Sciences de la vie et de la terre

picto-accueil

Comparer la biodiversité sur deux types de coulées de lave

 

Retour à la page principale du TraAM 2020-2021 sur le filao

 

 

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. Cependant, une simple observation montre que le développement de l'espèce n'a pas la même dynamique sur les coulées lisses de type pāhoehoe et les coulées en gratons de type ʻaʻā.

 

Notre choix s'est porté sur la coulée de 2004 car elle présente à un endroit deux bras côte à côte de natures différentes.

 

 

 

On se propose ici de mesurer la différence de végétation entre ces deux types de coulées.

 

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

 

 

 

 

Préparer la sortie

 

Matériel nécessaire et fichiers de secours

 

Lors de cette activité, on se propose de comparer la densité de filaos entre les deux bras de la coulée de 2004. Afin d'effectuer cette mesure, 4 cordes de 10m de long sont nécessaires. Elles permettront de délimiter une zone de 100m² pour effectuer le comptage des filaos.

 

Il est également nécessaire de prévoir des photos de secours. En effet, la qualité du comptage avec Mesurim dépend fortement de la qualité de la photo (qui peut être médiocre avec certains téléphones et la plupart des tablettes). De plus, l'angle de la photographie est également important.

 

Nous vous proposons donc deux photographies aériennes permettant de comparer les deux zones :

 

 

Installer et utiliser Mesurim 2

 

Pour les mobiles Android, l'application est disponible directement dans le Google Play. Pour les mobiles IoS et les ordinateurs équipés de Windows, l'auteur du logiciel (Philippe Cosentino) explique comment faire sur cette page. L'installation permet de :

 

  • Utiliser la tablette, l'ordinateur ou le téléphone sur le terrain (compter des végétaux pour en estimer l’abondance, annoter une observation). En effet, le logiciel permet de prendre des photos directement.
  • Utiliser ce logiciel en classe entière pour finir le travail une fois la photographie prise sur le terrain.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pendant la sortie de terrain

 

Les deux zones sélectionnées pour effectuer la comparaison sont ici côte à côte : ce sont deux bras de la même coulée, datée de 2004. De plus, ils se situent juste à côté d'une zone de parking.

 

L'analyse semble alors extrêmement facile : on ne distingue aucun filao sur la coulée en gratons. Cependant, une étude sérieuse nécessite de vérifier cette observation.

 

 

Deux bras côte à côte sur la coulée de 2004

 

Une fois sur la zone, les élèves placent un carré de 10m de côté à l'aide des cordes. Ce carré permettra d'effectuer le comptage des filaos selon deux modalités :

 

 

Cette approche, rapide, a été choisie car l'étude de la biodiversité d'une coulée lisse a été effectuée auparavant, montrant le rôle majeur du filao dans la colonisation des coulées de lave.

 

Cependant, si la sortie est centrée autour de cette comparaison, il peut être utile de procéder à une analyse exhaustive de la diversité spécifique. Ce module décrit comment nous avons procédé pour la coulée lisse et peut être facilement adapté à cet exemple.

 

Le travail peut être couplé à l'analyse des conditions physicochimiques des deux coulées. Ce module montre la démarche et peut être adapté à cet exemple.

 

 

Conclusion

 

Les élèves ont été capables de critiquer efficacement les outils utilisés :

 

  • Le comptage à l'œil est lent et nous prenons le risque de compter certains individus plusieurs fois
  • Le comptage avec Mesurim 2 élimine cet écueil. Néanmoins, il dépend très fortement de la qualité de la photo (insuffisante pour la plupart des téléphones de nos élèves) et de l'angle de la photo. La photo aérienne fournie a permis de faire un comptage correct pour la coulée lisse, mais pour la coulée en gratons, la taille extrêmement réduite des filaos et leur présence dans les interstices les rend peu visibles même sur la photo aérienne.

 

Ils ont ainsi pu voir que le peuplement de filao est plus dense sur la coulée lisse (environ deux fois plus dense) et que les filaos sont beaucoup plus développés et en meilleure santé. Cela a permis de poser des hypothèses sur l'origine de cette différence. La plus plausible d'entre elle est le manque d'eau sur la coulée en gratons car la structure en blocs irrégulier fait que l'eau s'enfonce rapidement en profondeur et ne reste pas en surface. Ils ont également observé une grande quantité de lichen sur la coulée en gratons, alors qu'il est peu abondant sur la coulée lisse.

 

Enfin, ils ont pu réfléchir sur l'évolution future de la végétation, probablement similaire mais avec un décalage temporel important.

 

 

 

Au final, cette activité courte (1h pour les mesures et l'analyse) a été facilement exécutée et bien comprise des élèves.