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

illustration de différents microorganismes marins tels qu’on les voit au microscope (lulupme, iStockPhoto)

Biologie, Écologie, Écosystèmes, Zoologie, Sciences environnementales

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L’océan regorge de créatures à la fois minuscules et très utiles qu’on appelle microbes. Sans eux, aucune des plantes marines ni aucun des animaux que vous avez vus n’existerait!

« Microbes » est un autre nom pour microorganismes. Ce sont des êtres vivants minuscules. Ils sont trop petits pour être vus à l’œil nu. Mais ils sont bien là! Ils habitent tout type d’environnement imaginable! On les trouve dans les forêts pluviales, dans l’Arctique, dans les déserts et au fond des océans.

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 de nombreux types de microbes marins. Ceux-ci incluent les bactéries, que l’on trouve également sur terre. La plupart des bactéries sont des organismes unicellulaires. Cela signifie que leur corps est composé d’une seule cellule. Dans l’océan, les bactéries participent à de nombreux processus chimiques, incluant la photosynthèse.

Le phytoplancton est un autre groupe de microbes marins. Ces créatures microscopiques peuvent créer leur propre nourriture. La plupart du temps, elles le font aussi par photosynthèse. Cela veut dire qu’ils convertissent la lumière du soleil et le dioxyde de carbone de l’océan en oxygène et en glucides. As-tu déjà entendu parler des plantes marines appelées algues? C’est un type de phytoplancton très répandu.

Le savais-tu?

Seulement une partie de l’oxygène que tu respires provient des plantes et des arbres sur terre. Une respiration sur deux provient des milliards de phytoplanctons qui vivent dans l’océan!

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

Le savais-tu?

Des animaux microscopiques appelés rotifères habitent les milieux saumâtres. Ceux-ci sont constitués d’un mélange d’eau douce et d’eau salée. Contrairement aux autres microbes, les rotifères ont plus d’une cellule!

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

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Une photographie en couleur prise au microscope montre une créature transparente en forme de tube. La créature s’étend du bas à droite jusqu’en haut à gauche de l’image. Elle a une texture nervurée sur la plus grande partie de son corps. L’extrémité supérieure est arrondie, avec deux formes qui ressemblent aux oreilles tombantes d’un chien. Celles-ci sont surmontées de courtes antennes recourbées. Au centre de son corps, visible à travers le tube transparent, se trouve une structure dorée en forme d’amande. L’arrière-plan est bleu pâle avec de minuscules bulles. De petites sphères translucides vertes et dorées remplissent le coin inférieur droit ainsi que l’espace derrière et sous la créature.

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. Il tire son énergie du soleil. Au niveau suivant de la chaîne alimentaire, le zooplancton se nourrit de phytoplancton.

Le zooplancton comprend le krill ainsi que les larves de crabes et de poissons. La plupart de ces animaux sont minuscules, mais certains sont plus gros, comme les méduses. Ils se déplacent avec les courants océaniques parce qu’ils ne savent pas très bien nager et qu’ils ne peuvent pas créer leur propre nourriture par photosynthèse.

Au niveau suivant de la chaîne alimentaire, de plus grands animaux, comme les poissons et les baleines, mangent du zooplancton. Donc, sans phytoplancton, il n’y aurait pas de vie dans les océans!

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

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Le tableau illustré en couleur montre les chaînes alimentaires sur terre et dans l’océan. Le tableau est constitué de deux colonnes. Celle de gauche est intitulée « Chaîne alimentaire terrestre » et celle de droite est intitulée « Chaîne alimentaire marine ». En-dessous se trouvent quatre rangées comportant des illustrations de différents animaux ou plantes de chaque côté. À partir du bas, la première rangée est intitulée « Producteurs primaires ». Le côté terrestre est vert foncé et comprend des illustrations d’un arbre et d’herbes. Le côté marin est bleu foncé et comporte des illustrations de bactéries et d’autres microorganismes. Au milieu, une flèche grise pointe vers la rangée supérieure. La deuxième rangée est intitulée « Consommateurs primaires ». Le côté terrestre est vert pâle et comporte des illustrations d’un lapin, d’une tortue et d’un insecte. Le côté marin est bleu royal et contient des illustrations de krill, de larves et d’autres zooplanctons. Au milieu, une flèche grise pointe vers la rangée supérieure. La troisième rangée est intitulée « Consommateurs secondaires ». Le côté terrestre est jaune et comporte des illustrations d’un rat, d’une taupe et d’un oiseau. Le côté marin est bleu vif et comprend des illustrations de longs poissons argentés mangeant des nuages de quelque chose de vert et tacheté. Au milieu, une flèche grise pointe vers la rangée supérieure. La quatrième rangée est intitulée « Consommateurs tertiaires ». Le côté terrestre est orange et comporte des illustrations d’un coyote, d’un serpent et d’un faucon. Le côté marin est bleu clair et contient une illustration d’un gros poisson argenté mangeant plusieurs petits poissons argentés.

Que font les bactéries marines?

Les cyanobactéries sont un type de bactérie marine très répandu. Elles sont également un type de phytoplancton. Cela signifie qu’elles produisent leur propre nourriture par la photosynthèse. De nombreuses cyanobactéries jouent aussi 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 la pollution océanique. Certaines décomposent et consomment les animaux marins morts. D’autres peuvent même aider à décomposer le pétrole après un déversement!

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

Tu pourrais avoir déjà vu des photos d’un poisson effrayant appelé baudroie, qui attire ses proies à l’aide d’une lumière. Celles-ci aident le poisson à attraper sa nourriture. À son tour, le poisson fournit aux bactéries un endroit sûr où vivre et des nutriments pour survivre.

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

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On voit une illustration en couleur d’un poisson avec une antenne lumineuse qui éclaire l’eau devant lui. L’antenne émerge du haut de la tête du poisson. Elle comporte une sphère lumineuse bleue à son extrémité. Cela éclaire la grande bouche et les yeux jaunes du poisson. Le poisson est bleu foncé avec des nageoires et une queue courtes. L’eau qui l’entoure est également bleu foncé, mais une faible lumière brille d’en haut.

Malheureusement, les bactéries marines ne sont pas toutes utiles. Certaines peuvent blesser d’autres organismes marins ou même causer des maladies chez les humains. Par exemple, Vibrio cholerae est la bactérie responsable de la maladie du choléra. Et avec l’augmentation des températures océaniques, ces types de bactéries nocives se propagent.

Comment les scientifiques étudient-ils les microbes marins?

Il n’est pas facile pour les scientifiques 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 des 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 (USEPA sur Wikimedia Commons ).

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Une photographie en couleur montre quatre personnes rassemblées autour d’un long filet blanc, sur le pont d’un bateau. La personne à gauche tend le bras dans le filet. Son contenu n’est pas visible. Cette personne porte un t-shirt gris et une casquette de baseball. À droite, deux autres personnes regardent. Elles portent des casques de sécurité et des gilets réfléchissants. Au bas de la photo, une autre personne, portant un chapeau de soleil, est à peine visible.

La télédétection offre un autre moyen d’étudier les microbes marins. Par exemple, les scientifiques utilisent des satellites pour étudier les proliférations d’algues depuis l’espace. Les scientifiques peuvent maintenant utiliser des échantillons d’ADN de bactéries océaniques pour étudier de nouveaux types de microbes marins.

Iras-tu à la plage cet été? N’oublie pas que l’eau est pleine de créatures si minuscules qu’on ne peut les voir. Ces petites bêtes aident à soutenir toutes les formes de vie sous les vagues. Et en produisant l’oxygène que tu respires, elles t’aident aussi à survivre!

Amorces de discussion

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?

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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