Sciences de la vie et de la terre

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Comparer la pertinence d'outils d'identification de la biodiversité spécifique

 

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Présentation Générale

 

Le travail présenté ici a été effectué dans le cadre de l'étude du peuplement végétal des coulées de laves du Grand Brulé, mais il est bien évidemment transposable à n'importe quel environnement.

 

 

 

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 et essentiellement composé d'espèce également exotiques envahissantes.

 

 

 

On se propose ici de travailler sur la reconnaissance des espèces des coulées de laves en comparant deux outils de reconnaissance des espèces végétales.

 

Ce travail gagnera a être intégré dans une problématique plus large (comparaison de plusieurs zones, dynamique de l'écosystème...).

 

Les outils utilisés ici sont

 

  • L'application de reconnaissance automatique Pl@nt.net. Cette application l'une des rares, si ce n'est la seule, à être efficace à la Réunion, mais pour d'autres lieux plusieurs autres applications sont disponibles et pertinentes.
  • Une clef de détermination construite à l'avance et spécifique de la zone étudiée

 

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

 

 

 

 

Installer et utiliser pl@nt.net

 

 

 

Pl@ntNet est un système collaboratif basé sur la reconnaissance d’images par une intelligence artificielle. Pour une simple utilisation à des fins de reconnaissances, la création de compte n'est pas nécessaire.

 

Si on désire collaborer en fournissant à la base de données des images de qualités, un compte est nécessaire.Ce point peut être abordé avec les élèves pour qu'il comprennent le fonctionnement de l'application.

 

 

 

Pl@nt.net existe:

 

 

Dans les trois cas, une connexion internet est indispensable. Cette activité ne peut donc être réalisée qu'avec un terminal connecté (soit directement soit par une connexion partagée).

 

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Pour utiliser Pl@nt.net, il suffit de prendre une photo d'un des organes (feuille, écorce, fleur ou fruit) de la plante directement dans l'application (icone appareil photo). On sélectionne ensuite l'organe étudié et l'application tente d'identifier l'organe. Elle donne un score de fiabilité (exprimé sur 5).

 

Il est possible d'ajouter d'autres photos pour affiner la recherche. Dans ce cas, une photo de la plante entière peut être utilisée.

 

Dans la version web, il faut d'abord sélectionner la région d'étude puis le fonctionnement est identique (mais le score de fiabilité est exprimé en pourcentage).

 

Lien direct pour étudier des plantes de la Réunion

 

L'application fonctionne mieux avec des images de petite taille (1280*1280 pixels). Cela peut être l'occasion de montrer aux élèves comment ajuster la taille d'une photo qu'ils auraient prise.

 

 

Installer et utiliser la clef de détermination numérique

 

Nous tenons à remercier Francois Vandeschricke, professeur relais au Parc National de la Réunion pour son aide lors de la conception de cette clef. En particulier pour son expertise botanique et avoir construit la première ossature des dichotomies utilisées.

 

La clef de détermination est un outil préparé à partir d'une observation des espèces présentes dans la zone d'étude. Elle se base sur l'identification de critères pertinents aboutissant à la reconnaissance de l'espèce.

 

Ces critères n'ont pas forcément une pertinence taxonomique, ils sont simplement utiles pour la reconnaissance visuelle de la plante.

 

Nous avons construit une telle clef pour les plantes présentes sur les coulées de lave du Grand Brulé. 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.

 

L'utilisation est très simple : il suffit de cliquer sur les critères pour les sélectionner puis de cliquer sur "Nouvelle recherche" pour recommencer. Il est également possible d'annuler le dernier critère observé.

 

Des aides sont prévues à l'écran pour expliciter le vocabulaire.

 

 

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

 

Utiliser la clef de détermination hors ligne

 

La clef de détermination en ligne est inutilisable en absence de réseau, 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".

 

Bilan du travail sur le terrain

 

L'utilisation des outils n'a posé aucune difficulté aux lycéens.

 

Les aides incluses dans la clef ont été utilisées, même si des explications ont parfois été nécessaires concernant certains critères.

 

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La critique des outils par les élèves est convenable, même s'il faut les stimuler pour qu'elle soit approfondie :

 

Pl@nt.net est rapide et facile d'utilisation. Cependant, il est peu performant sur certaines espèces (les photos de filao indiquent une pertinence de 5 à 15% par exemple). C'est particulièrement pour le cas d'espèces proches ou d'espèces rares. Les élèves ont pu noter des erreurs fréquentes sur les espèces du genre Nephrolepis par exemple. La plupart considère que c'est un bon outil pour satisfaire la curiosité dans un contexte familial ou amical.

 

La clef de détermination est plus lourde à utiliser et demande une observation et une compréhension du végétal que certains élèves ont eu à perfectionner. Ils considèrent qu'elle présente une meilleure fiabilité et comprennent qu'elle n'est pas universelle : elle ne fonctionne qu'avec les espèces prédéfinies par la clef (celle de la zone à étudier... parfois avec des oublis si le spécialiste qui l'a conçue en a omises. Ils ont également apprécié qu'elle apporte des renseignements supplémentaires sur les plantes étudiées.

 

 

 

Au final, si les élèves conviennent que la clef est un outil plus pertinent pour l'étude qu'ils avaient à faire, la facilité d'utilisation de l'application automatique est telle que les élèves pardonnent aisément les quelques erreurs. C'est d'autant plus vrai que l'application en a finalement fait très peu.

 

 

 

Les élèves ont également rapidement compris, que l'expertise humaine est finalement la méthode la plus efficace. Les outils utilisés permettent de pallier cette expertise et participent à sa construction.