Concepts clés
Température
Mathématiques
Énergie
Réactions chimiques
Insectes
Son
Introduction
Aimez-vous entendre le gazouillis des grillons pendant que vous vous endormez? C’est un son incomparable. Certaines personnes trouvent le son agréable et paisible tandis que d’autres le trouvent bruyant et ennuyeux, surtout si un grillon trouve refuge contre le froid à l’intérieur d’une maison. Peu importe ce que vous ressentez à propos des grillons, leurs gazouillis ont un message surprenant: ils peuvent signaler la température! Dans cette activité, vous étudierez comment les gazouillis de ces petites créatures peuvent être utilisés comme une sorte de thermomètre!
Contexte
Comment le gazouillis d’un grillon est-il lié à la température? Les grillons, comme tous les êtres vivants, ont de nombreuses réactions chimiques à l’intérieur de leur corps, telles que des réactions qui permettent aux muscles de se contracter pour produire des gazouillis. Les grillons, comme tous les insectes, ont le sang froid et prennent la température de leur environnement. Cela affecte la rapidité avec laquelle ces réactions musculaires chimiques peuvent se produire. Plus précisément, une formule appelée équation d’Arrhenius décrit l’énergie d’activation, ou seuil, nécessaire pour que ces réactions se produisent. À mesure que la température augmente, il devient plus facile d’atteindre une certaine énergie d’activation, ce qui permet à des réactions chimiques, telles que celles qui permettent à un grillon de gazouiller, de se produire plus rapidement. Inversement, à mesure que la température baisse, les vitesses de réaction ralentissent, entraînant une diminution du gazouillis.
Comment les grillons font-ils leur gazouillis distinctif? Ils utilisent un processus appelé stridulation, où des parties spéciales du corps sont frottées ensemble pour faire du bruit. En général, seuls les grillons mâles le font; il y a une structure spéciale sur le dessus de leurs ailes, appelée grattoir. Quand ils veulent faire leur son, ils lèvent leurs ailes à un angle de 45 degrés et dessinent le grattoir d’une aile sur les rides de la face inférieure de l’autre aile, appelé lime. C’est un peu comme faire passer votre doigt le long des dents d’un peigne.
Matériaux
Température extérieure entre 55 et 100 degrés Fahrenheit (12 et 38 degrés Celsius) — lors d’une soirée est idéale
Accès à un espace extérieur avec des grillons ou achat de grillons dans une animalerie
Thermomètre extérieur
Chronomètre
Morceau de papier à gratter et crayon ou stylo
Préparation
Installez un thermomètre pour mesurer la température extérieure dans la zone où vous observerez les grillons.
Alors qu’il fait entre 55 et 100 degrés F à l’extérieur (et en gardant à l’esprit que les soirées sont généralement les meilleures pour entendre le gazouillis des grillons), allez dans la zone où se trouvent les grillons. Assurez-vous d’entendre des gazouillis.
Alternativement, si vous achetez des grillons, placez-les à l’extérieur dans une cage à l’ombre qui permet à l’air extérieur de les atteindre facilement. Attendez d’entendre des gazouillis.
Procédure
Choisissez le son de gazouillis d’un seul cricket.
Comptez combien de gazouillis le cricket fait en 14 secondes. Combien? Notez ce numéro.
Faites cela deux fois de plus, en comptant le nombre de gazouillis que fait le cricket dans deux intervalles de 14 secondes supplémentaires. Notez ces chiffres. À quel point les chiffres étaient-ils proches les uns des autres?
Moyenne du nombre de gazouillis dans les intervalles de 14 secondes.
Ajoutez 40 au nombre moyen de gazouillis en 14 secondes. Cette équation (qui est l’une des équations les plus anciennes et les plus faciles à utiliser) est publiée dans l’Almanach des agriculteurs. Il devrait vous donner la température approximative en degrés F. Selon le cricket, quelle est la température?
Vérifiez la température sur le thermomètre extérieur. Quelle est la proximité de la température basée sur les gazouillis de cricket avec la lecture du thermomètre? S’ils sont différents, de combien sont-ils différents? Pourquoi pensez-vous qu’ils pourraient être différents?
Extra: Pour voir à quel point il est précis d’utiliser un grillon pour indiquer la température en général, répétez cette activité avec différentes températures extérieures (mais restez dans la plage de 55 à 100 degrés F). Dans quelle mesure le grillon indique-t-il la température lorsqu’il fait plus chaud ou plus froid à l’extérieur? À quel point cela semble-t-il précis dans l’ensemble?
Extra: Sur la base de l’Almanach des agriculteurs, vous pouvez utiliser un grillon pour indiquer la température en degrés C en comptant le nombre de gazouillis en 25 secondes, en divisant ce nombre par 3 puis en ajoutant 4. Selon le cricket, quelle est la température en degrés C? Est-ce exact ?
Extra: Pour un défi avancé, comparez l’équation qui correspond le mieux à vos données de température calculées: Les équations de l’Almanach des agriculteurs linéaires (utilisées dans cette activité) ou l’équation d’Arrhenius, qui contient un facteur exponentiel. Des informations sur l’équation d’Arrhenius peuvent être trouvées dans la section « Plus à explorer » à la page suivante. Quelle équation est la plus précise?
Extra: Comparez les gazouillis de différentes espèces de grillons ou de différents insectes, tels que les katydidés. Quelle créature fait le meilleur « thermomètre à insectes »?
Observations et résultats
La température basée sur les gazouillis du grillon était-elle proche de la température réelle du thermomètre extérieur, et peut-être de seulement quelques degrés F?
Dès la fin des années 1800, des articles ont été publiés notant que le taux de gazouillis d’un grillon (ou le nombre de gazouillis par seconde qu’il émet) change constamment en fonction de la température extérieure. De nombreuses équations ont été publiées décrivant la relation entre le nombre de gazouillis par seconde et la température. Ces équations varient toutes légèrement, selon l’espèce de grillon. En utilisant cette activité, vous avez peut-être constaté que le grillon se trouvait à environ 5 degrés F de la température mesurée à l’aide du thermomètre extérieur, et probablement encore plus proche que cela. Si vous avez répété cette activité plusieurs fois et que vous avez constaté que, d’après les gazouillis du grillon, il faisait plus froid que ce que lisait le thermomètre, cela pourrait être dû au fait que le grillon était plus éloigné d’un bâtiment chaud que le thermomètre et / ou parce que le grillon était plus proche du sol froid. Le grillon des neiges est souvent cité comme le plus précis pour prédire la température. Si vous voulez écouter des exemples de gazouillis dans des conditions chaudes, chaudes, fraîches et froides, consultez la ressource sur le « Grillon des arbres enneigés » dans la section « Plus à explorer » ci-dessous.
Plus à explorer
Cricket aux arbres enneigés du professeur Thomas Walker à l’Université de Floride
Cricket de terrain du Great Plains Nature Center
Constantes de vitesse et Équation d’Arrhenius de Jim Clark à Chemguide
L’Équation d’Arrhenius de Shodor en coopération avec l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
Demandez à un cricket: « Quelle est la température? »de Copains scientifiques

Cette activité vous a été proposée en partenariat avec des copains scientifiques