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Projet en classe sur les otolithes

Explication du projet, matériel et étapes pour l'échantillonnage biologique, la détermination de l'âge et l'analyse des données.

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Aperçu du projet

Ce projet scientifique sur les otolithes est axé sur l'analyse d'un groupe de poissons et le calcul de leur taux de croissance. Il s'adresse aux élèves du secondaire ou à des élèves préparant une activité pour une expo-sciences. Les compétences utilisées dans le cadre de ce projet comprennent :

  • la biologie pratique
  • la collecte de données
  • l'interprétation de données
  • les techniques informatiques

Ce type d'activité met les élèves en présence de tout un éventail d'activités scientifiques et représente une des réalités d'un biologiste spécialisé dans l'étude des poissons.

Matériel pour le projet

Pour ce projet, vous aurez besoin des fournitures suivantes :

  • au moins une balance
  • argile et huile végétale
  • gants médicaux en latex (facultatifs)
  • planches de mesure et règles à mesurer
  • couteaux à poisson et pinces pour le retrait des otolithes
  • microscope(s) à dissection pour la détermination de l'âge
  • environ 30 poissons de tailles variées, entiers ou éviscérés (vidés)
  • programme informatique produisant des graphiques ou diagrammes simples
    • sinon, vous pouvez utiliser du papier quadrillé

S'il est trop couteux d'acheter des poissons entiers, vous pouvez utiliser les têtes seulement. Les transformateurs de poisson et les poissonniers gardent souvent volontiers des têtes de poisson, qu'ils fournissent gratuitement aux professeurs s'ils sont prévenus suffisamment tôt.

Échantillonnage biologique

Pour l'échantillonnage biologique, demandez aux élèves de travailler en équipes de 2. Demandez-leur ensuite de :

  • peser et mesurer chaque poisson ou tête de poisson (2 poissons ou têtes par équipe au minimum)
  • mesurer les longueurs de la pointe du museau à la fourche de la queue (ou à la pointe de la queue dans le cas des poissons dont la queue n'a pas de fourche)
    • si vous n'utilisez que les têtes, la longueur est mesurée de la pointe du museau à l'arrière de l'opercule des branchies
  • fendre chaque tête et prélever les otolithes

Cette activité devrait prendre environ 1 heure.

Vous pouvez garder les otolithes à sec jusqu'au prochain cours, ou s'il reste suffisamment de temps, vous pouvez procéder immédiatement à la détermination de l'âge.

Détermination de l'âge

Demandez aux élèves de travailler en équipes de 2 pour préparer les otolithes et déterminer l'âge du poisson.

Une fois son travail terminé, chaque élève se rend auprès des autres équipes pour examiner tous les otolithes préparés. Cette façon de procéder permet aux élèves de se familiariser avec un plus grand nombre d'otolithes et de préparations.

De retour à son poste de travail, chaque équipe doit réexaminer ses propres otolithes, et au besoin, revoir sa détermination des âges. Une fois satisfaite, l'équipe établit l'âge moyen de chaque paire d'otolithes (de chaque poisson). On procède de cette façon parce qu'il est possible que les 2 otolithes ne donnent pas le même âge.

Collecte de données

Au tableau, compilez les données des équipes en 3 colonnes. Dans chacune d'elles, inscrivez pour chaque poisson :

  • l'âge moyen
  • la longueur
  • le poids

Les données correspondant à un même poisson doivent toutes se trouver sur la même ligne.

Demandez à vos élèves de recopier les colonnes et les chiffres pour tous les poissons. Ces données serviront au prochain cours.

Cette activité devrait prendre environ 1 heure.

Analyse des données

Les données relatives à un poisson ne sont pas nécessairement représentatives d'un autre poisson. Il se peut même qu'elles soient inexactes. Cependant, quand vous examinez un nombre suffisant de poissons, la tendance générale est plus susceptible d'être correcte.

Chaque élève saisit les données dans le programme informatique de tableur ou de diagramme, de la manière dont elles sont présentées sur le tableau, c'est-à-dire :

  • 1 ligne par poisson
  • 3 colonnes, 1 pour chacun des éléments suivants :
  • la longueur
  • le poids
  • l'âge

En utilisant le programme de tableur ou du papier quadrillé, préparez les graphiques, y compris :

  • la longueur du poisson par rapport à son poids
  • la longueur calculée du poisson par rapport à son poids calculé
  • le poids du poisson par rapport à son âge
  • la longueur du poisson par rapport à son âge

Intégrez des régressions (linéaires ou exponentielles) par le tableur à chacun des graphiques. À défaut de programme informatique, tracez-les sous forme de lignes dans les graphiques sur papier. Demandez ensuite aux élèves d'interpréter les résultats.

Graphique du poids par rapport à la longueur

Graphique du poids par rapport à la longueur

Graphique du poids calculé par rapport à la longueur calculée

Graphique du poids calculé par rapport à la longueur calculée

Graphique du poids par rapport à l'âge

Graphique du poids par rapport à l'âge

Graphique de la longueur par rapport à l'âge

Graphique de la longueur par rapport à l'âge

Interprétation des résultats

Le graphique des poids par rapport aux longueurs révèle que le poids du poisson augmente beaucoup plus rapidement que la longueur.

Le graphique des poids calculés par rapport aux longueurs calculées dénote une relation exponentielle (comme les taux d'intérêt bancaires).

La pente du graphique de longueur par rapport à l'âge indique le taux de croissance de l'échantillon de poisson.

Le tableur indique la valeur de la pente quand la régression est ajustée. Dans le cas contraire, vous pouvez calculer la pente comme étant :

  • la pente de la droite d'ajustement ou
  • (la plus grande longueur de la ligne moins la plus petite longueur de la ligne) divisée par (le plus grand âge de la ligne moins le plus petit âge de la ligne)

Ce taux de croissance représente la croissance moyenne annuelle prévue du poisson. Le fait que la ligne du taux de croissance en poids soit courbe indique que cette croissance est beaucoup plus rapide et qu'elle augmente de façon exponentielle par rapport à la croissance en longueur.

Questions à l'intention de vos élèves

Demandez à vos élèves de calculer la longueur prévue du poisson à un âge différent. Par exemple, s'ils calculent la longueur à 10 ans, ils doivent multiplier l'âge (10) par la pente et l'ajouter à la valeur des coordonnées à l'origine de la régression.

Vous pouvez également poser les questions suivantes à vos élèves :

  • Quelle serait la grandeur du poisson à 100 ans?
  • Pourquoi est-il dangereux de faire des prévisions au-delà de l'intervalle de données?

La bonne réponse est que la relation entre la longueur et l'âge pourrait changer à des âges non observés.

L'analyse des données de ce projet devrait durer environ 1 heure.

Liens connexes

  • Prélèvement d'otolithes et détermination de l'âge
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