Une Zone biodiversité SVT

L’un des axes des nouveaux programmes du lycée aborde la notion de biodiversité ainsi que l’importance d’une mise en pratique sur le terrain.
Par ailleurs le lycée a mis en place une démarche « d’Education au Développement Durable » (label E3D), dans laquelle l’équipe de SVT s’est inscrite pour développer l’aspect biodiversité.
Une partie des pelouses du lycée a donc été consacrée à la réalisation du projet de l’équipe SVT.
Plusieurs objectifs étaient visés :
Dans le cadre de « Education au Développement Durable » :
-  Favoriser la biodiversité florale qui est à la base des réseaux trophiques pour favoriser la faune, dont la biodiversité des pollinisateurs qui par réciprocité renforcera la biodiversité florale.
-  Favoriser la création d’un environnement naturel qui contribue à l’aspect culturel de l’établissement, et à sa valorisation concrète lors des portes ouvertes du lycée.
-  Diminuer le coût énergétique et le temps nécessaire qui sont investis pour tondre régulièrement la totalité des espaces verts du lycée, en augmentant la surface des zones « biodiversité » ou bien en diminuant le nombre de tontes.
Dans le cadre du nouveau programme :
-  Illustrer une partie du cours de seconde : « La biodiversité change au cours du temps »
-  Illustrer une partie du cours de première spécialité : « Ecosystèmes et services environnementaux ».

Dans le cas présent, la proposition de TP est recentrée sur la valorisation d’une partie du programme de seconde.

Expérimentateurs :

  • N. Martin : initiateur et coordonnateur du projet (aspect SVT).
  • Y. Culus : mise en œuvre d’une flore de botanique numérique sur les tablettes du lycée et relecture de l’article.
  • S. Elley : participation à la rédaction de la fiche laboratoire.
    Lycée Léopold Sédar Senghor, Place Pierre Bérégovoy, 78200 Magnanville
LIAISON AVEC LE PROGRAMME
Niveau concerné Seconde
Partie du programme : Biodiversité, résultat et étape de l’évolution - Les échelles de la biodiversité
PROBLEME A RESOUDRE
On voudrait savoir si la fréquence de fauchage des surfaces herbacées en parties fleuries (pelouses, prairies) risque de menacer la biodiversité des insectes pollinisateurs.
NOTIONS, COMPETENCES
Notions La biodiversité évolue en permanence. Cette évolution est observable sur de courtes échelles de temps, tant au niveau génétique que spécifique.
L’étude de la biodiversité du passé par l’examen des fossiles montre que l’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du vivant. Ainsi, les organismes vivants actuels ne représentent-ils qu’une infime partie des organismes ayant existé depuis le début de la vie. …………….
De nombreux facteurs, dont l’activité humaine, provoquent des modifications de la biodiversité. .....
Objectifs : un lien est établi entre le constat d’une évolution rapide au travers d’exemples actuels et les variations de la biodiversité planétaire à l’échelle des temps géologiques et en interaction avec les changements environnementaux. Les élèves apprennent que la biodiversité évolue en permanence et que son évolution inclut des événements aléatoires. On présente quelques causes possibles d’une crise biologique à l’origine de perturbations importantes du fonctionnement des écosystèmes.
Capacités Les échelles de la biodiversité
- Au cours de sorties de terrain, identifier, quantifier et comparer la biodiversité interindividuelle, spécifique et écosystémique.
- Mettre en œuvre des protocoles d’échantillonnage statistique permettant des descriptions rigoureuses concernant la biodiversité.
- Suivre une campagne d’études de la biodiversité (expéditions, sciences participatives, etc.) et/ou y participer.

L’un des objectifs est de préparer à la première spécialité SVT : « Enjeux contemporains de la planète », où sont attendues les Capacités :
- 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.
ACTIVITE
Durée : 1h30 à 3h Coût : quelques euros pour la construction des quadrats Sécurité : ne pas toucher les pollinisateurs - Demander un masque en cas d’allergie aux pollens
  • Matériel et ressources :
    Matériel par élève ou par groupe :
    -  Smartphone ou Tablette numérique.
    -  Application Flore réalisée par Pierre Goujon, en ligne (http://abiris.snv.jussieu.fr/flore/flore.php) ou en local si un mini-serveur est installé.
    -  Matériel de prise de notes.
    -  Quadrat.

Fichiers annexes :
à télécharger sur tablette Androïd pour l’installation en local
- L’archive compressée « flore.zip » à l’adresse http://abiris.snv.jussieu.fr/download/flore.zip
Un serveur web local, comme l’application « Server for PHP » de Tautvydas Andrikys sur Google Play.

Fiche laboratoire


- La Fiche technique pour la mise en place du mini-serveur et de l’application Flore.

FICHE TECHNIQUE POUR LA MISE EN PLACE DU MINI-SERVEUR ET DE L’APPLICATION FLORE


Etat de la zone biodiversité SVT (début avril 2019) : Après une première tonte, on y distingue la zone rectangulaire (4mx8m) qui ne sera plus tondue tandis qu’aux alentours la pelouse continuera d’être tondue régulièrement.
A gauche de la photo : la « Bee’s tower » qui est une structure (50% de matériaux recyclés) où sont déposés les abris à insectes réalisés par des élèves volontaires ; elle concrétise la présence d’une biodiversité des pollinisateurs sauvages. Elle est équipée d’un abreuvoir (abreuvoir à poules avec du gravier dans la rigole pour éviter les noyades).


Etat de la zone biodiversité SVT (fin mai 2019) : Les fleurs de la zone tondue sont très majoritairement des pâquerettes. Tandis que la zone biodiversité (rectangle) a permis la floraison de : pâquerettes, marguerites, lotier, trèfle, plantain, orchidées…..(rond de sorcière)…..

  • Déroulement de l’activité :

Mise en situation

La reproduction sexuée des plantes à fleurs dépend entre autres de l’intervention des pollinisateurs comme l’abeille, le bourdon, divers types d’osmies, etc… Leur activité varie au cours de l’année.
Or, la nutrition des pollinisateurs dépend de certaines plantes à fleurs (parfois spécifiques) et qui ne fleurissent pas toutes à la même période.
Donc cette symbiose dépend des interactions entre la biodiversité des plantes à fleurs et la biodiversité des pollinisateurs.

On voudrait savoir si la fréquence de fauchage des surfaces herbacées en parties fleuries (pelouses, prairies) risque de menacer la biodiversité des insectes pollinisateurs.

Ressources :
  • Echantillonnage statistique
    Pour recenser la biodiversité végétale et estimer l’abondance de chaque espèce, les scientifiques utilisent un carré d’échantillonnage appelé quadrat.
    Le quadrat est un carré en métal, en bois ou en plastique, permettant d’isoler un échantillon habituellement de 1 m².
  • Clé de détermination (ou d’identification)
    Une clé de détermination est un outil permettant d’identifier progressivement une espèce vivante (animale ou végétale) en fonction de ses caractéristiques. Elle est basée sur des caractères morphologiques facilement observables (forme, couleur, aspect...).
    On peut utiliser une clé de détermination imprimée sur papier ou bien numérique comme celle proposée par l’application Flore qui permet de reconnaître plus de 400 espèces de fleurs sauvages.

Mise en situation et recherche

Matériel et protocole

Matériel et protocole
ATTENDUS et PISTES POUR UNE EVALUATION
Pistes de réflexion sur la conception d’une stratégie :
La biodiversité des pollinisateurs dépend de la biodiversité des plantes à fleurs.
Par conséquent, l’augmentation de la fréquence de fauchage devrait défavoriser la biodiversité des plantes à fleurs, donc celle des pollinisateurs. On comparera la biodiversité des plantes à fleurs d’une zone fauchée avec celle d’une zone souvent fauchée.
On s’attend à ce que la zone fauchée ait une biodiversité plus pauvre car le fauchage éliminerait des fleurs et donc limiterait la capacité de reproduction de certaines espèces.

Précautions pour la mise en œuvre du protocole :
- Éviter que l’élève piétine ou cueille les fleurs (dont celles qui sont protégées : orchidées).
- Éviter que l’élève manque de prudence avec les insectes susceptibles de piquer...
- Utilisation de la flore numérique pour déterminer les espèces végétales.

Présentation des résultats :
- Série de photos légendées des plantes qui représentent la majeure partie de la biodiversité.
- Un tableau comparatif, titré, légendé, qui regroupe les données sur la biodiversité des deux types de zones.

Exemple d’exploitation des résultats obtenus :
Je vois : que la biodiversité de la zone peu souvent fauchée est plus riche que celle d’une zone souvent fauchée.
Je sais : que la biodiversité des insectes pollinisateurs dépend de la biodiversité des plantes à fleurs.
Je conclus : l’augmentation de la fréquence du fauchage défavorise la biodiversité des insectes pollinisateurs.

Remarque : cette conclusion corrobore ce que préconise le ministère de la transition écologique et solidaire, « Augmenter la biodiversité florale en diminuant la fréquence des fauchages » :
- http://www.dir.centre-ouest.developpement-durable.gouv.fr/le-fauchage-raisonne-c-est-quoi-a1162.html
- https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/mesures-en-faveur-des-insectes-pollinisateurs-sauvage-sur-reseau-routier-national

Résultats de secours : (effectués le 27 mai 2019)
Zone non fauchée

Espèce Champignon (rond de sorcière) pâquerette marguerite trèfle lotier Plantin Orchidée(Ophrys abeille)
% 1,33 26,45 53,94 10,94 5,42 1,61 0,28

Zone fauchée : presque exclusivement des pâquerettes, mais avec une densité dix fois plus faible que dans la zone fauchée.

Bilan :

-  Une salle de cours vitrine vivante des SVT, ancrée dans le concret de la nature a été acquise.

-  Ce TP biodiversité (faible coût) contribue à diversifier les méthodes de travail, et les sources de motivation des élèves.
-  Développer la curiosité des élèves sur la biodiversité végétale, et faunistique (abeilles sauvages).
-  Cette démarche a contribué à l’acquisition du label E3D « Etablissement en Démarche globale de Développement Durable » pour le lycée.

Perspectives :

-  Suivre sur plusieurs années l’évolution de la zone biodiversité de la flore et des pollinisateurs.
-  Envisager un TP pour illustrer le programme de première spécialité SVT sur les écosystèmes.
Exemple : biodiversité de la faune du sol (densité des lombrics).
-  Étendre le nombre de zones biodiversité du lycée pour développer le projet E3D. Cela développera le potentiel de biodiversité du lycée, tandis que la réduction du fauchage devrait permettre des économies de temps et d’argent.
-  Par ailleurs, l’aspect floraison champêtre pourrait contribuer à développer une esthétique plus proche de la nature.
« Va prendre tes leçons dans la nature, c’est là qu’est notre futur. » Leonard de Vinci

Remerciements :
-  Le professeur P. Goujon ( pierre.goujon@upmc.fr ) de la faculté des Sciences et Ingénierie de Sorbonne Université, qui nous a fourni la flore numérique.
-  Monsieur Choquer (proviseur) et monsieur Dunat (proviseur adjoint) qui ont encouragé le projet.
-  Monsieur Bernabeï (gestionnaire) qui a initié et suivi le développement du projet E3D.
-  Mesdames E. Lordereau et H. Guillemot qui ont développé les aspects solidarité, recyclage du projet E3D, et dynamisé la participation des élèves.
-  Madame M.Touzeau pour les semences de la zone multiforale (1 m2) qui est à proximité de la Bee’s tower
-  L’équipe technique du lycée (J. Tom A Kien, D. Kanagaratnam, F.Boutel, L.Mebarki) qui nous a prêté du matériel pour la construction de la Bee’s tower, et qui entretient les espaces verts du lycée.
-  Aux élèves qui ont participé aux plantations du projet E3D, à la construction d’abris à abeilles sauvages, à la séance prototype de ce TP biodiversité de la flore selon le fauchage.

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