amphibiens et leurs larves sont protégés (on ne peut les élever : leur place n'est pas dans un aquarium, qui serait d'ailleurs un peu petit pour ces prédateurs...)

- la nage

• par battements : la Grenouille
  La nage de la grenouille se rapproche de la brasse que les élèves pratiquent lorsqu'ils vont à la piscine.
• par ondulations : la Sangsue
  Elle nage de préférence le jour et par temps chaud. Des ondulations se produisent dans un plan vertical et semblent se déplacer de l'avant vers l'arrière, alors que l'animal progresse de l'arrière vers l'avant.
• Par battements et ondulations : les Poissons

- l'arpentage de la Sangsue

Ce mode de déplacement repose sur 2 principes : la fixation alternative des deux extrémités du corps par les ventouses et l'allongement et le raccourcissement du corps. L'allongement porte la ventouse antérieure vers l'avant. Le raccourcissement tire la ventouse postérieure vers l'avant.

- la locomotion de la Limnée 

L'observation d'une Limnée qui se déplace contre la vitre de l'aquarium permet de constater qu'il n'y a aucunes contractions musculaires dans la sole du pied. En fait, la progression est assurée par les battements d'innombrables cils vibratiles appartenant à l'épiderme du pied.
La Limnée glisse parfois sous la surface de l'eau. Elle étale son pied sous et contre la surface. Ceci est possible car la sole du pied est déprimée et elle sécrète du mucus, sur lequel la Limnée glisse. En simplifiant, nous pouvons dire qu'elle rampe.

- la locomotion des Insectes aquatiques et de leur larves

• la marche
  ex : Libellule, Nèpe...
  Les pattes de ces animaux aquatiques fonctionnent comme celles des animaux terrestres.
• la nage
• par réaction
  Lorsqu'elle veut se déplacer rapidement, la larve d'Aeschne se propulse comme une fusée à réaction. Un jet d'eau violent sort de l'anus tandis que la larve fait un bond dans l'eau, les pattes collées aux flancs.
• 
• par battements des pattes
  battements non synchronisés à droite et à gauche : Hydrophile
  nage lente et zigzagante

battements synchronisés à droite et à gauche :
Dytique, Notonecte, Gyrin...
Les pattes fonctionnent comme des avirons ; la nage est rapide et en ligne droite.

• par contorsion du corps
  C'est le cas des larves de Diptères (moucherons, moustiques).
  

 quelques stades de développement d'un moustique (dans l'eau!)

c - Se nourrir

- La nutrition des animaux végétariens
Ils broutent les plantes aquatiques (certains gastéropodes, les Gammares) et/ou des algues microscopiques (Limnées, Planorbes)

(Planorbe)

(phytoplancton)

- La capture des proies par les animaux aquatiques prédateurs
Ces animaux chassent généralement à l'affût. Cependant les dytiques (larves et adultes) peuvent capturer leurs proies à la course grâce à leur forme hydrodynamique.
Ces prédateurs possèdent des organes de capture qui servent à saisir rapidement les proies : les mandibules, le masque des larves de Libellule, les pattes ravisseuses (Nèpe, Ranatre), la ventouse de la sangsue, le rostre (Naucore, Notonecte, Nèpe, Ranatre).

Naucore

Cas du Dytique :
Dépourvue de bouche, la tête du dytique est munie de mandibules très longues et très fines. Chacune de ces mandibules renferme un fin canal qui vient s'ouvrir près de la pointe. Un second canal va, dans la tête, de la base de la mandibule à l'œsophage. Ces deus canaux se raccordent lorsque la mandibule est fermée ; lorsqu'elle est ouverte, ils ne sont pas en continuité. Le Dytique referme ses mandibules sur sa proie ce qui lui permet d'injecter à sa proie des liquides toxiques et digestifs.

- Les filtreurs
Il s'agit des bivalves et de certaines larves d'insectes (quelques Trichoptères et diptères). Ces animaux se nourrissent de fines particules organiques en suspension dans l'eau. Ils filtrent l'eau selon différents procédé. Les Sphaeridés possèdent deux siphons alors que les larves de Trichoptères (qui utilisent la filtration comme mode de nutrition) possèdent un filet-piège.

Trichoptères

- Les détritivores
Ce sont les Crustacés (Gammares, Aselles), les larves d'Ephémères et de Diptères, certains Gastéropodes.

(Gammare)

Comment les prédateurs repèrent-ils leurs proies ?
Les animaux prédateurs reçoivent des informations grâce à la vue, l'odorat (non différencié du goût pour les animaux vivants dans l'eau) et le son ou les vibrations dans l'eau.

Comment les animaux de la mare réagissent-ils à la lumière ?
Certains animaux sont sensibles à la lumière et peuvent soit la fuir (ceux qui vivent au fond des mares), soit être attirés (zooplancton).

- les Limnées
En aquarium, les Limnées pondent très souvent sur les vitres, ce qui permet d'observer les pontes à l'œil nu ou à la loupe. Il est même possible d'utiliser la fonction macroscopique de la webcam pour réaliser une observation collective sur l'écran.
Les œufs sont des sphères brillantes, unies entre elles par une coque albumineuse. L'ensemble forme un boudin de 3 à 5 centimètres de longueur et de 4 à 5 millimètres de diamètre. Après un certain temps de développement, on aperçoit une larve qui nage dans la coque en tournant sur elle-même, grâce à un organe cilié. Finalement des coques sortent de petites Limnées. Leur coquille reste longtemps fort transparente et permet l'observation des pulsations du cœur.

- les Gammares et les Aselles