RÉSUMÉ
Les élèves recueilleront et monteront des écailles de poissons, puis ils les utiliseront pour déterminer l'âge d'un poisson.
OBJECTIFS
1. Les élèves décriront la structure d'une écaille typique et comprendront comment l'étude des écailles peut servir à révéler l'âge d'un poisson.
2. Grâce à une discussion, les élèves seront amenés à comprendre les facteurs dans l'environnement qui influent sur la croissance des poissons.
APERÇU
Liens avec le programme-cadre : Sciences, 10e année, niveau avancé, unité obligatoire 3 : Les organismes et leur milieu interne
Lieu : salle de classe
Durée : 90 minutes
Termes clés : annuli, anneaux circulaires, cléithrum, foyer, otolithes, stries d'accroissement
RENSEIGNEMENTS À L'INTENTION DES ENSEIGNANTS
Il est particulièrement difficile, voire impossible, de déterminer l'âge et la longévité des poissons d'après une simple observation à l'état sauvage. Heureusement, chaque poisson garde un dossier permanent de son histoire dans certaines parties osseuses de son corps.
Lorsque le poisson croît, ses écailles doivent croître avec lui pour continuer de recouvrir son corps.
Si une écaille disparaît ou est perdue, une nouvelle la remplacera. Ce processus ressemble au mode de croissance d'un arbre; toutefois, si les arbres n'accumulent qu'un anneau par année, l'écaille d'un poisson peut acquérir de nombreux anneaux (deux, trois ou même 20) par année.
Le dénombrement des annuli ou anneaux circulaires constitue le fondement de la plupart des techniques visant à déterminer l'âge d'un poisson. En Ontario, où les changements saisonniers sont distincts, des zones circulaires bien distinctives se forment pendant les mois les plus froids de l'hiver. Le foyer est la première partie de l'écaille à se développer. Des stries d'accroissement se forment autour du foyer (elles ressemblent à des anneaux sombres) à mesure que le poisson croît. Plusieurs stries s'ajoutent à l'écaille chaque année, ce qui augmente la dimension de l'écaille.
Quand les conditions atmosphériques sont bonnes, comme vers la fin du printemps et pendant l'été, l'élévation de la température de l'eau et l'augmentation de la quantité de lumière disponible favorisent l'augmentation du métabolisme des poissons et des stries plus espacées se forment.
Quand les conditions atmosphériques sont plus rigoureuses, comme en hiver, le processus de croissance ralentit et les stries d'accroissement, si elles existent, se rapprochent. Elles ont parfois une apparence brisée ou fragmentée. L'ensemble de ces anneaux forme la zone appelée l'anneau circulaire, qui indique la fin de la croissance pour cette année. On peut donc calculer l'âge d'un poisson en comptant le nombre de ses anneaux circulaires.
Le calcul de l'âge des poissons permet aux scientifiques de mieux comprendre l'ensemble d'une population donnée. On peut déterminer le taux de croissance des poissons d'un lac ou d'un cours d'eau particulier et le comparer aux taux de croissance normaux ou prévus. Étant donné que le début de la maturité sexuelle chez un poisson tend à ralentir son taux de croissance, les scientifiques peuvent évaluer l'âge auquel une espèce atteint sa maturité sexuelle. (Les experts peuvent vérifier cette information pendant le frai.) Ces connaissances peuvent permettre d'élaborer des règlements de pêche afin de veiller à ce que des nombres suffisants de poissons puissent se reproduire au moins une fois par année avant d'être pêchés par des pêcheurs sportifs ou commerciaux.
Les populations de poissons soumises à l'influence des êtres humains révèlent souvent des répartitions d'âge caractéristiques. Une population de poissons victime de pêches excessives ou de prédation naturelle excessive comprendra moins de poissons plus âgés. Les jeunes poissons prédomineront et les poissons plus âgés qui resteront seront plus gros que ceux du même âge qui vivent dans un milieu plus calme. Si la situation se maintient, le nombre de jeunes poissons diminuera aussi étant donné que les poissons reproducteurs ont disparu. Si une population de poissons se compose principalement de poissons plus âgés, il est probable qu'on y pêche très peu ou que les aires de frai ou d'alevinage soient peu nombreuses.
Chaque espèce de poissons possède des écailles bien particulières. On peut donc facilement s'en servir comme preuve lorsque des actions sont intentées contre quelqu'un qui pêche avant ou après la saison de pêche, ou comme indice quand on essaie de déterminer quelles espèces de poissons un autre poisson mange.
Pour certains poissons, on peut déterminer leur âge avec plus d'exactitude en se servant d'autres parties de leur corps. Des anneaux de croissance annuelle se forment sur les vertèbres, les otolithes (petites «pierres» cannelées dans l'oreille), les rayons des nageoires pectorales, les épines des nageoires dorsales (chez le doré) et le cléithrum (la «joue») (chez le grand brochet).
MATÉRIEL
Acétate de la Feuille de renseignements de l'enseignant(e) pour chaque groupe; poissons avec des écailles intactes (voir la remarque ci-dessous); petit couteau; becher ou bocal; quelques gouttes de détergent; essuie-tout; lames de microscope; ruban de papier-cache; monture pour diapositives de 35 mm avec écran; microscope de dissection ou de 40 à 50 X (facultatif; voir la remarque ci-dessous).
Remarque : On peut prélever des écailles d'un poisson vivant et remettre sans danger le poisson en liberté; les écailles repousseront. On peut se procurer un poisson mort auprès de pêcheurs à la ligne ou dans une poissonnerie. Le processus de vieillissement est particulièrement évident chez le corégone, qu'on peut acheter avec ses écailles intactes.
Si des microscopes ne sont pas disponibles, on peut monter une écaille sur une diapositive de 35 mm et la projeter sur un écran. On peut se procurer les montures pour diapositive nécessaires à cette fin dans la plupart des magasins d'articles de photographie. On peut même tenir de grosses écailles (provenant d'une carpe ou d'un corégone) devant une fenêtre bien éclairée pour les étudier. On peut aussi étudier les écailles au moyen d'un lecteur de microfiches.
MARCHE À SUIVRE
1. Organisez une séance de remue-méninges sur les ressources ou les techniques qui pourraient être utilisées pour calculer l'âge d'un être humain. Expliquez pourquoi les tableaux âge-taille ne constituent pas une méthode sûre pour le calcul de l'âge.
2. Expliquez aux élèves que certains organismes vivants gardent un dossier de leur âge dans certaines parties de leur corps (par exemple : les anneaux d'un arbre dans une coupe transversale; les anneaux de cément dans les coupes transversales des dents de certains mammifères; et les zones annulaires dans certaines parties rigides des poissons). Les taux de croissance de ces structures se modifient à la suite de changements annuels dans l'environnement de l'organisme.
3. Demandez aux élèves de dresser la liste des fluctuations environnementales annuelles qui pourraient influer sur le mode de croissance d'un poisson. Par exemple : température de l'eau plus élevée l'été, moins de lumière en hiver, augmentation de l'activité biologique en été (ce qui entraîne une augmentation d'aliments), etc. Demandez aux élèves, quand ils auront terminé leur liste, d'essayer de déterminer la saison où un poisson croît le plus.
4. Préparez un acétate de l'écaille qui se trouve sur la Feuille de renseignements de l'enseignant(e) et demandez aux élèves de noter l'emplacement du foyer de l'écaille, des stries d'accroissement et des anneaux circulaires. Servez-vous de la partie élargie de l'écaille pour souligner le fait que l'annulus est le résultat d'une croissance lente pendant l'hiver. Il devrait être évident que l'écaille illustrée représente un poisson âgé de huit ans et demi.
5. Répartissez les élèves en groupes et confiez un poisson à chaque groupe. Demandez à chaque groupe d'observer le poisson et d'énumérer les parties externes de son corps qui sont rigides et peuvent donc révéler son âge.
6. Demandez aux élèves de gratter quelques écailles d'une partie appropriée du poisson au moyen de petits couteaux. Voir le diagramme de la page précédente.
7. Demandez à quelques élèves de chaque groupe de tremper les écailles dans un petit bocal ou un becher rempli d'eau chaude additionnée de quelques gouttes de détergent. S'ils agitent l'eau vigoureusement, ils peuvent enlever la plus grande partie du mucus et des autres substances déposées sur les écailles. Pendant ce temps, demandez aux autres élèves du groupe de mesurer le poisson de son museau à la fourche de sa queue.
8. Demandez aux élèves de retirer les écailles de l'eau et de les essuyer doucement avec un essuie-tout. Enseignez aux élèves à monter une écaille à des fins d'observation : placez-la entre deux lames de microscope et mettez du ruban de papier-cache à chaque extrémité des lames pour aplatir l'écaille et la garder en place.
9. Une fois que l'écaille est préparée et placée sur la lame, demandez aux élèves de l'étudier au microscope.
10. Demandez aux élèves de faire un dessin de l'écaille, de nommer les structures visibles et de calculer l'âge du poisson en comptant ses annuli. Remarque : Il arrive parfois qu'un faux annulus se forme en raison d'un manque de nourriture, de températures élevées ou de niveaux réduits d'oxygène. On peut habituellement l'identifier parce que les stries d'accroissement se rapprochent très rapidement. Les stries d'un annulus véritable se rapprochent graduellement et semblent se chevaucher. Évitez d'utiliser des écailles régénérées car celles-ci ont habituellement un foyer très large et ne donnent pas une bonne indication de l'âge.
11. Si les écailles proviennent de la même espèce de poisson, demandez aux élèves d'échanger leurs données sur l'âge et la longueur du poisson et de préparer un graphique âge-longueur de l'espèce. Il faut au moins 20 poissons pour constituer un bon graphique.
12. Demandez aux élèves d'imaginer comment les biologistes des pêches se servent des données recueillies sur l'âge des poissons pour mieux gérer les pêches.
ÉVALUATION
Obtenez une autre écaille de poisson et évaluez l'habileté des élèves à calculer l'âge du poisson et à identifier les parties suivantes : foyer, strie d'accroissement et annulus. Demandez-leur de décrire une façon dont les biologistes des pêches peuvent utiliser ce genre de renseignements.
ÉLÉMENTS COMPLÉMENTAIRES
1. Comparez les anneaux de croissance annuelle d'un arbre avec les anneaux de croissance d'une écaille de poisson. Demandez aux élèves de découvrir comment les scientifiques peuvent calculer l'âge d'autres organismes vivants.
2. Obtenez des écailles de plusieurs espèces différentes de poissons et demandez aux élèves de les distinguer. De quelle façon les écailles sont-elles différentes les unes des autres? Quelles sont leurs similitudes?
3. Communiquez avec le bureau de district le plus près du ministère des Richesses naturelles et demandez au personnel si la Section des pêches et de la faune, l'unité d'évaluation des pêches ou l'unité de la recherche possède de vieilles écailles de poissons montées sur des diapositives, provenant d'anciennes enquêtes sur des lacs, qu'elle serait prête à donner à votre classe. Demandez aux élèves de calculer l'âge des écailles et de comparer leurs résultats. Il se peut que ces échantillons d'écailles ne soient pas disponibles partout dans la province.
RÉFÉRENCE
Nielsen, L.A. et D.L. Johnson. Fisheries Techniques. Blacksburg, Virginia, American Fisheries Society, 1985.