Sciences de la vie et de la terre

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Étudier l'importance du filao, plante exotique envahissante sur les coulées de lave au collège

 

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Présentation générale

 

Le travail présenté ici a été réalisé dans le cadre de l’étude de la colonisation des coulées de lave du Grand Brulé, mais il est transposable à n’importe quel environnement. Le filao est également présent aux Antilles : le type d'activités pédagogiques proposé pourrait être "réutilisé" par nos collègues avec des adaptations.

 

Sur les coulées de lave du grand brulé 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.

 

 

 


Les outils numériques utilisés sont :

 

  • La fonction photo de la tablette
  • Une clé de determination sous forme de genially consultable par les élèves en ligne et hors ligne
  • L’application de reconnaissance automatique pl@nt.net
  • Mesurim pour le comptage des Filaos
  • Géolocalisation

 

Sommaire :

 

 

Place dans les programmes

 

Au cycle 3 : Domaine des Sciences expérimentales et technologie

 

« (…) Les connaissances et les compétences sont acquises dans le cadre d’une démarche d’investigation qui

développe la curiosité, l’esprit critique (...). »

Présentation de la biodiversité : recherche de différences entre espèces vivantes

L’élève est capable de :

 

  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral
  • Utiliser différents critères pour classer les êtres vivants
  • Connaître les stades de développement (graines-germination-fleur-pollinisation)
  • Comprendre la notion d'écosystème.
  • Connaitre la notion de biodiversité.

 

Au cycle 4 : en SVT Thème : Le vivant et son évolution

 

La biodiversité est abordée dans ses différentes dimensions.

Connaissances abordées : Relier l’influence du milieu sur la survie des individus à la dynamique des populations : Mode de dissémination ; Dynamique des populations et paramètres d’influence. On privilégie des observations de terrain pour recueillir des données, les organiser et les traiter à un niveau simple, ainsi que la mise en oeuvre de démarches expérimentales. Cette thématique est l’occasion d’utiliser des outils de détermination et de classification.

 

Compétences associées et situations envisageables dans le cadre de cette activité

 

Pratiquer des démarches scientifiques

 

  • Utiliser des instruments d’observation, de mesures : utilisation de logiciel Pl@nt.net et mesurim, de thermomètre, luxmètre et hygromètre
  • Prise de photographies de plantes pour réaliser un herbier numérique
  • Interpréter des résultats et en tirer des conclusions
  • Communiquer sous formes d’affiches sur les démarches, les résultats et les choix, en argumentant
  • Formuler un problème à partir des observations de terrain

 

Utiliser des outils et mobiliser des méthodes pour apprendre

 

  • Apprendre à organiser son travail au sein d’un groupe
  • Compléter une fiche de terrain pour garder la trace de ses recherches
  • Identifier et choisir les outils et les techniques pour garder trace de ses recherches (à l’oral et à l’écrit)

 

Pratiquer des langages

 

  • Lire et exploiter des données présentées sous la forme d’un clé de détermination
  • Représenter des données sous différentes formes, comme un herbier numérique ou un tableur

 

Utiliser des outils numériques

 

  • Recherche préalable en salle informatique sur l’espèce végétale Filao
  • Utilisation de pl@nt.net et de mesurim sur le terrain

 

Adopter un comportement éthique et responsable

 

  • Identifier les impacts de l’introduction d’une espèce exotique Filao sur les espèces endémiques
  • Comprendre les responsabilités individuelle et collective en matière de préservation des ressources de la planète (biodiversité)
  • Participer à l’élaboration de règles de sécurité sur le terrain

 

Compétences numériques du CRCN

 

 

 

 

Installation et utilisation des deux applications

 

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).

 

.

 

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 la clef de détermination des végétaux des coulées de lave. En particulier pour son expertise botanique et pour

 

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'outils.

 

 

 

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 votre, 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".

 

Installer Mesurim 2 sur les tablettes des élèves

 

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

 

  • Utiliser la tablette sur le terrain (compter des végétaux pour en estimer l’abondance, annoter une observation)
  • Utiliser ce logiciel en classe entière
  • Exploiter des photographies prises avec la tablette directement sur le terrain ou au retour en classe si la salle n’est pas équipée d’ordinateurs

 

Préparation de la sortie (séance préalable)

 

Cette séance vise à faciliter la prise en main des outils (en particulier la clef de détermination) et à remobiliser les connaissances nécessaires

 

Recherches effectuées en classe sur les notions suivantes:

 

  • Biodiversité, d’écosystème
  • Les conséquences sur la végétation d’une éruption effusive et donc d’une coulée de lave
  • Espèce endémique, indigène, exotique, invasive
  • Quelques espèces végétales communes sur les coulées (Filao et Bois de chapelet)
  • Différents types de coulées (lisses et en grattons)

 

Apprentissage du vocabulaire pour l’utilisation de la clé de determination

 

Utilisation d’une clé de determination de la flore du collège par exemple pour appréhender et utiliser le vocabulaire

 

  • feuille, tige, pétiole, rachis, foliole
  • feuille simple, composée, pennée, bipennée, lobée, en aiguille
  • bord lisse, crénelé, poilu, denté,
  • insertion alternée, opposée, verticillée
  • nervures palmées, pennées alternes ou opposées

 

Travail préalable pour une sortie en toute sérénité (dont la partie administrative)

 

Partie administrative :

 

  • Demande d’autorisation de sortie à l’administration (objectif pédagogique, classe concernée, liste des élèves et des personnels accompagnants)
  • Réservation du bus avec la gestion
  • Distribution et récupération des autorisations parentales aux élèves pour la sortie
  • Distribution et récupération des autorisations parentales aux élèves pour l’utilisation pédagogique du téléphone
  • Vérification avec l’infirmière des élèves nécessitant un traitement
  • Information des élèves sur la tenue à porter lors de la sortie : pantalon, chaussures fermées, casquette, crème solaire, vêtement de pluie, papier et crayon, gourde et repas, téléphone, batterie de secours
  • Commande des repas des demi pensionnaires avec la gestion et la restauration scolaire

 

Matériel nécessaire pour la sortie filao au Grand Brulé (par groupe d'élève)

 

 

Avant la sortie

 

  • Installer les logiciels et des applications sur les tablettes en version en ligne et hors ligne en cas d’absence ou de faible réseau
  • Vérifier le matériel listé ci-dessus et les piles des instruments de mesure
  • Prévoir les photocopies des documents pour les élèves
  • Plastifier les documents ressources (risque de pluie dans l'Est !)
  • Récupérer les autorisations parentales
  • Noter le numéro du chef d’établissement et du transporteur en cas de problème
  • Prévoir des parapluies en cas de mauvais temps pour protéger le matériel informatique et un plan B si la sortie est annulée.
  • Prévoir une ardoise et des crayons pour les réaliser des schémas sur le terrain
  • Prévoir un sac poubelle pour ramasser les déchets présents ou laissés par les élèves
  • Charger les tablettes et téléphones

 

Le jour de la sortie

 

  • Récupérer la trousse de secours
  • Récupérer les panier repas pour les demi pensionnaires
  • Faire l’appel et vérifier les tenues et les gourdes
  • Rappeler les consignes de sécurité et de propreté dans le bus et sur le terrain
  • Vérifier l’état du bus et du conducteur
  • Pendant la sortie, recompter régulièrement les élèves.

 

Séances possibles dans la continuité de la sortie ou avant la sortie

 

Cette sortie peut s'insérer dans un cadre plus large. Voici quelques pistes de réflexion :

 

  • Sortie dans la forêt de Bois Blanc pour réaliser un herbier d’une forêt de bois de couleurs des bas (forêt primaire qui colonisait les coulées avant l'arrivée de l'être humain à la Réunion).
  • Réalisation d’un herbier numérique des espèces colonisatrices des coulées de lave de 2004
  • Réalisation d’affiche et/ ou de diaporama pour sensibiliser les autres élèves sur le problème des espèces envahissantes.
  • Prolongement avec une autre espèce envahissante mais très appréciée des Réunionnais : le Goyavier…
  • Prolongement ou évaluation avec une espèce invasive animale (par exemple le lapin en Australie)
  • Revégétalisation et gestion de la coulée de lave de 1977 à Sainte-Rose
  • Travail pluridisciplinaire avec le professeur d’EPS dans le cadre d’une randonnée
  • Travail pluridisciplinaire avec le professeur d’Art plastiques sur l’étude des paysages
  • Travail pluridisciplinaire avec le professeur de français, sur le poème Jean-Joseph Rabearivelo

 

Déroulé de la sortie de terrain

 

But de la séance

 

  • Mise en évidence de la colonisation des coulées de lave stérile par des espèces pionnières à l’origine d’un écosystème.
  • Reconnaissance des espèces présentes en utilisant pl@ntnet et la clé de détermination
  • Réalisation d’un comptage manuel et à l’aide de mesurim2 pour réaliser une moyenne et permettre une comparaison avec d’autres types de coulées
  • Constater après comptage que l’espèce la plus représentée est le Filao exotique et envahissant
  • Se poser des questions comme : d’où viennent ces espèces envahissantes ? et pourquoi empêchent-elles l’installation des espèces endémiques ?
  • Une comparaison avec le stade jeune forêt (comme pour la sortie lycée) peut être envisagée pour comprendre le rôle du filao dans la modification de l'environnement
  • Une comparaison entre deux types de coulées peut également être envisagée - mais elle n'a pas été effectuée faute de temps

 

Déroulé de la sortie

 

  • Distribution des fiches élèves et de documents plastifiés dans le bus, lecture avec eux si besoin
  • Constitution des groupes (nos groupes comportaient 3 élèves)
  • A l’arrivée sur la coulée 2004, marcher 50 mètres pour s’éloigner de la route. En effet les bords de routes sont souvent colonisés de végétaux particuliers.
  • Partage des observations des élèves et premières questions de leur part sur cet environnement inconnu pour la majorité d’entre eux
  • Correction des premières questions de la fiche ensemble
  • Explication des consignes
  • Utilisation de la clef de détermination tous ensemble avec un ou 2 spécimens pour vérifier la prise en main de l’outil numérique
  • Installation des transects par groupe (le premier groupe choisi l’orientation, les autres se placent parallèlement à 5 mètres de distance)

 

Télécharger la fiche méthode de la détermination de la biodiversité par transect

 

  • Réalisation de la détermination et du comptage (toutes les espèces le long du transect)
  • Réalisation de mesures de température et luminosité (tous les mètres le long du transect pour pouvoir faire une moyenne)
  • Ces mesures sont ensuite partagées dans un tableau (ou un tableur suivant le niveau des élèves) mis à disposition de la classe.

 

Télécharger le tableau de données

 

  • Changement de lieu et réalisation de nouveaux transects avec détermination et comptage pour comparaison.
  • Retour au bus et arrêt sur la coulée en gratons

 

Exploitation des résultats en classe entière la séance suivante

 

 

Bilan du travail sur le terrain, freins, problèmes, critiques et quelques propositions solutions

 

Attention, l'installation des applications sur les tablettes collège est chronophage. Ce temps peut être réduit par l'utilisation de QRCode pointant vers les adresses des applications.

En période de covid, avec interdiction de pique niquer, la sortie a été organisée sur une matinée, pour permettre aux élèves de manger chez eux ou à la cantine.

Le temps sur place a été trop court moins de 2h, les élèves de 5e n’ont pu faire que la reconnaissance et le comptage sur la coulée lisse de 2004. En temps normal, la sortie devrait être organisée sur la journée pour permettre la comparaison avec la forêt de Filaos et la coulée en gratons.

Le temps était pluvieux, il a été difficile dans un premier temps de sortir les tablettes et les téléphones, heureusement la pluie s’est arrétée et les élèves ont pu utiliser la clef numérique.

Les élèves ont pu travailler avec la clef de détermination imprimée et plastifiée.

Certains élèves sont plus à l’aise que d’autres avec le numérique. Faire attention au moment de la constitution des groupes pour favoriser les échanges et l’entraide entre groupes.

La répétition des activités sur une autre zone comme la forêt aurait permis une meilleure implication.

 

Il peut être utile de prévoir un partage de connexion des tablettes avec le portable du professeur (attention vérifier au préalable le nombre de partage possible environ 4).

 

Intégration des élèves porteurs de troubles ou de handicap

 

En cas de troubles dys : adapter la police du document (calibri ou comic sans ms)

En cas de déficience visuelle : transmettre les documents de la sortie à la RESSOURCE pour une traduction en braille, exploiter la sensation du toucher pour la reconnaissance des espèces et travailler la compétence de description orale du paysage par les autres élèves….

En cas de déficience auditive : préparer les consignes détaillées sous format écrit

 

 

Bibliographie et informations pour le professeur

 

Le filao fait partie de la liste des plantes exotiques envahissantes à La Réunion définie par le CBNCPIE Mascarin. Cet arbre ne fait pas l’objet de programme de lutte particulier. Toutefois, des programmes de restauration de la végétation littorale sont en cours sur la côte Ouest et à Sainte-Rose. Ils visent à rétablir une végétation indigène adaptée le long du lagon allant de Saint-Gilles à La Saline, et à favoriser la ponte des tortues marines sur les plages entre Saint-Leu et L’Étang-Salé.

 

Fiche présentation du filao - sur le site du GEIR (Groupement des Espèces Invasives de la Réunion)

 

Fiche lutte contre le filao de l'ONF Réunion - sur le site du GEIR

 

Les fiches des arbres de la Réunion par l'ONF

 

Les plantes exotiques envahissantes par Christophe Lavergne

 

Forêt Mascarine de l'ONF (illustrations Marie Winter)

 

Colonisation des coulées de lave récentes par la végétation, Nourigat et Nourigat - 1993-1995

 

Suivi morpho-dynamique des plages récifales de La Réunion en contexte d’observatoire, Marie-Myriam Mahabo

 

Dynamique des forêts tropicales de l’île de La Réunion : processus d’invasions et de régénération sur les coulées volcaniques, Dominique Strasberg (Sciences de l’environnement - Université Montpellier II) in Sciences et Techniques du Languedoc, 1994.

 

Poème sur le filao

 

Dans la Revue de Madagascar d’avril 1934, Jean-Joseph Rabearivelo, premier écrivain malgache d’expression française, écrit un poème sur l’espèce equisetifolia :

 

Filao, filao, frère de ma tristesse,

 

qui nous viens d’un pays lointain et maritime,

 

le sol imérinien a-t-il pour ta sveltesse

 

l’élément favorable à sa nature intime ?

 

 

 

Tu sembles regretter les danses sur la plage

 

des filles de la mer, de la brise et du sable,

 

et tu revis en songe un matin sans orage

 

glorieux et fier de ta sève intarissable.

 

 

 

Maintenant que l’exil fait craquer ton écorce,

 

l’élan de tes rejets défaillants et sans force

 

ne dédie aux oiseaux qu’un reposoir sans ombre,

 

 

 

tel mon chant qui serait une oeuvre folle et vaine

 

si, né selon un rythme étranger et son nombre,

 

il ne vivait du sang qui coule dans mes veines !