Mouvements

concepts en bref / déplacement des animaux / formulation par cycle / observations par cycle

1. concepts généraux sur le mouvement en bref

Une expression du travail du vivant souvent prise comme caractéristique des êtres vivants est le mouvement. "C'est un être vivant parce qu'il bouge". Ce qui ne veut pas dire bien sûr qu'un organisme immobile n'est pas vivant, c'est d'ailleurs surtout un problème d'échelle.
Le mouvement ne fait pas uniquement partie du travail de relation, même si l'on considère la locomotion d'un animal, car selon la finalité biologique il peut être plutôt intégré à un travail de nutrition (recherche de nourriture par exemple ou circulation du sang ou de la sève) ou, à un travail de reproduction (recherche d'un partenaire sexuel ou déplacement d'un gamète). Il ne faut donc pas hésiter à parler du déplacement pour quelque chose (ou de l'adaptation à): les oiseaux migrent pour chercher des conditions plus favorables de disponibilité de nourriture..., les sabots des ongulés ont une forme très efficace pour une course rapide sur une surface dure..., la forme en fuseau d'un dauphin ou d'un poisson est particulièrement adaptée à la nage...
Remarque:
Une finalité très anthropomorphique souvent citée est le jeu : les biologistes citent souvent les jeux des mammifères pour lesquels la maturation du système nerveux est lente et se poursuit longtemps après la naissance, mais certains considèrent le jeu chez de nombreux vertébrés (voir par exemple dans la Hulotte : les jeux des chocards à bec jaune (n°50, p 33-39), des petits faucons pèlerins (n°46/47, p30) ou d'une hermine (n°24, p16-17)). Les interprétations habituelles sont la libération d'un excès d'énergie, l'entraînement et le pré-exercice, mais l'interprétation désormais en vogue (qui va avec l'évolution sociale) se fonde sur la liberté (au sens de non détermination) et la gratuité (au sens de non production, de non rentabilité) : on parle ainsi volontiers du jeu comme permettant l'établissement du lien social. Cette terminologie a le gros défaut de mélanger le comportement animal (éthologie) et la psychologie humaine qui, pour des raisons philosophiques, me semblent devoir être séparées. Je ne crois pas qu'il faille aller chercher dans le monde animal des justifications aux comportements humains. Par contre il est clair que l'homme n'a que sa raison et ses sens pour comprendre le monde animal, dont il participe (j'avais essayé pour les élèves de seconde de montrer comment je vois cette séparation dans l'homme et le kangourou). Pour un approfondissement consultez par exemple les articles "Le jeu des animaux" et surtout "Le jeu chez l'enfant" dans l'Enyclopédia universalis par exemple.

a. vocabulaire

Un peu de vocabulaire afin de fixer le domaine d'utilisation de chaque mot et pouvoir ainsi exprimer les concepts :

le mouvement est au sens propre "un changement de position dans l'espace en fonction du temps, par rapport à un système de référence" (Petit Robert, 1984) : on peut alors définir, au sein d'un repère d'observation, un état initial et un état final qui doivent être différents (les plantes présentent des mouvements à l'intérieur de leurs cellules, entre leurs cellules au sein de l'organisme mais aussi des mouvements d'ensemble de certains organes comme les vrilles qui sont souvent des feuilles modifiées capables de s'enrouler autour d'un support).
le moteur est ce qui engendre le mouvement (le moteur de la course de l'homme est le muscle qui réalise la contraction musculaire ; le moteur du déplacement d'une bactérie comme Escherichia coli est le flagelle qui est animé d'une rotation extrêmement rapide) ; il est évident qu'en biologie les moteurs ne sont que des causes secondes et non des causes premières; ce qui fait que l'on peut toujours trouver un moteur du moteur; le terme de moteur étant basé sur une analogie mécanique, en biologie (biomécanique) on se contentera de parler du moteur comme structure génératrice du mouvement; les aspects énergétiques (disponibilité métabolique de la source d'énergie), même nécessaires, sortent alors de la définition, et sont considérées comme des moyens, tout comme la commande motrice et son intégration.
la mobilité est un caractère (pour un individu) ou la propriété (pour une structure) de ce qui peut se mouvoir ou être mû (un être vivant est souvent doué de mobilité)
un mobile étant un corps qui peut se mouvoir ou être mû (les êtres vivants sont souvent mobiles mais parfois immobiles)
la motilité est la faculté de se mouvoir et doit donc être réservée aux individus (les animaux sont des êtres vivants motiles, au moins pendant une période de leur développement ; par contre on devrait prendre soin de dire structure mobile (qui confère la motilité ou mobilité de l'organisme) et non motile (qui a la faculté de se mouvoir), même si, considéré du point de vue de la structure, l'usage en est possible, malgré le fait qu'il revient à individuer la structure)
la motricité est l'ensemble des fonctions assurant les mouvements (l'étude de la motricité musculaire comprend aussi bien celle de la circulation, la respiration, la contraction musculaire, le métabolisme du muscle au sens large....)
se mouvoir se dit de la capacité à se déplacer, c'est-à-dire changer de place et donc d'effectuer un mouvement
la locomotion est un nom plus récent est désigne aussi l'action de se mouvoir pour un être vivant.

b. concepts

Selon l'échelle d'observation (et donc le repère d'espace et de temps) un corps peut sembler immobile ou mobile : à l'échelle de l'écosystème côtier une moule est immobile une fois fixée à son support ; à l'échelle du rocher, la moule est capable de se déplacer grâce à son byssus.
A l'échelle cellulaire, les structures et mécanismes générant les mouvements ont une uniformité étonnante (la distinction la plus prisée actuellement étant celle que l'on peut faire entre une cellule procaryote et une cellule eucaryote).
A l'échelle des organes et surtout des organismes, les modalités des mouvements sont très nombreuses, ce que l'on peut mettre en rapport avec la diversité des finalités biologiques des mouvements ainsi que des milieux de vie.

En terme de finalité biologique, je ne suis pas sûr que la distinction classique entre mouvement actif (se mouvoir) et mouvement passif (être mû) reflète autre chose qu'une différence d'échelle. Le déplacement du pollen par le vent (pollinisation anémophile) est l'utilisation d'une caractéristique du milieu (le vent) et de caractéristiques de la structure vivante (le pollen, extrêmement léger) pour réaliser une certaine finalité biologique qui est la pollinisation d'individus éloignés. Il est vain de parler de la "volonté" du grain de pollen mais il est légitime de parler du "déplacement anémophile" de celui-ci. Il n'y a pas plus ni moins de finalité biologique dans le déplacement d'un pigeon. Les mécanismes (moyens pour atteindre le but ?) sont par contre différents en ce qui concerne l'énergie dépensée notamment : l'un est un "vol plané", l'autre est généralement un "vol battu".

Comme pour tous les systèmes vivants (si vous désirer approfondir, vous pouvez consulter les pages sur les modèles) on peut utiliser la distinction entre modèle externe et interne. Le modèle externe décrit le mouvement de l'organisme à partir des observations globales de celui-ci alors que le modèle interne s'efforce d'atteindre les mécanismes internes déterminant le mouvement. Comme j'ai essayé de la montrer à l'occasion des études de physiologie du cours de terminale, notamment sur la pression artérielle (introduction), on peut présenter la physiologie sous un double aspect : le travail du vivant est à la fois une réponse adaptative de l'organisme au milieu (travail social, externe) et une expression de déterminismes internes (capacité au travail, travail interne). Cette distinction est à mon avis éclairante même pour une formulation simple.

c. modèles externes

Du côté des modèles externes on trouve la description cinématique des déplacements mais aussi les études de biophysiques reliant les principaux paramètres du mouvement d'un organismes aux composantes du milieu.
Du point de vue cinématique (partie de la mécanique qui étudie les mouvements des systèmes matériels), les mouvements sont définis, du moins en cinématique classique (où l'on définit un solide invariable et un temps), sont définis donc par une trajectoire, une vitesse et une accélération (ou plusieurs, ce ce ne sont pas des mouvements uniformes) et une durée. Les mouvements élémentaires étant des translations, des rotations. Les mouvements complexes sont définis par des outils mathématiques (torseurs).
Du point de vue énergétique le mouvement actif est la résultante de la conversion de l'énergie chimique en énergie mécanique: le rendement énergétique ne dépasse guère 25%, les 75% de l'énergie chimique consommée étant évacués sous forme de chaleur (l'activité musculaire produit beaucoup de chaleur).

Remarques sur la contraction musculaire (d'après Schmidt-Nielsen)
La force développée par les muscles est absolument indépendante de leur longueur mais dépend directement de leur section. La force maximale développée par des muscles (lisses ou striés) composés de filaments d'actine et de myosine que l'on retrouve chez les vertébrés et le plupart des invertébrés est de l'ordre de 40 à 50 N.cm-2. Lorsque l'on voit une fourmi soulever une masse plus lourde qu'elle on peut estimer que ses muscles sont plus puissants que ceux de l'homme, ce qui est faux dans l'absolu mais vrai relativement à la taille. Le volume de l'animal est proportionnel à la puissance cubique de sa taille. La section transversale d'un muscle est par contre proportionnelle au carré de sa taille. Lorsque l'on compare la force exercée chez deux animaux de même forme mais de taille par exemple divisée par 200 (homme-fourmi), le volume est divisé par 8.000.000 (200x200x200), alors que la section du muscle n'est divisée que par 40.000 (200x200) ce qui fait une force qui apparaît 200 fois plus importante, relativement (au volume de l'animal). Plus la taille d'un animal augmente, plus sa force relative (ramenée à l'unité de masse corporelle) diminue.
A l'inverse de la force maximale qui ne dépend que de la section, le travail fourni (produit de la force par la distance) dépend par contre directement de la longueur du muscle.
Au total le travail possible d'un muscle est directement proportionnel à son volume (produit de sa section par sa longeur, en le supposant de forme globalement cylindrique).
La puissance est déterminée par le travail par unité de temps, ce qui revient à faire le produit de la force par la vitesse de contraction. On peut dire approximativement qu'un muscle rapide développe plus de puissance qu'un muscle lent. Or la vitesse de contraction est souvent dépendante du métabolisme de l'animal et inversement proportionnel à la taille (plus l'animal est petit, plus ses muscles sont rapides).
Les muscles adducteurs des Bivalves sont composés à la fois de fibres lisses et de fibres striées. C'est la partie striée, seule présente dans les muscles rétracteurs du byssus de la moule par exemple, qui semble être capable de rester contractée de façon continue sans nouvelle stimulation nerveuse (il s'agit d'une tétanie particulière nommée catch dont le mécanisme précis n'est pas encore éclairci).
Les muscles striés de la pince de crabe sont aussi intéressants par leur disposition en plume (obliquement de part et d'autre d'un axe central) qui leur permet de se contracter dans le volume restreint délimité par la carapace non extensible. Cette disposition se retrouve sur d'autres muscles de vertébrés.

Quelques éléments de mécanique sur les caractéristiques (qualifiées souvent de contraintes) des différents milieux:

l'eau est un milieu plus dense (on dit parfois lourd de façon inadéquate) et surtout plus visqueux que l'air. Les forces nécessaires au déplacement du milieu (pour la respiration) qui font référence à la densité sont plutôt ici les forces nécessaires au déplacement d'un corps dans le milieu et donc en relation avec la viscosité. C'est la viscosité de l'eau (forces tendant à s'opposer à la déformation de la masse d'eau dans une direction donnée) qui est responsable de la poussée qui permet à un poisson de nager par ondulations par exemple. Pour des organismes de petite taille les forces de viscosité (tension de viscosité) sont de loin les plus importantes pour expliquer son déplacement. Pour un organisme de grande taille, la nage repose plus sur l'utilisation de l'eau comme milieu portant, le déplacement des masses d'eau et surtout l'inertie des masses d'eau déplacées. La densité de l'eau étant plus voisine de celle de l'organisme que l'air, les problèmes de maintien dans le milieu sont par contre facilement résolus. La flottabilité d'un organisme peut ainsi être réalisé grâce à des mécanismes lui permettant de modifier sa densité à volonté (réserves de graisses, vessies natatoires pleines de gaz....). La vitesse de déplacement dans l'eau est surtout limitée par les frottements importants entre l'organisme et l'eau, ce qui nécessite une dépense d'énergie très forte, malgré la forme hydrodynamique (qui tend à réduire les frottements) de nombreux organismes aquatiques de grande taille.
l'air est un milieu de faible densité (on dit parfois léger de façon inadéquate) et de faible viscosité. Si le déplacement dans l'air est facile, demande peu d'énergie, la portance de l'air est par contre faible ce qui nécessite d'augmenter la surface spécifique (surface rapportée à la masse). La poussée, force exercée sur le corps en mouvement dans l'air, par les masses d'air déplacées, dépend beaucoup de la taille de l'organisme. Elle est très faible pour des organismes de petite taille qui ont du mal à ne pas être le jouet des caprices du vent (qui lui, ne correspond jamais à des forces néglgeables, les événements récents en France et familiers à d'autres pays, en sont les témoins). La poussée est par contre plus importante pour des organismes de grande taille déplacant de grosses masses d'air. Les forces de frottement dans l'air peuvent paraître négligeables à faible vitesse mais elles deviennent vite prépondérantes lors d'un vol en piqué ou d'un vol au long cours d'un oiseau migrateur. Elles ne sont pas non plus négligeables pour un animal qui court à vitesse élevée.
Il est important de noter que la plupart des organismes "aériens", qui se déplacent dans l'air, se posent à un moment ou à un autre sur un substrat solide et présentent donc d'autres modes de locomotion éventuellement.
le milieu terrestre est varié : la déplacement terrestre le plus courant est celui d'un organisme à la surface de la terre; dans ce cas la locomotion varie en fonction de la cohésion du substrat qui permet de développer une force de réaction à la gravité exercée par les organismes en contact avec le substrat (elle permet aussi d'emmagasiner de l'énergie élastique dans des structures dites élastiques): mais aussi de diminuer les forces de frottements qui sont assez faibles sur des substrats durs mais très fortes sur de la vase par exemple; l'essentiel du travail fourni par l'organisme est celui exercé sur ses propres structures; mais on peut aussi considérer les organismes fouisseurs ou les innombrables organismes qui vivent fixés sur d'autres organismes aériens ou aquatiques...

d. modèles internes

Du côté des modèles internes, on trouve d'abord la description du fonctionnement intégré des structures mobiles mais on peut aussi étudier de cette façon les relations de mobilité entre organismes au sein de l'écosystème en tenant compte des diverses finalités individuelles et de leur interactions.

Bref panorama des mouvements au sein du monde vivant :

Les bactéries ne semblent pas avoir de mouvements internes de structures dans leur cytoplasme : pas de vésicules en transit, pas de division d'organites, inexistants... mais, il est cependant certain que l'on ne peut concevoir de métabolisme sans flux moléculaire, ce qui se traduit au moins par des mécanismes de diffusion. Si les protéines membranaires ne se renouvellent peut-être pas (vite ?) , lors de la croissance nécessaire à la phase préparatoire à une division par scissiparité, il y a bien expression-traduction du génome et donc des mouvements moléculaires qui se traduisent pas des mouvements cellulaires comme l'élongation ou le rétrecissement de la zone de scission. Par contre on n'a pas trouvé chez les bactéries de protéines voisines de l'actine ou de la myosine des eucaryotes.
De plus, de nombreuses bactéries sont capables de se déplacer au moyen de flagelles (le flagelle bactérien ne cesse d'être étudié: il semble que sa rotation extrêmmement rapide de plusieurs dizaines de milliers de tours par minute soit obtenue grâce à un rotor constitué par une molécule d'ATP synthase qui utilise le flux protonique transmembranaire pour réaliser sa rotation rapide) ou par glissement.
Les unicellulaires sont doués tout d'abord de mouvements intracytoplasmiques extrêmement riches : traffic des vésicules de transition du reticulum lisse vers le golgi, et des vésicules golgiennes du golgi vers la membrane cytoplasmique ; ces mouvements sont réalisés grâce à des molécules motrices (dynéine(des cils et flagelles) et myosine (des muscles) par exemple qui convertissent de l'énergie chimique en énergie mécanique), à des molécules polymérisables comme les microtubules, ainsi qu'à un réseau de guides (microfilaments) qui structurent le cytoplasme et forme le cytosquelette. Les phénomènes de mouvements intracellulaires sont facilement observables au microscope dans une classe : la vacuole contractile de la paramécie ou le mouvement de "cyclose" des chloroplastes de l'Elodée par exemple.
Les unicellulaires sont aussi doués de mouvements cellulaires au sein de leur milieu grâce à des structures complexes comme les flagelles ou les cils (composés d'un axe de microtubules très ordonnés au sein d'une expansion cytoplasmique plus ou moins rigidifiée dont le battement peut être synchronisé entre flagelles ou cils voisins), mais aussi à l'émission de pseudopodes (expansion cytoplasmiques déformables dont les mécanismes d'émission-rétraction utilisent aussi des microtubules cytoplasmiques associés à des filaments du cytosquelette). D'une façon très générale, tous les mouvements des cellules par déformation - mouvements qualifiés d'amoeboïdes par référence aux amibes (Amoeba protens, étant l'amibe commune des intestins humains par exemple) - qu'ils donnent une impression de glissement, de reptation ou de roulement, semblent basés sur des mécanismes identiques de déformation du cytoplasme réalisés grâce aux cytosquelette et aux microtubules.
Les champignons, bien que munis d'une paroi (chitineuse et donc souple) qui s'oppose partiellement à la déformation cellulaire, sont capables de coloniser de très grands volumes de substrat en étalant leur mycélium (filament qui constitue la forme la plus habituelle de la structure pluricellulaire des champignons). Les phénomènes de croissance, bien qu'assez lents, n'en sont pas moins très performants, voir par exemple la vitesse de croissance d'un "chapeau" (carpophore) d'une champignon de sous-bois ! Certains champignons possédent des phases unicellulaires flagellés lors de la reproduction sexuée (gamète ou cellule sexuelle mobile).
Les plantes, bien que munis d'une paroi (cellulosique) - qui devient assez rigide par imprégnation de substances comme la lignigne, après avoir été souple, lorsqu'elle n'est composée que de cellulose et de pectines - sont, elles aussi, capables de phénomènes de croissance très rapides (plantes annuelles par exemple dont l'appareil végétatif pousse en quelques semaines) et l'on connaît aussi les mouvements classiques d'enroulement des tiges (plantes volubiles comme le houblon) ou des feuilles (vrilles du pois ou de la vigne par exemple) autour de support. D'une façon générale on distingue chez les plantes les nasties (flexions d'organes déterminées par la structure anatomique de l'organe lui-même et non par une différence dans le milieu; un exemple type : l'ouverture ou la fermeture de fleurs), les tropismes (réactions d'orientation des organes dues à des inégalités de croissance entre différentes parties du végétal et liées à une anisotropie du milieu, c'est-à-dire une différence de valeur d'un paramètre du milieu entre différents points de la plante ; l'exemple classique est le phototropisme, mécanisme d'orientation de la fleur de tournesol par exemple en fonction des mouvements relatifs du soleil au cours de la journée) et enfin les tactismes (déplacement de l'organisme entier). Les tactismes sont très limités chez les végétaux à l'échelle de l'organisme et de son milieu immédiat (en fait seules les gamètes, souvent flagellés dans de nombreux groupes, ou les structures qui les comportent comme le grain de pollen, ont des véritables déplacements importants), par contre la colonisation des milieux et la répartition des espèces en fonction des conditions du milieu montrent de véritable déplacements orientés à l'échelle de quelques générations, souvent obtenues par multiplication asexuée.
A l'échelle de l'organisme il existe d'autres mouvements comme les mouvements de circulation des fluides au sein du végétal : sèves (brute dans des vaisseaux constitués de cellules mortes ; élaborée à travers le cytoplasme de cellules vivantes) ou gaz (dans les espaces lacunaires entre les cellules).
Les animaux sont sans doute les organismes doués de mouvements les plus riches : locomotion rapide dans tous les milieux (eau, air, terre) tout en ayant des mouvements cellulaires internes au moins aussi riches que les autres groupes d'organismes (circulation sanguine et lymphatique, péristaltisme digestif, mouvements ciliaires des épithéliums des voies respiratoies ou des trompes chez la femme...). Les mécanismes de locomotion sont tous basés sur la contraction musculaire réalisée grâce à des structures protéiques contractiles de type myosine-actine.

2. le déplacement des animaux

Etudier le déplacement pour lui-même n'a pas beaucoup de sens en primaire et il est certes préférable de relier le déplacement à un travail (nutrition, relation-défense, ou reproduction).
Les mouvements de l'homme ont déjà été étudiés dans le chapitre "je peux bouger"; l'accent notamment a été mis sur l'unité entre les différents éléments nécessaires au mouvement musculaire : muscles (et tendons), squelette articulé et système nerveux (de commande et de perception).

Par milieu, à partir d'exemples et en partant de ce que l'enfant peut le plus facilement imaginer par référence à son corps, on peut étudier différents modes de déplacement: marche, course, saut, reptation, fouissement, nage, vol.

Sources:
* La Hulotte voir par exemple:

sur le vol des oiseaux :
acrobaties aériennes (de l'autour: n°27, du chocard: n°50, du faucon pélerin : n°45), le balbuzard fluviatile: n°42/43, le busard saint-martin n°20, la buse variable n°27, 40 et 41, le butor étoilé n°30, le faucon crécerelle n°31, le faucon pélerin n°42/43 et 46/47, le grand corbeau, le corbeau freux, et la corneille noire n°50, le coucou gris n°38 et 39, l e baron gris (busard cendré) n°63, l'adaptation de l'hirondelle à la vitesse n°42/43 et 67 ou ses sorties alimentaires pendant son temps de couvaison n°62, ou ses migrations n°6, les acrobaties de la sitelle n°8, le martinet n°13, les pics n°11, la pie n°16, voir aussi les migrations (n°6 et 70 (hirondelles), 13 (libellules), 18 (foulque), 24 (oies cendrées), 38-39 (coucou), 50 (corneille mantelée), 57 (grues), 67 (héron cendré)), la grue et la cicogne n°56
sur la nage:
des poissons : la chasse du brochet n°30, ou la nage des canards n° 18 ou d'autres oiseaux aquatiques n°27: la foulque n° 18, la grèbe huppée n°71 et 72; ou encore de reptiles comme la tortue d'eau douce n°75; et d'amphibiens : la grenouille rousse n°19; enfin la "nage" d'invertébrés comme le gyrin n°21 ou la notonecte n°21
sur les mammifères :
la chasse de la belette n°41, le chat n°24, de la loutre n°18, du renard n°31 et 33/34, du sanglier n°31, du chat sauvage n°12 et 41, les acrobaties de l'écureuil n°36/37, voir aussi l'index à empreintes, la course du lièvre n°15, les deux façons de courir des petits rongeurs n°27, les 4 rongeurs qui montent le mieux aux arbres n°18, la fuite du chevreuil n°66, le hérisson n°77
sur d'autres vertébrés :
les bonds du crapaud accoucheur n°53 , la marche sur l'eau du cincle n°10, les deux façons de marcher des petits oiseaux n°27
et d'invertébrés:
chasse de la larve de dytique et de la nèpe n°21, de la larve de libellule n°13 et 21, de l'araignée Pholcus n°54, de la chrysope n°19, la marche sur l'eau du gerris ou du gyrin n°21

* Collection : "L'éveil par les activités scientifiques" dirigée par Raymond Tavernier, Bordas, 1975: "Les animaux, les élevages",Guide du maître (les animaux se déplacent : p 167-195)

fiches de 2ème niveau : 1.1 (des traces sur le sable); 1.2; 2 (marche du cheval); 3 (marche du chien); 4 (saut de l'homme); 5 (saut de la grenouille); 6.1 (comment sautent-ils ?); 6.2; 7 (le kangourou se déplace)
fiches de 3ème niveau : 4.1 et 4.2 (les membres postérieurs); 5.1 et 5.2 (les membres antérieurs); 6 (ailes); 10.1, 10.2 et 10.3 (les migrations des oiseaux)

* Enseigner la biologie et la géologie à l'école élémentaire, Guide des professeurs des écoles, I.U.F.M., R. TAVERNIER, Larousse-Bordas, 1996 (Chapitre 3 : les êtres vivants se déplacent, p 233-278);

* Le Moniteur des sciences, Bernadette Bornancin, cycle 3, "le monde vivant", niveaux 1, 2 et 3, (fichiers d'expériences 1 et 2 et fichier ressources), Nathan, 1998; un sujet un peu délaissé et surtout des fiches vraiment pas convaincantes

Les compléments qui suivent sont des informations pour le maître et n'ont pas pour but d'être utilisées directement pour des séances.

La marche du chien

marche à 4 pattes (quadrupède, c'est un vertébré tétrapode) sans intervention directe de la queue, une patte (les trois autres restant au sol) puis deux pattes (l'animal reste en équilibre sur deux pattes, une de chaque côté) sont soulevées en même temps alternativement ; marche sur les doigts (digitigrade)

* observation très difficile sans un support graphique, même à partir d'un animal vivant ou d'un film
* la notion d'équilibre peut aussi être acquise plus facilement avec des modèles déformables en caoutchouc que l'on plie à volonté
* le travail sur les traces-empreintes est très intéressant car il permet de voir où se situe le poids du corps de l'animal à un moment donné (équilibre) et quelles parties de la patte reposent au sol (marche digitigrade).
* le travail de mime permet de comprendre la notion d'équilibre mais aussi celle de coordination.
* pour un cycle 2 ou 3 on peut même aller jusqu'à un travail d'anatomie comparée sur la position de chaque segment et articulation. On prendra garde à la position de l'articulation de la cheville placée très haut chez le chien et que les enfants ont tendance à confondre avec le genou.
* on peut aussi faire un travail de mesure de la vitesse de déplacement du chien (estimation de la longeur d'une foulée)
* ce peut être un excellent exercice d'évaluation que de demander un dessin d'un chien au repos (4 pattes reposant au sol) et lors de la marche (l'aspect dynamique du dessin peut aussi tenir compte de la position de la tête et de la queue qui ne sont pas forcément quelconques).

"film" dessiné Tavernier, 1996, p241

fiche du maître, Tavernier 1975, p168-169 et fiches de l'élève : 2ème niveau 1.1,1.2, 3

de la course du chien au galop du cheval ou du lévrier en passant par la course bondissante des antilopes
Lors de la course une bonne partie du travail est du à la montée et à la descente du centre de gravité à chaque foulée. Un moyen pour ne pas trop perdre d'énergie cinétique lors de ces mouvements est de la stocker sous forme élastique (rebond).Ce travail est bien sûr augmenté lors d'une course en montée (voir généralités ci-dessus, le travail est presque doublé pour un chien qui doit courir sur un plan incliné de 15°). De plus, le travail d'allongement et de retrait de chaque membre est nettement plus important que dans la marche car il se fait avec une plus forte accélération (en phase d'avancée) et de décélération (en phase de retrait). Les frottements contre un sol ferme sont négligeables à l'inverse des frottements sur un sol meuble (sable par exemple). Les frottements contre l'air sont assez importants à vitesse élevée (pour un lévrier mais pas pour un caniche !). Lors d'un galop ou d'une course bondissante, le travail des membres est identique à celui de la course.	Le galop est défini comme une course basculée à trois temps; il se décompose en: - poser du postérieur gauche; - poser simultané du postérieur droit et de l'antérieur gauche; - poser de l'antérieur droit. Le galop étendu est à quatre temps comme le galop ralenti: le poser de l'antérieur gauche et du postérieur droit sont dissociés. Les formes du galop peuvent considérablement varier, en fonction tant de la vitesse que de l'équilibre. Lorsque la phase pendant laquelle aucun des membres ne touche le sol s'allonge l'animal progresse par une série de bonds successifs : on peut parler de course bondissante .
Lors d'un sprint chez l'homme on estime à 13% les pertes d'énergie dues aux frottements de l'air (frottements aérodynamiques).
Du point de vue de l'anatomie comparée (voir par exemple A. Beaumont et P. Cassier, Biologie animale, Dunod, 1987) et uniquement en ce qui concerne le squelette, l'adaptation à la course quadrupède (chez les vertébrés) est réalisée par : - un allongement des membres qui permet principalement d'augmentéer la longueur de la foulée - le relèvement progressif de la partie terminale de la jambe (autopode) : c'est-à-dire que la course est d'autant plus rapide que le pied avant ou arrière repose moins à plat sur le sol : la course est moins rapide chez les plantigrades (homme, mais pour lui s'ajoute la bipédie : fait de marcher sur deux jambes et non sur quatre; hérisson, ours) que chez les digitigrades (chien, chat, nombreux rongeurs...) et surtout que chez les onguligrades (cheval, cerf, antilope...). - la réduction du nombre de doigts (4 doigts porteurs chez l'hippopotame, 2 doigts porteurs et deux doigts latéraux chez le porc, uniquement deux doigts porteurs chez la vache, et une seul doigt chez le cheval).

sauter ...
On retrouve l'importance de l'élasticté au niveau des muscles des vertébrés, y compris chez l'homme, tout comme dans le vol (voir ci-dessous). Lorsqu'une balle de tennis s'écrase au sol, sa déformation absorbe une partie de l'énergie cinétique et la restaure lors du rebond. De façon analogue, les composants élastiques des muscles, des tendons et du squelette de la jambe, sont capables d'emmagasiner une partie de l'énergie cinétique lors que l'on fléchit par exemple les jambes et la restaurer lors de l'extension "rebondissante". (Des mesures réalisées chez un homme ont montré qu'il y avait une économie de l'ordre de 22% de la consommation de dioxygène s'il utilisait le rebond (par rapport à une très courte pause entre la phase de flexion et la phase d'extension) ce qui correspondrait à une variation de 0,19 à 0,6 du rendement énergétique). Lors d'un exercice de petits sauts à pieds joints et jambes tendues, l'énergie cinétique est aussi stockée sous forme élastique dans les structures des pieds et des mollets. Celle-ci est estimée à 60% du total de l'énergie cinétique de déplacement du corps. Lors de la course d'un chien filmé et dont on enregistre les forces exercées sur le sol au point d'appui avant le saut d'un obstacle de 3m, on a pu mettre en évidence que la composante élastique est probablement stockée dans les tendons des pattes postérieures, dernières à être en contact avec le sol. Des résultats analogues ont été obtenus pour le kangourou. Pour le saut des puces (capable d'accélérer à près de 2 km.s-2 soit 200 g, g étant l'accélération de la pesanteur) et d'autres insectes comme les taupins (capables de se retourner brsuquement lorsqu'ils sont placés sur le dos), il a été mis en évidences des structures élastiques articulaires (avec une protéine qui est la résiline) suceptibles de stocker l'énergie cinétique et de la libérer brusquement par déclic (système voisin d'une catapulte). Le record de saut en hauteur semble être celui du galago, petit lémurien d'Afrique qui pour 250 g saute 2,25m de haut, départ arrêté (soit trois fois plus qu'un homme ou qu'une puce). Sa capacité semble être due principalement à sa très grande masse musculaire.
le saut de la grenouille, du lièvre et du kangourou...
Les dessins proposés par Tavernier pour étudier le saut de la grenouille décomposent le saut d'une grenouille depuis la terre ferme dans une mare, ce qui n'est pas un saut mais un plongeon. La grenouille est tout aussi capable de sauter en faisant un bond et en retombant en équilibre sur ses pattes arrières, comme la kangourou, sans se servir de ses pattes avant pour la réception au sol.	Deux constantes semblent se retrouver pour les animaux adaptés au saut: - la forme de la patte "en Z", c'est-à-dire une longueur équivalente entre les trois segments des pattes arrières adaptées au saut - la présence de systèmes musculaires, tendineux ou articulaires de stockage de l'energie élastique
*grimper, escalader, courir en montée ... déplacer son centre de gravité vers le haut... un travail épuisant*
Le travail nécessaire pour élever le corps d'une hauteur h, que ce soit lors d'une course en montée ou d'un grimper, est proportionnel à la masse de l'animal (et non à sa taille). C'est pour cela que le coût métabolique (énergie dépensée) rapporté à une unité de masse pour monter de 10 cm est le même pour un cheval que pour une souris. On a ainsi mesuré que lorsqu'une souris de 30 g court sur un tapis roulant incliné à 15° elle ne consomme guère plus de dioxygène que lorsqu'elle court sur une surface plane. Pour un chimpanzé de 17 kg la consommation de dioxygène double lors de la course sur le plan incliné à 15° par rapport au même plan horizontal. Les calculs réalisés pour un déplacement vertical à 2 km.h-1 donnent une augmentation de la consommation de dioxygène de 23% chez la souris, 189% chez le chimpanzé et 630% chez le cheval. Il est donc aisé de comprendre pourquoi l'écureuil, du fait de sa petite taille, grimpe aisément aux arbres, ce qu'un singe saïmiri peut encore faire mais qu'il devient impossible à un orang-outan de réaliser sans un très gros effort.

ramper...
le lombric (annélide) raccourcit et allonge successivement les différents segments de son corps, tout comme le boa (serpent = ophidien) et progresse parce qu'il prend appui sur le substrat: par des soies (4 paires par anneau) dans le cas du lombric (on peut les entendre crisser si l'on fait se dépacer le lombric sur une feuille de papier - on notera que les soies sont composées de chitine, la même protéine qui compose principalement la cuticule des insectes ou la paroi des champignons...) et par ses écailles dressées pour le serpent.	Déplacement d'un lombric (à observer par dessous une plaque de verre) in Schmidt-Nielsen Le lombric rampe par contractions et allongements successifs de son corps et en s'accrochant avec ses soies locomotrices. Le déplacement du lombric se fait avec de nombreuses contorsions. Il s'arrête souvent. Avant de repartir, l'avant (l'extrêmité la plus fine) se soulève, se balance de droite à gauche, touche le sol, cherche sa voie.
les serpents ondulent aussi fortement leur corps. Le déplacement du crotale et de certaines vipères est assez particulier: la partie antérieure du corps (en avant du point A) reste immobile et prend appui sur le substrat; en arrière, la partie restante du corps ondule et se raccourcit. Puis c'est au tourde la partie située en arrière du point B de prendre appui sur le sol en restant immobile et c'est la partie en avant de ce point B qui s'allonge, ce qui fait avancer le reptile sur le sol (in PP. Grassé, Précis de Zoologie, Masson, 1976, t. 2, p 361)

nager ...

Nager et voler sont des déplacements très similaires étant donné que l'air et l'eau sont deux fluides, donc facilement déformables. L'eau, plus dense, ne permet pas d'atteindre des vitesses de déplacement aussi élevées que l'air.
Le battement de la queue ou d'une nageoire latérale d'un poisson est tout à fait assimilable au battement d'une aile. La musculature des poissons à une disposition très particulière (chevrons) et il semble que l'absence de tendons (Téléostéens, c'est-à-dire la majorité des poissons courants) soit compensée par l'accrochage des muscles à la peau, elle-même rigidifiée par des fibres de collagène, qui tire à son tour sur la colonne vertébrale.
Un mécanisme intéressant pour les poissons consiste dans l'utilisation de sa vessie gazeuse qui lui permet d'ajuster sa flottabilité (densité) aux caractéristiques de l'eau et de la profondeur.

la nage de la grenouille

la poussée des pattes arrières est augmentée par la palmure (analogie avec la brasse, position des pieds...); l'animal flotte aisément du fait de l'air emagasiné dans ses poumons et son pharynx. La brusque détente des pattes postérieures lors de la nage ressemble très fortement à leur détente lors du saut.
Certaines grenouilles (restant toujours dans l'eau) ont même les mains palmées.

la nage des poissons

Le corps fusiforme (forme hydrodynamique) favorise la pénétration dans l'eau, visqueuse, en minimisant les turbulences. Pour les poissons aplatis latéralement, comme le saumon, et munis d'une nageoire caudale verticale, c'est l'ondulation du corps (soutenu par la colonne vertébrale qui joue le rôle d'une lame élastique) et prolongé par la nageoire caudale (queue) qui est propulsive principalement; le battement (horizontal) conserve le principe du battement vertical des ailes d'un oiseau. Les nageoires latérales servent principalement à la direction. Le centre de gravité d'un poisson est d'ordinaire non loin de la tête et plus près de la face dorsale que de la face ventrale, ce qui l'oblige à utiliser en permanence ses nageoires pour lutter contre ce déséquilibre.
Les poissons aplatis dorso-ventralement nagent par ondulation de tout le corps (turbots, soles) ou de nagoires pectorales hypertrophiées (raies).
Un élément essentiel de la locomotion des poissons est leur flottabilité. Les poissons plus denses que l'eau soit accumulent des graisses (de densité plus faible que la moyenne de leur chairs), soit possédent une vessie natatoire, soit encore compensent la tendance à tomber au fond en nageant sans cesse. Les poissons munis de vessie natatoire essaient d'ajuster (par des changements de composition des gaz qui la remplissent) leur densité à celle de l'eau où il nagent afin d'obtenir une flottabilité neutre, celle qui minimise les besoins énergétiques. Les poissons moins denses que l'eau de mer, ont souvent une vessie natatoire mais certains en sont dépourvus et doivent nager continuellement. Certains poissons comme les torpilles ou les raies, qui vivent sur le fond ont naturellement une flottabilité neutre.

la nage de la couleuvre

l'ondulation de l'ensemble du corps assure la propulsion, la tête reste hors de l'eau au niveau des narines et des yeux
Remarque: il existe d'autres reptiles excellents nageurs comme les tortues et les crocodiles...

voler ...

Le vol est utilisé par près d'un million d'espèces dont les 3/4 sont des insectes.
L'aptitude a voler s'est au moins développé dans 3 classes: Insectes, Reptiles (Ptérosaures et Archéoptéryx), Oiseaux et Mammifères (Chauve-souris). L'on ne parle pas des poissons-volants dont ce n'est pas le mode de locomotion habituel, ni des écureuils volants et autres mammifères planeurs.
La masse musculaire pectorale responsable des mouvements des ailes représente 15% de la masse totale de l'oiseau (près de 30% pour les colibri qui ont un vol vibré stationnaire nécessitant une puissance mueculaire encore supérieure). A l'inverse de la course, le milieu fluide ne restituant pas d'énergie car il est facilement déformable, le vol nécessite un plus grand travail que la course.
Les muscles du vol des insectes les plus petits (comme les abeilles, mouches et moustiques) sont très particuliers du fait qu'ils sont asynchrones : ils présentent plusieurs contractions pour une seule stimulation nerveuse et sont reliés non pas directement aux ailes mais aux éléments articulés et élastiques du thorax sur lesquels s'insérent les ailes, ce qui leur permet d'atteindre des fréquences de 100 à plus de 1000 battements par seconde.

voir quelques idées pratiques dans le défisciences sur l'air

le vol de la mouette

le vol du faucon

le vol de l'abeille

records
Les animaux champions, la vie secrète des bêtes, Hachette, 1993
Architecture animale, Karl Von Frisch, Albin Michel, 1975

vol
le plus rapide est un oiseau

le faucon pélerin en piqué peut atteindre 320 km/h mais un miqué ordinaire se fait à 250 km/h et un vol de reconnaissance à 50 km/h

le martinet atteint 100 km/h, l'étourneau vole habituellement à 82 km/h, les oies à 90 km/h et les canards colvert déjà 75 km/h;
l'aigle royal atteint 160 km/h en piqué

un poisson volant sort de l'eau à près de 70 km/h

certains insectes comme le papillon nommé sphinx, peuvent dépasser 50 km/h et certaines grandes libellules atteignent 35 km/h

nage
un espadon en fuite a été chronométré à une vitesse de 130 km/h, le thon, bon voilier (on nomme ainsi les nageurs longue distance), peut nager à 70 km/h sur de très longues distances

l'orque est le mammifère marin le plus rapide et atteint 64 km/h sur de faibles distances
les dauphins ne restent souvent qye moins de 10 min sous la surface, et ne nagent qu'à 37 km/h au maximum, mais ils spont capables de faire des bonds de plusieurs mètres de hauteur au-dessus de la surface.

les grandes tortues marines peuvent déjà nager à 32 km/h et rester 4 heures sous la surface sans respirer

course
le guépard atteint 112 km/h ce qui lui permet d'attrapper toutes les gazelles et autres ongulés qui ne dépassent pas le 80 km/h sauf l'antilope de Mongolie qui atteint 90 km/h mais surtout qui est capable de maintenir une vitesse de 64 km/h pendant 20 min, ce dont le guépard est incapable

les tortues parcourent moins d'un kilomètre en une heure mais leut lenteur est battue par le paresseux qui peut parcourir, au sol, même en "fuite" moins de 100 m à l'heure. Normalement les paresseux restent dans les arbres et si, par mégarde, ils tombent, ils peuvent mettre plusieurs jours à remonter. Leur vitesse moyenne de dépacement dans les arbres est de 80 m à l'heure

saut

fouissement
une famille de blaireau a creusé plus de 310 m de galeries sur un demi hectare à une profondeur qui ne dépasse jamais les 2 m.

si les termites sont connus pour les édifices de certains d'entre qui peuvent atteindre plus de 7 m de haut, on connaît aussi des colonies qui avaint creuisé une galerie (aux parois consolidées) dans le sable meuble du désert jusqu'à 40 m de profondeur afin de couvrir leurs besoins en eau.

certains oiseaux comme les guêpiers nichent dans les falaises le long des cours d'eau et sont capables, comme le guêpierde Nubie de creuser avec leur becs un terrier de plus d'1 m de profondeur, dans les paroiis sableuses des rives.

3. formulations par cycle

N.B.
Je suis résolument pour une approche didactique globale du travail du vivant pour laquelle il n'existe pas de concept simplifié comme voudraient leur faire croire les concepteurs des modules insight américains repris par les adeptes de "La main à la pâte". A chaque enseignant (ou plutôt chaque équipe pédagogique car c'est un choix qui doit être cohérent pour l'ensemble de la progression d'un élève à l'école primaire) de décider quand et comment il parlera du mouvement animal et du travail du vivant (et d'une façon plus générale comment l'équipe souhaite présenter la vie).

concepts

cycle 1

cycle 2

cycle 3

mouvement et travail du vivant

le mouvement peut souvent s'observer chez les êtres vivants. Il cesse à la mort. Il n'y pas que les êtres vivants à pouvoir bouger et l'homme peut construire des machines qui ont un mouvement.
Comme le mouvement n'est pas un travail qui appartient uniquement à l'être vivant (il ne lui est pas spécifique), il peut aussi bien être réalisé pour se nourrir (travail de nutrition), pour communiquer ou se défendre (travail de relation) ou pour se re reproduire (travail de reproduction).

mouvement dans les différents règnes

Tous les êtres vivants ne se déplacent pas à la même vitesse et de la même manière. Les bactéries sont souvent très mobiles comme la plupart des unicellulaires, malgré leur petite taille. Les champignons et les plantes ne se déplacent pratiquement et ont sourtout des mouvements de croissance. Les animaux se déplacent souvent. On appelle locomotion le déplacement d'un être vivant; ce terme est surtout employé pour les animaux.

Les bactéries se déplacent habituellement par des flagelles.
Les unicellulaires peuvent avoir des cils ou des flagelles ou encore se déformer et ramper avec des prolongements souvent très fins appellés pseudopodes.
Les champignons et les plantes ont surtout des mouvements de croissance lente mais que l'on peut filmer au ralenti et projeter en accéléré.
Les animaux se déplacent souvent vite et peuvent, selon leur milieu, marcher, courir, sauter, ramper, fouir, nager et voler.

locomotion humaine

A la naissance l'enfant n'est pas capable de faire des mouvements précis et coordonnés, ce qu'il devient capable de faire au cours des premières années de sa vie. Habituellement, il sait marcher entre la fin de sa première année et le milieu de sa deuxième année. Il peut courir dès deux ans et peut apprendre à sauter plus ou moins haut ensuite.
S'il n'a pas peur de l'eau, même peu de mois après la naissance, il flotte souvent naturellement et, s'il apprend à agiter ses bras et ses jambes en cadence, il peut nager efficacement dès 4 ans environ.
Mais il est très lourd et ne pourra jamais voler sans l'aide d'un appareil comme le deltaplane.

Pour te déplacer tu utilises non seulement tes membres mais tous tes organes des sens qui te permettent de te repérer dans l'espace.

Le corps est soutenu par un squelette composé d'os articulés entre eux. Les mouvements du corps sont rendus possibles par les mouvements du squelette.
A l'intérieur du corps de nombreux autres organes participent au mouvement. Par exemple, tu as besoin d'énergie que tu trouves dans l'alimentation et d'air que tu inspires. Lors d'une course tu t'essoufles plus vite que lors de la marche parce que tu dois respirer plus d'air lors d'un effort plus important.

Le mouvement nécessite :
* des muscles
* des os articulés
* un système de commande et d'intégration qui est le système nerveux.

Le mouvement nécessite le travail de nombreux autres organes qui participent à la nutrition des organes du mouvement : poumons, appareil digestif et appareil circulatoire principalement.

Selon l'intensité et le type de mouvement certains muscles sont plus sollicités que d'autres. L'organisme adapte sa nutrition (circulation, rytme cardiaque, rythme respiratoire) à l'effort demandé. L'alimentation du sportif doit être adaptée au type d'effort qu'il doit fournir.

Pour marcher, courir ou sauter, tu utilises surtout tes jambes. Pour nager tu utilises aussi beaucoup les bras.
Mais en fait tout ton corps participe au mouvement: la tête, le tronc, les membres (bras et jambes).

locomotion animale

Les animaux qui vivent dans l'eau savent aussi nager. Ceux qui vivent dans l'air savent parfois voler. Ceux qui vivent sur terre savent marcher, courir, sauter ou ramper. Certains s'enfouissent en creusant des galeries dans la terre.

La locomotion intervient dans d'innombrables exemples de travail de relation (fuite, défense, communication...), de nutrition (recherche de nourriture: chasse, affût, broutage....) ou de reproduction (recherche du partenaire, parades nuptiales, soin aux jeunes....).

La locomotion est une des composantes de l'adaptation de l'animal à son milieu et nécessite une utilisation coordonnée de très nombreuses fonctions.

La nage des poissons est une ondulation de tout le corps mais aussi un battement des nageoires.
La marche, la course et le saut des animaux terrestres se fait grâce aux pattes articulées.
Le vol des oiseaux est possible grâce à leurs ailes. Leurs pattes leur permettent de s'accrocher aux branches des arbres ou de se déplacer à terre.

Comme pour l'homme on cherchera à montrer la profonde unité du corps vivant qui, à partir d'une certaine taille, utilise toujours pour la locomotion :
* des muscles,
* un squelette (qui peut être souple et liquide comme le squelette d'un vers composé de poches remplies de liquide; ou assez souple et externe comme la cuticule des insectes ; ou encore rigide, externe comme les coquilles des mollusques ou enfin interne comme les os),
* un système de perception et de contrôle qui est le système nerveux.

Tous les organes intervenant dans le mouvement sont nourris grâce aux appareils respiratoires et circulatoires.

4. observations par cycle

cycle 1

cycle 2

cycle 3

voir activités proposées sur la page "je peux bouger" à réaliser bien sûr en relation avec l'EPS

nager ...
Nager et voler sont des déplacements très similaires étant donné que l'air et l'eau sont deux fluides, donc facilement déformables. L'eau, plus dense, ne permet pas d'atteindre des vitesses de déplacement aussi élevées que l'air. Le battement de la queue ou d'une nageoire latérale d'un poisson est tout à fait assimilable au battement d'une aile. La musculature des poissons à une disposition très particulière (chevrons) et il semble que l'absence de tendons (Téléostéens, c'est-à-dire la majorité des poissons courants) soit compensée par l'accrochage des muscles à la peau, elle-même rigidifiée par des fibres de collagène, qui tire à son tour sur la colonne vertébrale. Un mécanisme intéressant pour les poissons consiste dans l'utilisation de sa vessie gazeuse qui lui permet d'ajuster sa flottabilité (densité) aux caractéristiques de l'eau et de la profondeur.
la nage de la grenouille	la poussée des pattes arrières est augmentée par la palmure (analogie avec la brasse, position des pieds...); l'animal flotte aisément du fait de l'air emagasiné dans ses poumons et son pharynx. La brusque détente des pattes postérieures lors de la nage ressemble très fortement à leur détente lors du saut. Certaines grenouilles (restant toujours dans l'eau) ont même les mains palmées.
la nage des poissons	Le corps fusiforme (forme hydrodynamique) favorise la pénétration dans l'eau, visqueuse, en minimisant les turbulences. Pour les poissons aplatis latéralement, comme le saumon, et munis d'une nageoire caudale verticale, c'est l'ondulation du corps (soutenu par la colonne vertébrale qui joue le rôle d'une lame élastique) et prolongé par la nageoire caudale (queue) qui est propulsive principalement; le battement (horizontal) conserve le principe du battement vertical des ailes d'un oiseau. Les nageoires latérales servent principalement à la direction. Le centre de gravité d'un poisson est d'ordinaire non loin de la tête et plus près de la face dorsale que de la face ventrale, ce qui l'oblige à utiliser en permanence ses nageoires pour lutter contre ce déséquilibre. Les poissons aplatis dorso-ventralement nagent par ondulation de tout le corps (turbots, soles) ou de nagoires pectorales hypertrophiées (raies). Un élément essentiel de la locomotion des poissons est leur flottabilité. Les poissons plus denses que l'eau soit accumulent des graisses (de densité plus faible que la moyenne de leur chairs), soit possédent une vessie natatoire, soit encore compensent la tendance à tomber au fond en nageant sans cesse. Les poissons munis de vessie natatoire essaient d'ajuster (par des changements de composition des gaz qui la remplissent) leur densité à celle de l'eau où il nagent afin d'obtenir une flottabilité neutre, celle qui minimise les besoins énergétiques. Les poissons moins denses que l'eau de mer, ont souvent une vessie natatoire mais certains en sont dépourvus et doivent nager continuellement. Certains poissons comme les torpilles ou les raies, qui vivent sur le fond ont naturellement une flottabilité neutre.
la nage de la couleuvre	l'ondulation de l'ensemble du corps assure la propulsion, la tête reste hors de l'eau au niveau des narines et des yeux Remarque: il existe d'autres reptiles excellents nageurs comme les tortues et les crocodiles...

voler ...
Le vol est utilisé par près d'un million d'espèces dont les 3/4 sont des insectes. L'aptitude a voler s'est au moins développé dans 3 classes: Insectes, Reptiles (Ptérosaures et Archéoptéryx), Oiseaux et Mammifères (Chauve-souris). L'on ne parle pas des poissons-volants dont ce n'est pas le mode de locomotion habituel, ni des écureuils volants et autres mammifères planeurs. La masse musculaire pectorale responsable des mouvements des ailes représente 15% de la masse totale de l'oiseau (près de 30% pour les colibri qui ont un vol vibré stationnaire nécessitant une puissance mueculaire encore supérieure). A l'inverse de la course, le milieu fluide ne restituant pas d'énergie car il est facilement déformable, le vol nécessite un plus grand travail que la course. Les muscles du vol des insectes les plus petits (comme les abeilles, mouches et moustiques) sont très particuliers du fait qu'ils sont asynchrones : ils présentent plusieurs contractions pour une seule stimulation nerveuse et sont reliés non pas directement aux ailes mais aux éléments articulés et élastiques du thorax sur lesquels s'insérent les ailes, ce qui leur permet d'atteindre des fréquences de 100 à plus de 1000 battements par seconde.		voir quelques idées pratiques dans le défisciences sur l'air
le vol de la mouette
le vol du faucon
le vol de l'abeille

records Les animaux champions, la vie secrète des bêtes, Hachette, 1993 Architecture animale, Karl Von Frisch, Albin Michel, 1975
vol	le plus rapide est un oiseau le faucon pélerin en piqué peut atteindre 320 km/h mais un miqué ordinaire se fait à 250 km/h et un vol de reconnaissance à 50 km/h	le martinet atteint 100 km/h, l'étourneau vole habituellement à 82 km/h, les oies à 90 km/h et les canards colvert déjà 75 km/h; l'aigle royal atteint 160 km/h en piqué	un poisson volant sort de l'eau à près de 70 km/h certains insectes comme le papillon nommé sphinx, peuvent dépasser 50 km/h et certaines grandes libellules atteignent 35 km/h
nage	un espadon en fuite a été chronométré à une vitesse de 130 km/h, le thon, bon voilier (on nomme ainsi les nageurs longue distance), peut nager à 70 km/h sur de très longues distances	l'orque est le mammifère marin le plus rapide et atteint 64 km/h sur de faibles distances les dauphins ne restent souvent qye moins de 10 min sous la surface, et ne nagent qu'à 37 km/h au maximum, mais ils spont capables de faire des bonds de plusieurs mètres de hauteur au-dessus de la surface.	les grandes tortues marines peuvent déjà nager à 32 km/h et rester 4 heures sous la surface sans respirer
course	le guépard atteint 112 km/h ce qui lui permet d'attrapper toutes les gazelles et autres ongulés qui ne dépassent pas le 80 km/h sauf l'antilope de Mongolie qui atteint 90 km/h mais surtout qui est capable de maintenir une vitesse de 64 km/h pendant 20 min, ce dont le guépard est incapable		les tortues parcourent moins d'un kilomètre en une heure mais leut lenteur est battue par le paresseux qui peut parcourir, au sol, même en "fuite" moins de 100 m à l'heure. Normalement les paresseux restent dans les arbres et si, par mégarde, ils tombent, ils peuvent mettre plusieurs jours à remonter. Leur vitesse moyenne de dépacement dans les arbres est de 80 m à l'heure
saut
fouissement	une famille de blaireau a creusé plus de 310 m de galeries sur un demi hectare à une profondeur qui ne dépasse jamais les 2 m.	si les termites sont connus pour les édifices de certains d'entre qui peuvent atteindre plus de 7 m de haut, on connaît aussi des colonies qui avaint creuisé une galerie (aux parois consolidées) dans le sable meuble du désert jusqu'à 40 m de profondeur afin de couvrir leurs besoins en eau.	certains oiseaux comme les guêpiers nichent dans les falaises le long des cours d'eau et sont capables, comme le guêpierde Nubie de creuser avec leur becs un terrier de plus d'1 m de profondeur, dans les paroiis sableuses des rives.

concepts	cycle 1	cycle 2	cycle 3
mouvement et travail du vivant	le mouvement peut souvent s'observer chez les êtres vivants. Il cesse à la mort. Il n'y pas que les êtres vivants à pouvoir bouger et l'homme peut construire des machines qui ont un mouvement. Comme le mouvement n'est pas un travail qui appartient uniquement à l'être vivant (il ne lui est pas spécifique), il peut aussi bien être réalisé pour se nourrir (travail de nutrition), pour communiquer ou se défendre (travail de relation) ou pour se re reproduire (travail de reproduction).
mouvement dans les différents règnes	Tous les êtres vivants ne se déplacent pas à la même vitesse et de la même manière. Les bactéries sont souvent très mobiles comme la plupart des unicellulaires, malgré leur petite taille. Les champignons et les plantes ne se déplacent pratiquement et ont sourtout des mouvements de croissance. Les animaux se déplacent souvent. On appelle locomotion le déplacement d'un être vivant; ce terme est surtout employé pour les animaux.		Les bactéries se déplacent habituellement par des flagelles. Les unicellulaires peuvent avoir des cils ou des flagelles ou encore se déformer et ramper avec des prolongements souvent très fins appellés pseudopodes. Les champignons et les plantes ont surtout des mouvements de croissance lente mais que l'on peut filmer au ralenti et projeter en accéléré. Les animaux se déplacent souvent vite et peuvent, selon leur milieu, marcher, courir, sauter, ramper, fouir, nager et voler.
locomotion humaine	A la naissance l'enfant n'est pas capable de faire des mouvements précis et coordonnés, ce qu'il devient capable de faire au cours des premières années de sa vie. Habituellement, il sait marcher entre la fin de sa première année et le milieu de sa deuxième année. Il peut courir dès deux ans et peut apprendre à sauter plus ou moins haut ensuite. S'il n'a pas peur de l'eau, même peu de mois après la naissance, il flotte souvent naturellement et, s'il apprend à agiter ses bras et ses jambes en cadence, il peut nager efficacement dès 4 ans environ. Mais il est très lourd et ne pourra jamais voler sans l'aide d'un appareil comme le deltaplane.	Pour te déplacer tu utilises non seulement tes membres mais tous tes organes des sens qui te permettent de te repérer dans l'espace. Le corps est soutenu par un squelette composé d'os articulés entre eux. Les mouvements du corps sont rendus possibles par les mouvements du squelette. A l'intérieur du corps de nombreux autres organes participent au mouvement. Par exemple, tu as besoin d'énergie que tu trouves dans l'alimentation et d'air que tu inspires. Lors d'une course tu t'essoufles plus vite que lors de la marche parce que tu dois respirer plus d'air lors d'un effort plus important.	Le mouvement nécessite : * des muscles * des os articulés * un système de commande et d'intégration qui est le système nerveux. Le mouvement nécessite le travail de nombreux autres organes qui participent à la nutrition des organes du mouvement : poumons, appareil digestif et appareil circulatoire principalement. Selon l'intensité et le type de mouvement certains muscles sont plus sollicités que d'autres. L'organisme adapte sa nutrition (circulation, rytme cardiaque, rythme respiratoire) à l'effort demandé. L'alimentation du sportif doit être adaptée au type d'effort qu'il doit fournir.
	Pour marcher, courir ou sauter, tu utilises surtout tes jambes. Pour nager tu utilises aussi beaucoup les bras. Mais en fait tout ton corps participe au mouvement: la tête, le tronc, les membres (bras et jambes).
locomotion animale	Les animaux qui vivent dans l'eau savent aussi nager. Ceux qui vivent dans l'air savent parfois voler. Ceux qui vivent sur terre savent marcher, courir, sauter ou ramper. Certains s'enfouissent en creusant des galeries dans la terre.	La locomotion intervient dans d'innombrables exemples de travail de relation (fuite, défense, communication...), de nutrition (recherche de nourriture: chasse, affût, broutage....) ou de reproduction (recherche du partenaire, parades nuptiales, soin aux jeunes....). La locomotion est une des composantes de l'adaptation de l'animal à son milieu et nécessite une utilisation coordonnée de très nombreuses fonctions.
	La nage des poissons est une ondulation de tout le corps mais aussi un battement des nageoires. La marche, la course et le saut des animaux terrestres se fait grâce aux pattes articulées. Le vol des oiseaux est possible grâce à leurs ailes. Leurs pattes leur permettent de s'accrocher aux branches des arbres ou de se déplacer à terre.		Comme pour l'homme on cherchera à montrer la profonde unité du corps vivant qui, à partir d'une certaine taille, utilise toujours pour la locomotion : * des muscles, * un squelette (qui peut être souple et liquide comme le squelette d'un vers composé de poches remplies de liquide; ou assez souple et externe comme la cuticule des insectes ; ou encore rigide, externe comme les coquilles des mollusques ou enfin interne comme les os), * un système de perception et de contrôle qui est le système nerveux. Tous les organes intervenant dans le mouvement sont nourris grâce aux appareils respiratoires et circulatoires.