La microbiologie marine : À la rencontre des microbes de la mer!

Mira Okshevsky
Lisibilité
6.6

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

L’océan regorge de créatures à la fois minuscules et très utiles. On les appelle les microbes. La faune et la flore marines dépendent de ces créatures!

Souvent, on appelle les microorganismes des microbes. Ce sont des êtres vivants si minuscules qu’ils sont invisibles à l’œil nu. Mais même si tu ne peux pas les voir, ils sont bien là! Ils habitent tout type d’environnement imaginable! On les retrouve dans les forêts pluviales, dans l’Arctique, dans les déserts et au fond de la mer.

L’océan est un environnement marin. Une seule goutte d’eau de mer peut contenir des millions de microbes marins. Ces minuscules êtres vivants fournissent de l’oxygène et de la nourriture à d’autres organismes qui habitent l’océan. Ils aident même à garder l’océan propre.

Quels sont les différents types de microbes marins?

Il existe divers types de microbes marins. As-tu entendu parler des bactéries? On les retrouve également sur terre. La plupart des bactéries sont des organismes monocellulaires. Cela signifie que leur corps est composé d’une seule cellule. Dans l’océan, les bactéries participent à de nombreux processus chimiques. 

Le phytoplancton est un autre groupe de microbes marins. Ces créatures microscopiques peuvent créer leur propre nourriture. La plupart du temps, elles le font par photosynthèse. Cela veut dire que le phytoplancton convertit la lumière du soleil et le dioxyde de carbone de l’océan en oxygène et en glucides.

Connais-tu les algues? C’est un type de phytoplancton très répandu.

Le savais-tu? 

Seulement une partie de l’oxygène que tu respires provient des arbres et des plantes terrestres. En effet, une bouffée d’oxygène sur deux provient du phytoplancton répandu partout dans l’océan!

D’autres types de microbes vivent également dans l’océan. Par exemple, on y retrouve des champignons et des virus. Il y a aussi des archées et des protistes. Ce sont des organismes monocellulaires qui ressemblent à des bactéries.

Le savais-tu? 

Des animaux microscopiques appelés rotifères habitent les eaux saumâtres. Il s’agit de l’environnement où l’eau douce et l’eau salée se mélangent. Contrairement aux autres microbes, les rotifères ont plus d’une cellule!

Rotifère microscopique
Rotifère microscopique (Bob Blaylock [CC BY-SA 3.0] sur Wikimedia Commons).

Comment fonctionnent les chaînes alimentaires marines?

Une chaîne alimentaire décrit la relation entre des organismes qui se nourrissent d’autres organismes. Les plantes sont à la base des chaînes alimentaires terrestres. Par exemple, les vaches mangent de l’herbe. Puis, certaines personnes mangent des vaches.

Le phytoplancton est à la base des chaînes alimentaires marines. Tu viens d’apprendre que les algues sont un type de phytoplancton. Elles tirent leur énergie du soleil.

Au maillon suivant de la chaîne alimentaire se trouve le zooplancton, qui se nourrit de phytoplancton. Le zooplancton comprend de minuscules animaux comme le krill et les larves de crabes et de poissons. Ces créatures se déplacent avec les courants océaniques. Elles ne peuvent pas créer leur propre nourriture à l’aide de la photosynthèse.

Les grands animaux, comme les poissons et les baleines, mangent du zooplancton. Et le zooplancton se nourrit de phytoplancton. Ainsi, tous les êtres vivants qui habitent l’océan dépendent du phytoplancton.

Comparaison des chaînes alimentaires terrestre et marine
Comparaison des chaînes alimentaires terrestre et marine (Parlons sciences, à partir d’une image de lukaves sur iStockphoto et iStockphoto).

Que font les bactéries marines?

Les cyanobactéries sont un type de bactérie marine très répandu. Elles sont également un type de phytoplancton, ce qui signifie qu’elles produisent leur propre nourriture. Mais elles utilisent l’azote au lieu du dioxyde de carbone!

Les cyanobactéries jouent un rôle important dans le cycle de l’azote. Elles convertissent l’azote en une forme que d’autres organismes marins peuvent utiliser. Les bactéries marines aident également à nettoyer l’océan. Certaines aident à décomposer les animaux marins morts. D’autres peuvent même aider à décomposer le pétrole après un déversement!

Certaines bactéries marines sont bioluminescentes. Et certaines bactéries bioluminescentes vivent en symbiose avec d’autres organismes marins. Souvent, cette relation symbiotique est mutualiste. Cela veut dire que les deux organismes en bénéficient.

As-tu déjà vu une photo d’une baudroie? Ce poisson effrayant attire ses proies à l’aide d’une lumière. En fait, cette « lumière » est composée de bactéries bioluminescentes! Ces bactéries aident le poisson à attraper sa nourriture. À son tour, le poisson fournit aux bactéries un endroit où vivre! 
 

Illustration d’artiste d’une baudroie
Illustration d’artiste d’une baudroie spyder24 sur iStockphoto).

Malheureusement, d’autres bactéries marines sont moins utiles. Certaines peuvent blesser d’autres organismes marins ou même causer des maladies chez les humains. Par exemple, Vibrio cholerae est la bactérie responsable du choléra. Avec l’augmentation des températures océaniques, de telles bactéries nocives peuvent se propager plus rapidement

Comment les scientifiques étudient-ils les microbes marins?

Il n’est pas facile d’étudier les microbes marins. Seulement 1 % des bactéries marines peuvent être cultivées en laboratoire. Les scientifiques doivent donc les étudier dans l’océan. Leur taille minuscule rend la tâche encore plus difficile.

Parfois, les scientifiques recueillent les microbes à l’aide de filets à plancton. Ces filets en forme de cône sont faits de mailles très fines. Un conteneur situé à une extrémité du filet recueille les échantillons.

Des membres du personnel de la United States Environmental Protection Agency préparent un filet à plancton
Des membres du personnel de la United States Environmental Protection Agency préparent un filet à plancton (USEPA sur Wikimedia Commons ).

La télédétection offre un autre moyen d’étudier les microbes marins. Par exemple, on peut étudier les proliférations d’algues depuis l’espace à l’aide de satellites.

En 2018, les scientifiques ont fait une percée dans le domaine de la métagénomique. Désormais, ils peuvent utiliser des échantillons d’ADN bactérien recueillis dans l’océan pour étudier de nouveaux types de microbes marins. 

Iras-tu à la plage cet été? N’oublie pas que l’eau est pleine de minuscules êtres vivants. Mais n’aie pas peur. Ces créatures aident à soutenir toutes les formes de vie marine. Elles produisent même l’oxygène dont tu as besoin pour vivre!
 

Amorces de discussion

Faire des liens

  • Savais-tu que des billions de microbes habitent ton corps? Comment te sens-tu à la lumière de cette information? Explique ta réponse.
  • Nagerais-tu dans une étendue d’eau qui contient des microorganismes? Pourquoi ou pourquoi pas?

Faire des liens

  • Savais-tu que des billions de microbes habitent ton corps? Comment te sens-tu à la lumière de cette information? Explique ta réponse.
  • Nagerais-tu dans une étendue d’eau qui contient des microorganismes? Pourquoi ou pourquoi pas?

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • Quelle incidence l’augmentation de la quantité de phytoplancton dans les océans pourrait-elle avoir sur l’effet de serre? Les scientifiques devraient-ils prendre des mesures pour augmenter la quantité de phytoplancton? Explique ta réponse.
  • Quel impact la disparition de tous les microbes marins aurait-elle? Explique ta réponse.
  • Les gouvernements devraient-ils investir de l’argent et du temps dans la mise au point d’autres méthodes pour identifier les microbes présents dans l’eau? Pourquoi ou pourquoi pas?
  • Penses-tu que le public est aussi préoccupé par les problèmes touchant les écosystèmes marins que par les problèmes touchant les écosystèmes terrestres? Explique ta réponse.

Relier la science et la technologie à la société et à l'environnement

  • Quelle incidence l’augmentation de la quantité de phytoplancton dans les océans pourrait-elle avoir sur l’effet de serre? Les scientifiques devraient-ils prendre des mesures pour augmenter la quantité de phytoplancton? Explique ta réponse.
  • Quel impact la disparition de tous les microbes marins aurait-elle? Explique ta réponse.
  • Les gouvernements devraient-ils investir de l’argent et du temps dans la mise au point d’autres méthodes pour identifier les microbes présents dans l’eau? Pourquoi ou pourquoi pas?
  • Penses-tu que le public est aussi préoccupé par les problèmes touchant les écosystèmes marins que par les problèmes touchant les écosystèmes terrestres? Explique ta réponse.

Explorer les concepts

  • Qu’est-ce qu’un microorganisme marin? Où vivent les organismes marins?
  • Quel type d’organisme constitue la base de la chaîne alimentaire marine? Comment cet organisme obtient-il l’énergie dont il a besoin pour vivre?
  • Quelle est la différence entre le zooplancton et le phytoplancton?
  • Qu’est-ce qu’une relation mutualiste? Explique ta réponse à l’aide d’exemples.

Explorer les concepts

  • Qu’est-ce qu’un microorganisme marin? Où vivent les organismes marins?
  • Quel type d’organisme constitue la base de la chaîne alimentaire marine? Comment cet organisme obtient-il l’énergie dont il a besoin pour vivre?
  • Quelle est la différence entre le zooplancton et le phytoplancton?
  • Qu’est-ce qu’une relation mutualiste? Explique ta réponse à l’aide d’exemples.

Nature de la science et de la technologie

  • En quoi le développement de la métagénomique est-il un bon exemple de l’évolution des connaissances scientifiques et de la technologie? Explique ta réponse.

Nature de la science et de la technologie

  • En quoi le développement de la métagénomique est-il un bon exemple de l’évolution des connaissances scientifiques et de la technologie? Explique ta réponse.

Suggestions pour l'enseignement

  • Vous pouvez vous servir de l’article dans le cadre d’un cours sur la biologie et les sciences environnementales afin d’aborder les écosystèmes, les invertébrés et la biodiversité, ainsi que les chaînes et les réseaux alimentaires. La ressource présente notamment les concepts suivants : les microorganismes, les environnements marins, les microorganismes marins, les bactéries, le phytoplancton, les eaux saumâtres, les chaînes alimentaires, le zooplancton, le cycle de l’azote, les proliférations d’algues et la métagénomique.
  • Vous pouvez présenter le sujet en demandant aux élèves de remplir un Billet d’entrée. Cette stratégie d’apprentissage permet d’accéder aux connaissances préalables au sujet des microorganismes. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser sont disponibles en format [Document Google] et [PDF].
  • Avant que les élèves lisent l’article, vous pouvez suivre la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire pour que les élèves se familiarisent avec la nouvelle terminologie et pour qu’ils accèdent aux connaissances préalables à l’aide du vocabulaire qui leur est familier. Vous pouvez télécharger la fiche reproductible Aperçu du vocabulaire en format [Document Google] et [PDF].
  • Afin de consolider l’apprentissage sur le concept des microbes marins, vous pouvez demander aux élèves de suivre la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser avec la stratégie d’apprentissage « Toile de définition du concept  » sont disponibles en format [Document Google] et [PDF]. 
  • Enfin, vous pouvez animer une discussion à l’aide des questions présentées ci-dessus pour que les élèves réfléchissent à ce qu’ils ont appris et consolident leur apprentissage.

Suggestions pour l'enseignement

  • Vous pouvez vous servir de l’article dans le cadre d’un cours sur la biologie et les sciences environnementales afin d’aborder les écosystèmes, les invertébrés et la biodiversité, ainsi que les chaînes et les réseaux alimentaires. La ressource présente notamment les concepts suivants : les microorganismes, les environnements marins, les microorganismes marins, les bactéries, le phytoplancton, les eaux saumâtres, les chaînes alimentaires, le zooplancton, le cycle de l’azote, les proliférations d’algues et la métagénomique.
  • Vous pouvez présenter le sujet en demandant aux élèves de remplir un Billet d’entrée. Cette stratégie d’apprentissage permet d’accéder aux connaissances préalables au sujet des microorganismes. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser sont disponibles en format [Document Google] et [PDF].
  • Avant que les élèves lisent l’article, vous pouvez suivre la stratégie d’apprentissage Aperçu du vocabulaire pour que les élèves se familiarisent avec la nouvelle terminologie et pour qu’ils accèdent aux connaissances préalables à l’aide du vocabulaire qui leur est familier. Vous pouvez télécharger la fiche reproductible Aperçu du vocabulaire en format [Document Google] et [PDF].
  • Afin de consolider l’apprentissage sur le concept des microbes marins, vous pouvez demander aux élèves de suivre la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser avec la stratégie d’apprentissage « Toile de définition du concept  » sont disponibles en format [Document Google] et [PDF]. 
  • Enfin, vous pouvez animer une discussion à l’aide des questions présentées ci-dessus pour que les élèves réfléchissent à ce qu’ils ont appris et consolident leur apprentissage.

En savoir plus

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Un site Internet pour aider le public à détecter les nappes d'algues bleu-vert (2019) Radio-Canada -- Cet article avec vidéo (1:46) explique les causes de la prolifération d'algues en Lake Winnipeg, et « Lake Winnipeg Bloomfinder », un site web qui s’appuie sur des images satellites pour prévenir le public de la présence d’algues à la surface de l’eau.

Références

Australian Institute of Marine Science. (n.d.). Marine microbes.

Becker, J. (n.d.). A drop in the ocean is teeming with life. MIT WHOI.

Center for microbial oceanography. (n.d.). Marine microbes.

Lin, L. Y., & Meighen, E. A. (2009, janvier 25). Bacterial bioluminescence. Photobiology.info.

Lindsey, R., & Scott, M. (2010, juillet 13). What are phytoplankton? NASA.

Microbial Life Educational Resources. (n.d.). Microbial life in marine environments. Carleton College.

Roach, J. (2004, juin 7). Source of half Earth's oxygen gets little credit. National Geographic.