Approvisionnement en eau des arbres

Objectifs d’apprentissage

À la fin de la leçon, les élèves comprendront comment fonctionnent les racines d’un arbre et comment l’eau monte des racines jusqu’aux feuilles.

Critères de réussite

• Je comprends comment l’eau circule dans les arbres.
• Je peux définir les termes « racines », « tige » et « nervures ».
• Je sais formuler des hypothèses et des observations dans le contexte d’une expérience scientifique.

Matériel requis

• Feuilles à longues tiges cueillies à même un arbre (une par élève ou équipe)
• Contenants de préférence hauts et minces, comme des verres, dans lesquels une feuille peut se tenir sans aide (un par élève ou équipe)
• Assez d’eau pour remplir les contenants au quart
• Colorant alimentaire de couleur foncée (rouge, bleu ou mauve – éviter le jaune ou le vert)
• Fiche d’observation (une par élève)

Réflexion

Discutez brièvement avec les élèves pour mesurer les connaissances du groupe.

• Les arbres sont-ils des organismes vivants? (Oui.) 
• De quoi ont besoin beaucoup d’organismes vivants pour survivre? (Oxygène et eau.) 
• Les arbres ont-ils besoin d’eau pour survivre? 
• Comment pensez-vous qu’ils obtiennent de l’eau?

Partez en promenade dans la nature avec les élèves. Trouvez une petite branche et plantez-la dans le sol, et demandez aux élèves de vous imiter. Puis, dites-leur de pousser leur petite branche pour la faire tomber. Ils devraient tous y arriver; demandez-leur pourquoi. Trouvez ensuite un ou des arbres et dites-leur de les pousser. Ils n’y arriveront pas. Posez-leur les questions suivantes : 

• Pourquoi l’arbre ne tombe-t-il pas? (Il a des racines.) 
• Pourquoi les arbres ont-ils des racines? (Ils ont besoin d’eau pour survivre, et les racines leur permettent d’absorber l’eau dans le sol. Elles servent aussi à les ancrer pour qu’ils ne tombent pas facilement.)

Retournez à l’intérieur. Montrez différentes images d’arbres aux racines exposées, ou regardez une vidéo expliquant comment l’eau est absorbée par les arbres, comme celle-ci [en anglais] :

Activité

L’activité peut être faite par les élèves (individuellement ou en petites équipes) ou par l’enseignant ou l’enseignante devant le groupe. Récoltez des feuilles avant la leçon. Cueillez-les directement dans un arbre; vous ne pourrez pas faire l’expérience avec des feuilles trouvées au sol. (Vous pouvez aussi demander à la classe d’en cueillir pendant une promenade.) Donnez une feuille à chaque élève ou équipe. Faites un retour sur ce que les élèves ont appris sur les arbres et leurs racines. 

• Comment pensez-vous que l’eau se rend des racines aux feuilles de l’arbre? 

Invitez les élèves à toucher la longue partie de la feuille qui ressemble à une branche et demandez-leur comment elle s’appelle (la tige). Laissez-les observer leur feuille. Remarquent-ils quelque chose de spécial? Attirez leur attention sur les lignes qui sillonnent la feuille et demandez-leur s’ils savent ce qu’elles sont. Dites-leur que ce sont des nervures. Savent-ils à quoi servent la tige et les nervures? Expliquez qu’elles permettent à l’arbre d’envoyer de l’eau dans ses feuilles.

Prenez un contenant d’eau (de préférence haut et mince) et ajoutez-y quelques gouttes de colorant alimentaire. Demandez aux élèves ce qui arrivera si vous mettez une feuille dans l’eau, et notez leurs hypothèses au tableau, sur un tableau de papier, dans un document Google Docs, etc. Placez une feuille dans le contenant de sorte que la tige soit submergée, mais pas la feuille elle-même. Observez la feuille pendant un moment (rien ne devrait se passer), puis précisez qu’il faudra attendre plusieurs jours pour obtenir des résultats. Posez la question suivante : 

• Pourquoi faut-il attendre plusieurs jours? (L’eau a besoin de temps pour être absorbée par la tige et se rendre aux nervures de la feuille.)

Remettez un contenant d’eau à chaque élève ou équipe et ajoutez-y du colorant alimentaire. Demandez au groupe de mettre les feuilles dans l’eau, puis placez les contenants en lieu sûr dans la classe. Dans les jours qui suivent, vérifiez régulièrement l’état des feuilles et prenez en note les observations des élèves. Après quelques jours, la tige et les nervures devraient prendre la couleur du colorant alimentaire.

Liens et consolidation

Après l’expérience, posez les questions suivantes : 

• Pourquoi les feuilles ont-elles pris la couleur du colorant alimentaire? 
• Dans les arbres à l’extérieur, les nervures des feuilles ont-elles une couleur particulière? Pourquoi pas?

Expliquez que les nervures des feuilles à l’extérieur n’ont pas de teinte spéciale parce que l’eau qu’elles contiennent est claire et propre.

• Si l’eau à l’extérieur était polluée, les arbres risqueraient-ils d’absorber la pollution? 
• Pourquoi ne faut-il pas que les arbres absorbent d’eau polluée?

Expliquez que beaucoup d’animaux et d’insectes, et même parfois des humains, mangent des feuilles et des plantes. Ainsi, une eau polluée constituerait un risque important pour la santé. En grand groupe, discutez des facteurs pouvant mener à la contamination de l’eau.

Évaluation

Demandez aux élèves de faire des dessins en couleurs pour illustrer l’évolution de la feuille au fil des jours. Par exemple, le premier jour, la tige pourrait être teintée, et le troisième jour, toute la feuille pourrait avoir changé de couleur. Les élèves devraient aussi être en mesure d’expliquer chaque jour, à l’oral ou par écrit, les raisons du changement de couleur et la façon dont l’eau se déplace dans les feuilles. Vous pourriez créer une fiche comme celle au Barre latérale des ressources pour recueillir leurs observations.

Modifications pour l’apprentissage en ligne

Si possible, préparez une plante empotée et une autre plante que vous aurez cueillie pour faire l’activité de réflexion sur les racines. Sinon, demandez simplement aux élèves de décrire ce qui arriverait s’ils tentaient de faire tomber une petite branche plantée dans le sol, puis un arbre. Pour l’expérience avec la feuille, faites une démonstration devant la classe et examinez les résultats en grand groupe plus tard, ou prenez tous les jours des photos que vous enverrez aux élèves.

Vous pourriez aussi préparer l’expérience à l’avance, de sorte à avoir plusieurs feuilles à différents stades de coloration à montrer le jour de la leçon. Pour ce faire, placez une feuille dans une eau colorée tous les jours pendant plusieurs jours avant la leçon. Après avoir expliqué aux élèves comment fonctionne l’expérience, demandez-leur de formuler des hypothèses et prenez-les en note.

Ensuite, montrez-leur une feuille qui est dans le colorant depuis une journée, puis deux journées, et ainsi de suite. Discutez de ce qui se produit dans la feuille et des raisons derrière ce phénomène. Vous pourriez aussi inviter les élèves à reproduire l’expérience à la maison, si c’est possible.

Activités supplémentaires

Voici une activité artistique que les élèves pourront faire après la leçon sur les arbres, les racines et les feuilles.

Imprimez un modèle d’arbre (choisir autant que possible un modèle avec des racines). Celui-ci peut être imprimé gratuitement : http://www.supercoloring.com/coloring-pages/bare-tree-1.

Tout d’abord, demandez aux élèves de tracer une ligne représentant le sol au-dessus des racines. Faites-leur ensuite colorier le tronc de l’arbre, l’arrière-plan et la partie sous la terre, en laissant les feuilles blanches. Puis, donnez-leur un paquet de cotons-tiges attachés ensemble et de la peinture. Dites-leur de tremper le paquet de cotons-tiges dans la peinture et de s’en servir comme tampon pour créer des feuilles.

Materials Needed:

• Paquets de cotons-tiges retenus par un élastique (un par élève)
• Modèles d’arbres blancs (un par élève)
• De quoi colorier (crayons de feutre, de bois, de cire, etc.)
• Peinture de différentes couleurs
• Exemple à montrer aux élèves (peut être trouvé en ligne) (facultatif)