S'intéresser aux grottes et à l'écosystème qu'elles abritent, offre une grande richesse en termes de perspectives pédagogiques. Ce milieu "clos" permet d'envisager une approche systémique relativement simple sous l'angle des flux et des interactions. Par ailleurs, il donne l'opportunité d'évaluer les acquis des élèves et leur capacité à les mobiliser dans une situation de transfert. Enfin, il est l'objet de recherches couvrant pleinement les objectifs des programmes.

• Relation avec les programmes de cycle 3
• Le journal de bord

 Recueil des représentations premières
Les élèves, répartis par groupes, sont invités à dessiner une grotte, à légender avec le plus de précisions possible leur proposition et à indiquer quelles sont les caractéristiques des grottes.
Les dessins sont ensuite affichés, présentés et discutés.

Ce qui ressort du recueil et de la confrontation / Analyse et perspectives de travail

Certains élèves envisagent la présence de plantes à l'intérieur des grottes.

• Le besoin en lumière des plantes n'est pas acquis. Mener une expérimentation sur le besoin en lumière des plantes.

Ceux qui n'envisagent pas la présence de plantes évoquent des raisons variées : absence de lumière, absence de terre (il n'y a que de la roche), trop d'eau.

• Les besoins des plantes identifiés sont stéréotypés : la plante a besoin de lumière, de terre et d'eau en quantité raisonnable (pourriture des plantes dans le mauvais dosage de l'arrosage) . Mener une observation sur le terrain, dans l'environnement proche afin de relever les lieux et supports de développement des plantes.

Lors de la confrontation, la question se pose de la présence de champignons. Les élèves s'interrogent : est-ce que c'est comme une plante ?

• Mener une recherche documentaire sur les champignons.
• Expérimenter, observer : les moisissures
• Rechercher dans l'environnement proche la présence de champignons.

Présence d'animaux : chauves-souris, rat et souris, taupe, araignées, insectes divers et myriapodes, animaux effrayants.

• Les animaux cités sont ceux qui sont associés aux lieux obscurs, cave, sol, ou liés à une activité nocturne. Dans l'espace affectif des élèves ils sont également liés à des sentiments de dégoût ou de crainte. Découvrir les espèces photographiées par les chercheurs à Santo. Mener des recherches documentaires ou poser des questions aux chercheurs par l'intermédiaire du forum afin d'établir des fiches d'identité de ces animaux.
• Mettre en relation avec des animaux pouvant être recherchés et observés dans l'environnement proche.
• Découvrir leur rôle dans l'écologie des milieux.

Certains liens de prédation entre les animaux sont signalés. Ils sont peu étayés.

• Ces liens sont peu évoqués. Utiliser les recherches menées sur les deux points précédents pour établir des chaînes et réseaux alimentaires au sein de la grotte.
• Mener une observation en classe autour de l'installation d'un terrarium (prélèvement dans le jardin de l'école) : espèces, dégradation de la matière organique.

Présence d'eau. Si sa présence est récurrente dans tous les dessins, lors de la confrontation, les élèves s'interrogent sur sa provenance.

• L'infiltration de l'eau dans les sols, ainsi que la présence d'eaux courantes souterraines restent des sujets résistants : il faut envisager ce que l'on ne voit pas. Mener une recherche à partir de documents (textes et photos) sur la formation des grottes.
• Observer la réaction des roches calcaires à l'acide (vinaigre blanc).
• Observer l'infiltration de l'eau dans différents sols.

Stalactites et stalagmites sont dessinées, pas forcément nommées en tant que telles. Lors de la confrontation, les élèves s'interrogent sur leur formation.

• Mener une recherche à partir de documents (textes et photos) sur la formation des stalactites et stalagmites.
• Modéliser : stalactite de sel
• Expérimenter : la dissolution

Présence de spéléologues

• Découvrir le travail des chercheurs à Santo.

Les élèves, toujours par groupes, sont invités à s'interroger sur ce qui entre et sort d'une grotte. Ils disposent d'un schéma représentant une coupe d'un milieu karstique. Le schéma proposé est issu de l'article de Michel Bakalowicz "Karst et érosion  karstique" sur le site  Planet terre.

Le schéma fait l'objet premier d'une discussion collective afin de s'assurer de sa lecture. Que représente-t-il ? Comment ? Quel rapport est entretenu avec un paysage réel ? La présentation aux élèves de photos de paysages karstiques ( présentation de certaines pages du livre "Cavernes, face cachée de la Terre" ) permet d'illustrer la réalité physique de ce qui est représenté de façon schématique.

Au cours du travail de groupe, les élèves reçoivent des documents. Ces documents sont donnés en fonction des questions posées et des hypothèses formulées. Ils permettent de confirmer ou d'infirmer des hypothèses et offrent de nouvelles pistes de questionnement, d'expérimentation ou de modélisation.

Deux axes de travail se dégagent :

• formation des grottes karstiques, rôle de l'eau, caractéristiques des grottes sur le plan abiotique, formation des stalactites et stalagmites
• biodiversité dans les grottes, relations au sein de l'écosystème, acteurs de la dégradation de la matière organique

Synthèse des élèves

Ce qui entre dans la grotte

• de l'eau de pluie ; avec l'eau de pluie des sels minéraux et de l'acide
• de l'eau courante ; avec l'eau courante des déchets organiques, des sédiments, des animaux et des végétaux aquatiques
• de l'air ; avec l'air, le dioxygène, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau mais aussi des poussières, des graines, des spores
• de la lumière et de la chaleur du soleil mais uniquement à l'entrée
• des animaux qui viennent chercher un abri : les chauves-souris, les grenouilles , les oiseaux, qui peuvent apporter dans la grotte des déchets (déjections), des débris végétaux (le nid des salanganes)
• des racines des arbres qui poussent au-dessus
• des spéléologues et des biospéléologues, pour étudier les grottes, les animaux qui y vivent

Ce qui sort de la grotte

• de l'eau
• de l'air
• des animaux qui vont se nourrir ou se reproduire à l'extérieur
• des spéléologues et des biospéléologues, avec des photos, des films, des plans, des prélèvements

Ce qui se passe à l'intérieur

C’est l’eau qui forme les grottes. Les grottes vont se former dans des sols particuliers : les sols calcaires. D’abord l’eau de pluie s’infiltre dans le sol puis les failles de la roche. L'eau de pluie est acide, elle dissout le calcaire et creuse la roche formant une grande zone vide. Cette grande zone vide est la grotte.

Du plafond de la grotte, l’eau tombe goutte à goutte. Chaque goutte dépose du calcaire et petit à petit forme une stalactite. Des gouttes de la stalactite tombent à terre. Le calcaire se dépose et forme petit à petit une stalagmite.

Dans la grotte, il fait noir il n'y a donc pas de plantes.
La température est presque toujours la même.

Des animaux vivent dans la grotte. Certains vivent dans la grotte mais on peut aussi les trouver ailleurs, dans le sol par exemple : ce sont les troglophiles. D'autres vivent dans les grottes et on ne les trouve pas ailleurs : ce sont les troglobies.

Dans la grotte les animaux se nourrissent. Ils peuvent se nourrir les uns des autres, de déchets organiques, de champignons, de bactéries.
Dans la grotte les animaux se déplacent. Comme il fait noir ils utilisent d'autres sens que la vue pour se repérer : le toucher grâce à leurs pattes, leurs antennes, l'ouïe comme les chauves-souris.

Les champignons peuvent pousser dans les grottes comme sur le sol de la forêt ou du jardin. Ils absorbent la matière organique (déchets végétaux, cadavres, guano) et la dégrade.

Nous avons réalisé des expériences, mené des observations et fait des recherches documentaires

• pour comprendre comment se forment les stalactites et les stalagmites nous avons réalisé une stalactite de sel
• pour connaître les besoins des plantes et savoir si on pouvait en trouver dans les grottes, nous avons fait une expérience en prenant deux plantes, en mettant l'une dans le noir et l'autre à la lumière. Nous avons recherché autour de l'école tous les endroits où poussaient les plantes (terre, trottoir, mur, pierre, toit, eau de l'étang)
• pour comprendre le rôle de l'acide dans la dissolution du calcaire, nous avons utilisé du vinaigre sur des roches calcaires et de la craie. Nous avons aussi essayé de dissoudre dans l'eau du sel, du sucre, de la craie et du papier.
• pour en savoir plus sur les champignons, nous avons observé des moisissures sur le pain. Nous avons fait des expériences pour connaître dans quelles conditions les moisissures se développaient : eau, air et lumière. Nous avons observé les moisissures à la loupe binoculaire. Nous avons vu le mycélium.
• pour comprendre le rôle des champignons, des acariens et des collemboles nous avons observé dans le terrarium les étapes de dégradation d'une carotte. Nous avons observé les moisissures et les animaux minuscules à la loupe binoculaire. Nous avons trouvé que les petites bêtes que l'on voyait ressemblaient à celles photographiées par les chercheurs dans les grottes.
• pour en savoir plus sur les animaux de la grotte, nous avons fait des recherches documentaires. Nous avons réalisé des fiches d'identité : attributs, régime alimentaire, mode de déplacement. A partir de ces fiches nous avons schématisé des chaînes alimentaires.

• visionner l'émission "C'est pas sorcier" sur les grottes
• lire des textes variés en lien avec les grottes : textes littéraires, articles de journaux
• découvrir la faune du sol