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Analyser l'évolution de la biodiversité spécifique lors de la colonisation d'une coulée de lave

 

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Présentation générale

 

Sur les coulées de lave du Grand Brûlé dans l'enclos du Piton de la Fournaise, le filao est l'une des premières plantes colonisatrices. Cet arbre, espèce exotique envahissante, présente une croissance rapide. En quelques années, il forme une couverture arbustive conséquente.

 

Ce développement se fait en parallèle de celui d'autres espèces qui forment un sous-bois peu dense, peu diversifié.

 

 

 

On se propose ici de mesurer l'évolution de la biodiversité spécifique pendant la période de colonisation.

 

Cette étude sera utilement complétée par une comparaison avec la forêt primaire, l'étude de l'évolution de paramètres physicochimiques ou encore la critique des outils utilisés sur le terrain.

 

Sommaire :

 

 

Place dans les programmes

 

En première spécialité SVT

 

Enjeux contemporains de la planète : Les écosystèmes : des interactions dynamiques entre les êtres vivants et entre eux et leur milieu

 

  • Les écosystèmes sont constitués par des communautés d’êtres vivants (biocénose) interagissant au sein de leur milieu de vie (biotope).
  • Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatio-temporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations. La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation.
  • Extraire et organiser des informations, issues de l’observation directe sur le terrain, pour savoir décrire les éléments et les interactions au sein d’un système. Comprendre l’importance de la reproductibilité des protocoles d’échantillonnage pour suivre la dynamique spatio-temporelle d’un système.
  • Utiliser des outils simples d’échantillonnage pour mettre en évidence la répartition de certaines espèces en fonction des conditions du milieu.

 

Compétences numériques du CRCN

 

 

 

 

La préparation de la sortie

 

Installer les outils de reconnaissance des végétaux

 

Deux outils sont proposés aux élèves :

 

  • Une application de reconnaissance automatisée à partir de photos prises avec le téléphone (à la Réunion, pl@nt.net est plus efficace, mais dans d'autres lieux, il existe des alternatives).
  • Une clef de détermination numérique. Cette clef donne également des renseignements sur les espèces rencontrées (plante endémique ou exotique, statut d'envahissante...). L'avantage considérable de cette clef sur les usuelles clefs sur papier est que l'élève ne peut pas se contenter de regarder les photos pour identifier la plante : il doit réellement utiliser les critères de détermination.

 

Il est d'ailleurs possible de demander aux élèves de comparer les deux outils.

 

Nous tenons à remercier Francois Vandeschricke, professeur relais au Parc National de la Réunion, pour son aide lors de la conception de la clef de détermination des végétaux des coulées de lave. En particulier pour son expertise botanique et pour

 

 

 

Cette clef est accessible en ligne à l'adresse suivante : http://aca.re/sEvqn

 

Alternativement, un QRCode peut être donné aux élèves.

 

 

QR Code pointant vers la clef de détermination en ligne

 

 

 

Préparer le tableur collaboratif

 

Nous avons tout d'abord préparé un fichier pour permettre le partage des données.

 

Lien de téléchargement du tableur

 

 

 

Pour permettre le partage, nous avons utilisé un tableur collaboratif en ligne. Il en existe de nombreux. Ils sont généralement faciles d'utilisation et utilisent les mêmes fonctions que les tableurs hors-ligne classiques.

 

Il convient en priorité d'utiliser le tableur collaboratif de votre ENT, s'il en propose un.

 

L'espace collaboratif de l'éducation nationale.

 

 

D'autres tableurs collaboratifs peuvent être utilisés, mais il convient de vérifier les modalités d'utilisation des données personnelles avant de le faire.

 

Partager le tableur collaboratif

 

Les tableurs collaboratifs peuvent être partagés avec les élèves avec un simple lien. Cependant, celui-ci est généralement très long. Pour un partage plus efficace sur le terrain, on prendra le temps de convertir ce lien en QRCode.

 

Pour cela, l'ENT metice propose un service de raccourcissement d'url qui propose également un QRCode.

 

 

 

 

 

 

Alternativement, il existe de nombreux sites proposant la création de QRCode, dont celui de Chapril. Ce site présente l'avantage d'être gratuit, sans publicité et sans traçage des données personnelles. Il fait partie des CHATONS (Comité des Hébergeurs Alternatifs, Transparents, Ouverts , Neutres et Solidaires).

 

 

Pendant la sortie de terrain

 

 

Deux zones doivent être sélectionnées pour effectuer la comparaison : une zone où la végétation ne s'est que peu développée et une où la forêt de filaos commence à être conséquente. La coulée de 2004 offre actuellement une telle variété de paysages.

 

Végétation peu développée sur la coulée de 2004Forêt de Filaos sur la coulée de 2004

 

 

 

Une fois sur la zone, pour la sortie des collégiens, la méthode des transects a été imposée. Le choix de l'organisation des mesures a été laissé aux lycéens (transect ou quadrillage). Au final, les lycéens ont également choisi de faire des transects mis en place aléatoirement. Un relevé de toutes les espèces dont le point d'insertion est situé à moins de 5cm de la corde utilisée a été effectué. Les espèces ont été identifiées et les individus comptés sur chaque transect.

 

 

 

Organisation en quadrillage

 		 

 

 

 

Organisation en transect aléatoire

 

 

 

 

Ces mesures peuvent être effectuées en parallèle d'un relevé de paramètres physicochimiques.

 

 

Conclusion

 

Grâce au tableur collaboratif, les élèves peuvent rentrer en direct les données pour chaque transect.

 

Dans l'ensemble, les groupes parviennent à jongler avec leurs smartphones ou ordinateur. L'organisation la plus fréquente consiste à avoir un membre du groupe qui se focalise sur la lecture de la clef de détermination pendant qu'un autre observe la plante.

 

La majorité des groupes ont également opté pour l'utilisation de deux appareils : un téléphone pour la clef de détermination et un autre téléphone ou un ordinateur pour rentrer les données dans le fichier collaboratif.

 

Lorsque la mesure de paramètres physicochimiques a été effectuée, celle-ci s'est généralement déroulée avant ou après l'étude de la biodiversité. Ce qui a permis aux groupes de ne pas perdre le fil de leur travail.

 

 

 

Il convient néanmoins de vérifier que l'ensemble des groupes rentre bien leurs données : des oublis sont constatés, ce qui affaiblit l'aspect collaboratif de la prise de mesure.

 

 

 

Notre tableur était paramétré pour faire automatiquement la somme des individus observés pour chaque espèce trouvée sur le terrain, mais une plus grande part de liberté peut être laissée aux élèves dans la construction de cet outil collaboratif, par exemple lors d'une séance de préparation en classe.

 

 

 

Au final, on constate une faible différence concernant les espèces présentes aux deux stades de colonisation. Les élèves ont pu observer entre 10 et 15 espèces suivant les classes. Seules quelques espèces se démarquent par une plus grande fréquence en zone précoce (bois de chapelet) ou en zone de jeune forêt (fougère argentée). Les écarts importants observés entre les groupes montrent bien l'importance de multiplier les relevés de terrain. Les élèves ont été globalement conscients des limites de leur travail qui nécessiterait d'être complété par une étude plus approfondie.

 

De plus, la grande majorité des espèces observées sont des espèces exotiques envahissantes.

 

 

 

Une observation des coulées voisines montre la résilience de cet écosystème dominé par le filao (qui est également, rappelons-le, une espèce exotique envahissante). Les élèves ont ainsi pu montrer que le filao est une espèce envahissante sur les coulées de lave et que cette espèce est un élément structurant fondamental du peuplement végétal actuel.

 

 

Et si la connexion est mauvaise ?

 

Pour le tableur collaboratif : il suffit de noter les données sur papier et de les rentrer en ligne lorsque la connexion redevient convenable

 

Pour Pl@nt.net : l'application devient alors inutilisable, car il utilise une intelligence artificielle accessible uniquement en ligne pour reconnaître les espèces.

 

Utiliser la clef de détermination hors ligne

 

La clef de détermination en ligne est également inutilisable, mais heureusement il est possible de l'utiliser hors ligne. Pour cela, il faut télécharger la version hors ligne de la clef. Cette opération doit, bien sûr, être anticipée.

 

Lien pour télécharger la version hors ligne de la clef de détermination

 

 

 

Sur un ordinateur, le fichier obtenu doit être décompressé. Il suffit ensuite d'ouvrir le fichier "Clef.html" pour avoir accès à l'outil.

 

 

 

Sur smartphone ou tablette :

 

  1. Lancer une application "gestionnaire de fichiers"
  2. Aller dans le dossier de téléchargement pour décompresser le fichier
  3. Il faut ensuite ouvrir le fichier Clef.html se trouvant dans le dossier obtenu après décompression.
  4. Malheureusement, la plupart des applications "gestionnaires de fichiers" n'ouvrent pas correctement les fichiers html. Si c'est le cas de la vôtre, il faut en télécharger une qui le fasse. Sur Android, CX Explorer le fait très bien.
  5. Une fois le fichier Clef.html ouvert correctement la clef est disponible.
  6. Si vous utilisez Google Chrome, il est possible de créer un raccourci en allant dans le menu (les trois points en haut à droite) puis sélectionner "Ajouter à l'écran d'accueil".