La Sortie Écologique [PDF]

Zitiervorschau

La sortie écologique

Réalisé par :

Encadré par :

Bardo Imane & Rabiaa Rahioui

Mr. Md Fouad Fennich.

Année universitaire : 2022 – 2023

Sommaire TABLE DE FIGURES

5

Liste des tableau

6

I.

Introduction

1

II.

Les préparatifs de la sortie écologique

2

Les démarches administratives

3

A.

*Soumettre une demande manuscrite d’autorisation au chef de l’établissement B.

Les démarches organisationnelles de la sortie

3 4

a- Contacter les familles

4

b- L’équipe d’encadrement

4

c- Les outils nécessaires pour une sortie écologique

4

d-Le choix de la zone à étudier et recueil des données bibliographiques en plus de la préparation 6 de l’itinéraire à suivre III. Les techniques d’études au cours d’une sortie écologique

7

A.

La stratégie d’échantillonnage

B.

La technique de quadrillage et l’aire minimale du relevé

10

C.

Le recueil sur place des données concernant le milieu

12

D.

L’étude des végétaux

14

a-

La mesure de la hauteur des arbres

7

14



Par la mesure des ombres

14



A l’aide d’un dendromètre de Franck :

15



A l’aide de la croix du bucheron

16

b-

Répartition verticale des végétaux : les strates végétales

18

c-

La stratification horizontale des végétaux

19

F.

L’étude statistique de la répartition des végétaux et des animaux 1.

L’étude statistique chez les végétaux

20 20

a.

Dominance (recouvrement)

21

b.

Abondance

21

a. c.

Le coefficient d’abondance-dominance : Echelle de Braun-Blanquet. Fréquence et indice de fréquence

22

d.

L’histogramme de fréquence et la courbe de fréquence

23

2.

Etude statistique chez les animaux

24

IV. Récolte et techniques de conservation des végétaux et des animaux A.

22

Chez les végétaux la réalisation des relevés floristiques

25 25

B.

Chez les animaux

26

1.

Taxidermie

26

2.

Conservation des animaux dans l’alcool

27

3.

Conservation des échantillons récoltés : pour les insectes

28

Conclusion

29

Bibliographie

30

V.

Annexe

31

b.

31

Les indices écologiques de structure 

Indice de shannon-weaver

31



Indice de Simpson

32

Tables des figures photo 1 : quelques outils utilisés dans la sortie écologique Figure 1: schéma montre la zone homogène Figure 2 : les types des échantillonnages Figure 3 : détermination de l'aire minimale Figure 4 : la technique de quadrillage Figure 5 : la mesure de la hauteur d'un arbre par son ombre Figure 6 : les différents types de dendromètres Figure 7 : la mesure de la hauteur d'un arbre a l'aide d'un dendromètre et croix d'un bucheron Figure 8 : la mesure la hauteur d'un arbre a l'aide d'un triangle isocèle Oxy) Figure 9 : la stratification verticale des végétaux dans une forêt Figure 10 : le profil topographique Figure 11: la stratification horizontale des végétaux Figure 12 : histogrammes de fréquence et courbe de fréquence Figure 13 : squelette d'un oiseau Figure 14 : des animaux conservés dans l'alcool Figure 15 : les insectes conservés

5 6 10 11 12 15 16 18 18 19 19 20 24 27 28 29

Listes des tableaux Tableau 1: les outils et leurs utilités Tableau 2: Résultat de dénombrement des espèces végétales Tableau 3 : Méthodes d'études du climat durant la sortie écologique Tableau 4: méthodes d'études du sol durant la sortie écologique Tableau 5: Méthodes d'étude des végétaux lors d'une sortie écologique Tableau 6 : tableau d'assemblage des données correspondant aux relevés Tableau 7: indice de coefficient de dominance Tableau 8 : coefficient d'abondance -dominance selon échelle de Braun-Blanquet Tableau 9 : fréquence et indice de fréquence Tableau 10 : indice de densité relative

6 11 13 13 14 21 21 22 23 25

I. Introduction L’école est le lieu d’acquisition des savoirs. Elle est ouverte sur le monde qui l’entoure. C’est pourquoi les enseignant(e)s organisent des activités à l’extérieur de l’école (MFEN, 1999). En vue de faciliter la mise en œuvre des sorties, le présent travail précise leurs objectifs pédagogiques et définit les conditions de leur organisation afin de développer chez les étudiants de nouvelles compétences, un enrichissement de la vie de chacun d’eux et de sa sécurité. La sortie scolaire joue un rôle très important dans le processus de l’enseignement/apprentissage pour satisfaire et assurer la transmission et l’acquisition des connaissances aux étudiants. L’enseignement des Sciences Naturelles cesse d’être une accumulation de connaissance (MINESEB, 1996). L’enseignement des SVT comporte plusieurs chapitres, y compris celui de l’« l’écologie ». En tant que science de la réalité, l’écologie étudie la distribution et l’abondance des organismes, les interactions de ceux-ci avec leur milieu biotique et abiotique et les conséquences de toutes ces interactions. L’écologie consiste donc à analyser les conditions du milieu et aussi l’étude du comportement, des préférences, et des réactions des êtres vivants vis à vis des facteurs du milieu (Souchon et Souchon, 1965). Le terme écologie vient de deux mots grecs « oikos » qui veut dire maison ou habitat et « logos » qui signifie science, discours ou étude. Le terme écologie signifie alors « Science de l’habitat » (Dajoz, 1970). Si on parle de l’habitat, il y a donc de formation végétale et des communautés animales qui assurent leur survie dans un milieu bien déterminé. C’est une science interdisciplinaire qui recoupe la physique, la chimie, la géographie, la géologie, la biologie, la biochimie, la statistique et l’informatique…etc. Pour atteindre les objectifs inscrits dans le programme scolaire essentiellement du niveau tronc commun, cette classe est censée faire une sortie écologique. Cette sortie donne l’occasion aux étudiants de connaitre certaines réalités du terrain en complément des cours qu’ils ont déjà reçus en classe, c’est-à-dire pour mieux éclaircir les acquis en classe. Mais entre une sortie écologique et une excursion, nombres d’usagers des établissements scolaires ont souvent confondu les deux activités qui l’une comme l’autre joue un rôle important dans la formation des étudiants. Pendant une sortie écologique, l’étudiant se construit, il développe ses sens, sa curiosité, sa sensibilité et son imagination. Il découvre, il observe, il mesure et il apprend les notions du vivant et du non-vivant.

7

II. Les préparatifs de la sortie écologique

Au début définissons qu’est-ce que la sortie écologique et mettons en relief ses objectifs ? L’environnement est constitué de milieux terrestres et aquatiques. Ces derniers sont des espaces physico-chimiques ou vivent les êtres vivants qui établissent des relations entre eux et avec les constituants du milieu. La sortie écologique permet aux étudiants d’observer et d’étudier les milieux naturels directement sur le terrain afin de découvrir les composants de ces milieux et comprendre les relations qui existent entre les êtres vivants et les relations avec leurs milieux de vie.

Avant d’effectuer la sortie écologique et avant d’échantillonner et de relever les individus de la végétation à étudier sur le terrain, il est nécessaire de se poser ces bonnes questions :  Quel est l’objet de mon étude (c’est-à-dire de la sortie) ?  Quel contexte ?  Quels objectifs ?  Quelles hypothèses ?  Quels moyens ?  Quel public cible ?  Quelles valorisations ? Donc pour faire une sortie écologique, il faut bien la préparer et pour ça on doit passer par plusieurs étapes. Deux points sont essentiels avant toute sortie, et qui nécessitent des préparatifs : 

Premièrement, il faut choisir le milieu à étudier (pour cela il y a plusieurs normes et critères à respecter).



Deuxièment , il faut préparer le matériel nécessaire à l'étude du milieu (chaque étude requiert un certain type de matériel) et rassembler un maximum, d’informations sur les lieux des visites.

A- Les objectifs de la sortie écologique - La sortie ou l’excursion écologique permet le contact direct avec la nature, l’observation et l’exploration des milieux naturels en vue de mener une étude écologique. - Fournir les connaissances de base sur les écosystèmes - exemple du milieu forestier : les animaux, les végétaux et l’impact de l’activité de l’homme sur ces milieux. 8

- Fournir quelques outils pédagogiques pour l’étude des écosystèmes et les mettre en application sur le terrain. - Comprendre les relations entre les animaux, les végétaux et leur environnement et les relations entre eux. - Découvrir la diversité du composant vivant et non vivant. - Sensibiliser les étudiants à la richesse des milieux naturels en général - Mesure de quelques paramètres physico-chimiques du milieu. - Expliquer et donner des hypothèses concernant la répartition des êtres vivants sur un milieu naturel. A. Les démarches administratives Au début de l’année scolaire lors de l’établissement du Plan de Travail Annuel (PTA) en réunion du personnel de l’établissement, l’enseignant doit présenter son projet de sortie écologique avec les classes concernées. Pour cela il doit procéder à certaines démarches, par exemple : *Soumettre une demande manuscrite d’autorisation au chef de l’établissement C’est la première démarche à faire une fois que la décision est prise pour organiser une sortie écologique. Cette demande doit rassembler les informations nécessaires suivantes : - Les objectifs pédagogiques et éducatifs précis, le programme détaillé, les travaux pédagogiques à effectuer, le mode d’exploitation et d’évaluation…etc. - Les caractéristiques générales : date, type de sortie, lieu, durée, composition du groupe, encadrement…etc. - Mode de déplacement et type de transport, itinéraires, horaires, modalités d’hébergement et d’accueil. - Les modalités de financement si c’est nécessaire. - Les dispositions à prendre - assurance, type d’assistance médicale, consignes en cas d’événements graves, coordonnées des personnes participantes ou d’autres pouvant être rejointes en cas d’urgence. * Pour la sécurité, le personnel administratif de l’établissement doit régulariser l’assurance des élèves. C’est une prévention pour faciliter les mesures à prendre en cas d’accident ou d’obstacles. Une demande adressée au Monsieur/Madame le Responsable de la zone à visiter si nécessaire doit être préparée. 9

* En dernier lieu, l’enseignant responsable doit aviser les parents d’élèves, pour qu’ils puissent se préparer sur le plan financier ou plan matériel (habillements) de leurs enfants. * Pour le support matériel durant la sortie, la responsabilité dépend du type de l’établissement, pour le Lycée public, ce sont les enseignants qui sont responsables des supports matériels mais pour le Lycée confessionnel, c’est l’établissement même qui assume la responsabilité. B. Les démarches organisationnelles de la sortie a- Contacter les familles Dans tous les cas, les familles doivent être précisément informées sur les conditions dans lesquelles ces sorties vont être organisées, les dates, les horaires du départ et du retour et les lieux à visiter. Après avoir pris connaissance de la note d'information, les parents doivent donner leur accord ou non pour que leurs progénitures participent à la sortie, en remettant normalement à l'enseignant la note d’information envoyée qu'ils auront datées et signées. b- L’équipe d’encadrement Afin d'assurer au mieux la sécurité des étudiants lors des sorties scolaires et principalement écologiques, une équipe d'encadrement doit être formée. Elle est constituée obligatoirement par : -

L’enseignant responsable qui va encadrer les étudiants pendant la sortie écologique en leur apprenant pendant une séance précédant la sortie, les techniques d’études de terrain qui vont être utilisées et leur donner les informations nécessaires liées à ce sujet.

-

Les guides ou encadreurs (soit enseignant soit membre de l’administration) qui vont aider l’enseignant pendant toute la sortie tout en lui facilitant certaines tâches.

c- Les outils nécessaires pour une sortie écologique

La réalisation de prélèvements et des mesures lors de la sortie nécessitent du matériel approprié utile aux différentes activités effectuées. A part le matériel pour la sécurité (gants, casquette, chaussures fermées) la sortie écologique nécessite que les élèves utilisent des outils d’observation, de détermination, voire de communication qu’ils ne maîtrisent souvent que partiellement mais les enseignants accompagnateurs leur seront d’un grand aide pour leur apprendre comment les manipuler.  Pour l’étude topographique : Les outils suivants sont nécessaires  Une boussole pour la détermination de l’orientation du milieu étudié et pour se positionner en plus d’une carte topographique et une carte géographique.  Un rapporteur, une équerre et un marteau.  Carnet, crayon, stylo….etc. 10

     

Un fil à plomb. Une planche pour la mesure de pente. Des piquets et ficelles ou corde pour le repérage de la mesure des distances. Un mètre à ruban pour toutes les mesures nécessaires. Un luxmètre, un altimètre, un thermomètre et un hygromètre. Pour les études floristiques et faunistiques :

Les outils cités ci-après sont utilisés lors des études floristiques et faunistiques sur terrain :   

    

Des jumelles et un appareil photographique pour prendre des photos des êtres vivants inventoriés dans le milieu étudié. Une loupe à main pour permettre une observation en détail des caractéristiques invisibles à l’œil nu, - Des ficelles pour délimiter les parcelles à étudier. Un mètre à ruban pour mesurer la dimension des parcelles ou bien des piquets et ficelles ou corde pour la mesure des distances, du quadrillage, de la mesure de l’aire minimale d’inventaire et de la hauteur des arbres en plus d’un triangle isocèle ou un dendromètre. Un filet à papillon pour capturer les insectes volants, un filet à plancton, filet fauchoir, aspirateur et un parapluie japonais. Des sacs plastiques ou des bocaux pour recueillir les petits animaux comme les insectes…etc. Un sécateur, des ciseaux et des stylos feutres et des étiquettes utiles pour la cueillette des échantillons de végétaux. Des presses-herbiers ou des livres pour aplatir les échantillons des plantes à conserver qui vont servir aux études ultérieures. Un parapluie et des bottes.

photo 1 : quelques outils utilisés dans la sortie écologique

11

Tableau 1: les outils et leurs utilités

d-Le choix de la zone à étudier et recueil des données bibliographiques en plus de la

préparation de l’itinéraire à suivre Les zones appropriées ou écosystèmes (biocénose + biotope) choisis où on peut mener une étude écologique sont : la forêt, la prairie, Le lac….etc. Ces zones doivent être homogènes, pour cela on doit éviter l’étude dans les limites des milieux ou des lisières.

La localisation des sites d’intervention va être réalisée avant la sortie afin de répondre aux grandes lignes étudiées en classe en Ecologie. Elle est faite à partir de deux principaux critères dont les informations doivent être recueillies avant d’aller sur le terrain et qui sont déduits lors de la recherche bibliographique.  Le critère géographique : les sites cible pour la sortie écologique doivent être aux alentours ou

à quelques heures de l’établissement scolaire, c’est à dire qu’il est plus judicieux de choisir un milieu proche de l’établissement afin d’éviter la perte de temps pour se rendre sur les lieux (Faurie et al, 1999).  Le critère écologique : le site favorable à retenir pour la sortie écologique doit présenter au minimum un écosystème à habitat particulier abritant des espèces animales et végétales et sans risques préalables. 12

Pour choisir le milieu à étudier, il faut respecter deux étapes : -

Il faut choisir le milieu qui va répondre aux problématiques posées et le thème à étudier

Exemple : - Pour étudier une forêt, on doit aller sur le terrain et à l’intérieur de ce type de végétation. -

Une fois le milieu choisi, il y a d'autres critères à respecter :

-L’accessibilité du terrain : celui-ci doit être facilement accessible pour des raisons de sécurité. - L’homogénéité : le milieu doit être homogène, c'est à dire que les mêmes conditions règnent dans tout le milieu. - La dépendance : le milieu doit être indépendant des autres milieux, par exemple la zone d'une forêt proche de la frontière n'est pas un milieu indépendant, mais dépend des milieux voisins et de leurs conditions. - La naturalité : le milieu doit être naturel, c'est à dire non influencé par les activités humaines, un barrage, par exemple n'est pas naturel, car il est construit par l'Homme, alors qu’un lac est considéré comme étant un milieu naturel.  Visite préliminaire du milieu d’étude Avant cette visite, un itinéraire de la sortie et des arrêts doit être établi. Une visite préliminaire consiste à faire une reconnaissance du milieu à visiter avant la date de la sortie et dont le but est de :    

Identifier le type du milieu à étudier. Déterminer le trajet à réaliser pour la sortie écologique (choisir les stations), ainsi que de recueillir les différentes informations nécessaires. Recenser les dangers potentiels. Déterminer la durée de la sortie et programmer les arrêts ou les stations.

III.Les techniques d’études au cours d’une sortie écologique A. La stratégie d’échantillonnage Les questions abordées en écologie ou en étude de la biodiversité peuvent nécessiter d’observer voire cueillir de spécimens de végétaux ou de capturer des animaux, pour les 13

compter, les mesurer ou les peser ou encore pour déterminer leur sexe afin de calculer le sexeratio d’une population. Dans ces études en écologie, nous cherchons souvent à étudier des phénomènes qui interviennent à des échelles spatiales et temporelles relativement larges. Dans notre exposé en mettra l’accent surtout sur l’échantillonnage chez le règne végétal. Avant de faire la sortie, il est nécessaire d’échantillonner. On ne peut pas tout visiter et tout récolter, Échantillonner consiste à sélectionner un ensemble de petites sous-unités sur lesquelles les mesures de la variable d’intérêt seront effectuées et aussi des prélèvements de

végétaux seront exécutés. Les valeurs obtenues sur cet échantillon sont alors utilisées pour réaliser une inférence sur l’ensemble qui nous intéresse initialement. Cette démarche s’appelle l’échantillonnage. Les sous-unités sur lesquelles les mesures sont réalisées se nomment « individus statistiques ». L’ensemble de ces petites sous-unités mesurées se nomme « l’échantillon ». L’ensemble de toutes les petites sous-unités possibles dans la zone d’intérêt se nomme la « population statistique. Les valeurs obtenues sur ces échantillons d’individus statistiques seraient alors moyennées et ces moyennes seraient extrapolées à l’ensemble de la population statistique d’intérêt.

L’échantillonnage se justifie lorsque le phénomène qui nous intéresse est hétérogène dans le temps et/ou dans l’espace. Par exemple, s’il y a partout dans le parc national une densité homogène de plantes, il suffit de mesurer un quadrat dans le parc pour obtenir cette densité. De même, si tous les poissons du lac présentent la même taille, il suffit d’en mesurer un pour avoir la réponse à notre question. Cependant, les phénomènes naturels présentent en général une forte hétérogénéité. Par exemple, la densité de plantes varie avec l’altitude, le type de sol, le type de végétation environnante…etc. Il est donc nécessaire de mesurer plusieurs quadrats dans le parc pour bien couvrir toute cette variabilité et obtenir une densité moyenne que l’on extrapolera à l’ensemble du parc. Cette densité moyenne s’appelle une estimation. Il ne s’agit pas de la valeur exacte de la densité dans la population, car elle est obtenue sur un échantillon de cette population. La démarche d’échantillonnage aura donc pour objectif que cette estimation se rapproche le plus possible de la vraie valeur de la population. 14

Il existe de très nombreux types de plans d’échantillonnage, reposant tous sur une sélection aléatoire des individus statistiques, mais permettant de gérer des situations ou des questions différentes. Ce domaine est foisonnant et il n’est pas possible ici de lister tous ces plans. Nous présentons cependant les plans les plus fréquemment utilisés pour l’étude de la biodiversité. i.

Échantillonnage aléatoire simple

L’échantillonnage aléatoire simple est une méthode qui consiste à prélever au hasard et de façon indépendante «n» unités d’échantillonnage d’une population de «N» éléments Les échantillons sont répartis au hasard. Chaque point dans l’espace étudié a donc une chance égale d’être échantillonné. A partir d’une carte ou d’une photographie aérienne, l’œil humain ne sait pas choisir les échantillons. Une pratique largement utilisée consiste à utiliser une grille pour les choisir de manière plus aisée. Une méthode garantissant sécurité et représentativité consiste à dresser la liste complète et sans répétition des éléments de la population, à les numéroter, puis à tirer au sort «n» d’entre eux à l’aide d’une table de nombres aléatoires ou de tout autre système générant des chiffres aléatoires. Chaque élément sélectionné peut être remis dans la population après son tirage pour éventuellement être choisi une deuxième fois : on parle alors d’échantillonnage avec remise. Cette méthode se prête aux analyses statistiques, mais elle demande de prélever un grand nombre d’échantillons. ii. Echantillonnage systématique Ce type d’échantillonnage consiste à répartir les échantillons de manière régulière (tous les «x» mètres par exemple). On utilise habituellement un quadrillage c’est-à-dire quadriller la zone d’étude puis sélectionner les sites sur la base d’une distance fixe entre les sites (les échantillons sont étalés de façon systématique et uniforme de la zone d’étude). Il est utilisé quand la structure sous-jacente de la population est inconnue. Les points d’échantillonnage sont ainsi faciles à localiser à chaque relevé. C’est un avantage considérable dans le cadre d’un suivi permanent. Si les espèces nichent au même endroit tous les ans, le comptage devient plus facile avec le temps. iii. Échantillonnage aléatoire stratifié Il consiste à classifier d’abord en différents type de formations (strates) puis à choisir à l’intérieur de chaque type des échantillons pris au hasard ou de manière systématique. Dans le cas d’une population hétérogène l’erreur d’échantillonnage peut être diminuée si on divise la population en sections, chacune est relativement homogène et on prélève des échantillons dans chaque section (le nombre des échantillons par section devrait être égal ou très approchant). L’estimation de l’ensemble de la population est donnée par la suite en combinant les données des différentes sections.

15

Figure 2 : les types des échantillonnages B. La technique de quadrillage et l’aire minimale du relevé Les zones appropriées où on peut mener une étude écologique sont : la forêt, la prairie, Le lac….etc. Ces zones doivent être homogènes ; pour cela on doit éviter l’étude dans les limites de milieux ou des lisières. Comme il n’est pas possible d’étudier en détail la totalité du territoire en question ; un choix des secteurs à étudier et de leur surface s’impose. Pour délimiter la surface minimale des parcelles à étudier, on effectue un quadrillage. La Technique de quadrillage consiste à recenser ou dénombrer, sans nécessairement les nommer, dans une zone d’étude écologique toutes les espèces végétales dans les surfaces 1m2, 2 m2, 8 m2 ,16 m2. + L’aire minimale (surface utile) : C’est la plus petite surface où sont représentées la plupart des espèces végétales du milieu. Elle est déterminée en utilisant la technique de quadrillage. Il est difficile, voire impossible de réaliser un recensement de l’ensemble des espèces d’un milieu donné. Il est donc recommandé d’effectuer un fractionnement de milieu d’étude en parcelles égales appelées « aire minimale ». Pour délimiter cette aire minimale, il faut d’abord choisir un milieu homogène en évitant les espaces mixtes (les zones de transition entre deux paysages : milieu terrestre-aquatique). Déterminer l’aire minimale revient à choisir une petite surface (sauvent 1m2) et à recenser les différentes espèces qui s’y trouvent. Puis à multiplier cette surface par 2 et à recenser les nouvelles espèces. Cette dernière surface sera également multipliée par 2 et les nouvelles espèces rencontrées seront recensées. Ainsi de suite jusqu’à ce qu’aucune nouvelle espèce ne se soit rencontrée. Le dernier espace ayant des espèces nouvelles sera considérée comme étant l’aire minimale sur le terrain.

16

En générale l’aire minimale peut être défini comme la plus petite surface qui rende compte d’une association végétale. Pour la définir, le gestionnaire réalisera des relevés de surface de plus en plus grande jusqu’à ce que le nombre d’espèce n’augmente plus ou en hélice (Fig. 05). Ainsi, après on peut entamer facilement l’étape de la préparation de l’herbier. Surface du relevé en m2

1

2

4

8

16

32

Nombre d’espèces végétales

15

48

59

6

70

70

5

Tableau 2: Résultat de dénombrement des espèces végétales

Le nombre d’individus est convertis en densité et le nombre totale des individus est alors calculé en multipliant la densité par la surface totale.

+ Le cortège floristique C’est ensemble des espèces végétales ayant des caractéristiques écologiques ou biologiques communes. Jusqu’à ce que toutes les espèces végétales présentes soient répertoriées : - On trace sur papier millimétré la courbe du nombre d’espèces végétales en fonction de la surface du relevé en m2 (prendre 1 cm pour 10 m2 et 1 cm pour une espèce). On détermine ainsi la surface d’étude minimale (Faurie et al. 1998). - Se contenter d’explorer une surface inferieur serait une erreur, car le cortège des plantes ne serait pas complet. - En explorant une plus grande serait inutile. Puisque on ne découvre rien de plus, tant que l’on reste dans les limites d’un milieu homogène.

17

Figure 4 : la technique de quadrillage C. Le recueil sur place des données concernant le milieu La journée de la sortie doit commencer par le recensement des étudiants ou l’appel avant le départ. Après la familiarisation avec les étudiants pendant le trajet, on passe une fois sur place à la pratique proprement dite. -Prélèvement de données physico-chimiques  Le climat

Climat Température

Méthodologie Mesurer

Matériel Thermomètre

Précaution Choisir un milieu exposé

Ensoleillement

Observer les

Exposition au soleil, Luxmètre

zones ombragées et ensoleillées Vent

Constater la

Girouette, sable

direction du vent, sa vitesse Saison

Consulter le

Calendrier

calendrier et la pluviométrie Humidité

Apprécier par

relative de l’air

rapport à la saison

Psychomètre, nos sens Tableau 1: Résultat de dénombrement 18

des espèces végétales

Tableau 3 : Méthodes d'études du climat durant la sortie écologique

 Le sol

-Etude topographique L’objectif de l’étude de la topographie du milieu est d’apprendre aux étudiants la mesure des principales caractéristiques topographiques et de leur initier à l’utilisation des matériels appropriés à ces activités. -Détermination de l’orientation géographique : La détermination de l’orientation du milieu d’étude est basée sur l’apprentissage de la manipulation d’une boussole. 19

-Mesure de la pente : La pente correspond à l’inclinaison d’une surface par rapport à l’horizontale. Elle peut être mesurée à l’aide d’un rapporteur, d’une planchette et un fil à plomb.

D. L’étude des végétaux E. Végétaux

Méthodologie

Matériel

Précautions

Inventaire

Relevés floristiques,

Corde, marteau,

Eviter de piétiner les

(répartition

herbier

Feuilles de papiers,

plantes et les épines

stylo …

des plantes

horizontale) Strates rencontrées

Appréciation de la

Dendromètre de

(répartition

taille

Franck

Mode de vie

Observations

Yeux

Vitalité

Observer, toucher,

Ciseaux

verticales)

casser… Tableau 5: Méthodes d'étude des végétaux lors d'une sortie écologique

a- La mesure de la hauteur des arbres  Par la mesure des ombres Cette méthode ne nécessite qu’un mètre, un terrain plat (sinon les mesures seront beaucoup moins précises) et du soleil bien entendu. Commencez par vous mesurer et notez les mesures en cm. Placez-vous au soleil sur un sol plat de façon à ce que votre ombre s’étire devant vous et prenez la mesure de votre ombre (de vos talons jusqu’au bout de l’ombre). Puis mesurez la longueur de l’ombre de l’arbre (de la base du tronc jusqu’à l’extrémité de l’ombre). Cette opération doit se faire assez rapidement, car avec le changement de position du soleil, la longueur de l’ombre peut changer très vite. Ajoutez la moitié de la largeur de l’arbre à la longueur de l’ombre de l’arbre pour obtenir la longueur totale de l’ombre de l’arbre. Cette méthode est très primitive mais elle donne des estimations très proches. La hauteur des arbres est mesurée par les étapes suivantes :

20

 On mesure la longueur de l’ombre de l’arbre étudié.  On mesure l’ombre d’un étudiant debout ou d’un objet quelconque.  On divise l’ombre de l’arbre sur l’ombre de l’étudiant et le résultat obtenu sera multiplier par la taille réelle de l’élève.

X multiplié par la taille de l’étudiant = la taille de l’arbre.

Figure 5 : la mesure de la hauteur d'un arbre par son ombre

 A l’aide d’un dendromètre de Franck : 

Le dendromètre Matériel nécessaire



Une plaque de carton.



1 tube d’environ 30 cm.



Une équerre et une règle graduée.



Ruban adhésif, ficelle et plomb de pêche.



Crayon de papier, gomme, ciseaux.



Fiche d’expérience : fabrication, utilisation et résultats.



Craie et décamètre. 

Fabrication

1. Sur la plaque de carton, en vous servant d’un angle droit du carton, tracer un triangle rectangle isocèle dont les 2 côtés égaux mesurent 20 cm. Découper le triangle. 21

2. Scotcher le tube sur le grand côté du triangle. 3. Enfiler la ficelle dans le trou de pêche et faire un nœud pour le bloquer. 4. Fixer l’autre extrémité de la ficelle à l’aide du ruban adhésif le long du côté du triangle comme indiqué sur le schéma. 5. Le dendromètre est prêt à l’emploi. 

Utilisation

1. Placer le dendromètre à hauteur de l’œil et se déplacer pour viser précisément le sommet de l’arbre en regardant dans le tube. 2. Vérifier que l’appareil est bien vertical à l’aide du fil à plomb : il doit suivre le côté du triangle (un deuxième enfant peut avoir ce rôle). 3. Faire une marque au sol à l’endroit où l’on se trouve. 4. Mesurer la distance entre ce point et le tronc de l’arbre. 5. Ajouter la distance entre la base du dendromètre et le sol. Ceci correspond à la hauteur de l’arbre.

 A l’aide de la croix du bucheron 

Fabriquer une croix de bûcheron

Pour se fabriquer une croix du bûcheron, il suffit de trouver deux baguettes de longueur identique. Peu importe qu’elles soient grandes ou petites, l’important c’est qu’elles aient toutes les deux la même longueur.

22



Mesurer la hauteur d’un arbre

Pour effectuer la mesure de la hauteur d’un arbre, on place une baguette horizontalement près de son œil et l’autre verticalement au bout de la première. Les baguettes sont alors perpendiculaires et forment un T couché. Il faut arriver, avec la baguette verticale, à cacher complètement l’image de l’arbre que l’on vise : le bas de la baguette doit alors correspondre avec la base du tronc sur le sol et le haut de la baguette avec le sommet de la cime de l’arbre. 

Régler sa mesure

Pour régler sa mesure, on peut réaliser deux opérations : 1) Faire monter ou descendre la baguette verticale tout en la laissant collée à celle horizontale et en gardant la perpendicularité. 2) Se rapprocher ou s’éloigner de l’arbre. Pour mettre en œuvre cette méthode il faut tout d’abord tenir le triangle isocèle (oxy) en face de l'un de nos yeux et tenir l'angle droit (90 degrés) puis diriger le reste du triangle vers nous. A la suite de ce geste, on doit pouvoir suivre du regard le côté le plus long du triangle (ox) en levant les yeux. Ensuite, on recule de l'arbre jusqu'à ce que le sommet de l'arbre s'aligne avec le sommet le plus haut du triangle. On note ce point et on mesure la distance jusqu'à la base de l'arbre (ZC) (figure ci-dessous). Notre objectif est de déterminer la hauteur de l’arbre qui est dans ce cas AC. Pour cela, on a oxy qui est un triangle isocèle donc oAB l’est aussi, selon la règle des triangles semblables qui dit que deux triangles sont semblables si tous leurs angles sont égaux deux à deux. Donc, dans les deux cas on a oy=xy et donc oB=AB (puisque la tangente (45°) = AB/OB=1 donc oB=AB, avec α l’angle au point o). On a oB qui est égale à la distance jusqu'à la base l’arbre donc oB=ZC, on peut en déduire que AB=ZC. On ajoute à cette hauteur notre propre hauteur (BC) et on obtient la hauteur « approximative » de l'arbre qui est AC=ZC+BC.

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Figure 7 : la mesure de la hauteur d'un arbre a l'aide d'un dendromètre et croix d'un bucheron

Figure 8 : la mesure la hauteur d'un arbre a l'aide d'un triangle isocèle Oxy)

b- Répartition verticale des végétaux : les strates végétales La stratification végétale correspond à la création de volumes vertical (étagement de la végétation) et horizontal (création de lisières et de clairières), tout en permettant de varier les classes d’âge. En botanique, une strate végétale, appelée aussi étage, décrit un des principaux niveaux d'étagement vertical d'un peuplement végétal, chacun étant caractérisé par un microclimat et une faune spécifique. Le milieu terrestre peut être séparé en 3 grandes zones, à savoir : 

La strate arborescente : Cette zone est la plus visible car elles regroupent les arbres mais je suis sûr quelle n'est pas plus connu que les autres. Parmi ses principaux pensionnaires on veut voir des Aulnes, des Charmes, des Erable, des Frênes, des Ornes, des Platanes. En cherchant bien vous trouverez aussi un pommier et peut être d'autres surprises.

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

La strate arbustive : Cette partie regroupe les petits arbustes ou les plantes parasites qui poussent en grimpant le long des jeunes pousses. On peut citer l'Aubépine, le Mûrier, la Ronce ou le sureau. La strate Herbacée : Cette zone abrite près d'une trentaine d'espèces de plantes. Voici donc quelques exemples : la camomille, le Chardon, le coquelicot, le lierre, les liserons, la mauve, le pissenlit, la prêle, le trèfle, etc.… Strate muscinale : elle comprend des petites plantes de quelque centimètre de hauteur, qui sont au ras du sol ou des rochers (ex. Mousses, lichens). Strate souterraine : elle comprend des structures végétales souterraines. (ex.les racines, bulbes…etc).



 

Ces strates ne sont pas toujours présentes ensemble partout, par exemple dans les pelouses, les strates herbacées et muscinales peuvent exister toutes seules et dans une forêt dense la strate herbacée peut être absente. c- La stratification horizontale des végétaux Pour réaliser cette coupe horizontale, on passe par plusieurs étapes : 

Tracer le profil topographique (qui permet de déterminer le type de relief) à partir de la carte topographique selon une ligne choisie pour l’étude ; la longueur de ce transect varie entre 1 km et 2 km

Figure 11:profil topographique

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Indiquer sur le profil topographique, et à l’aide de symboles, les espèces caractéristiques. On dénomme ainsi les espèces. 

On représente sur le profil les différentes rivières, les routes, les constructions, la direction et la nature du sol..etc., en utilisant différents symboles.



On peut expliquer la répartition des végétaux dans la région selon : le type du sol et le type du climat.

Figure 11: la stratification horizontale des végétaux F. L’étude statistique de la répartition des végétaux et des animaux Cette étude consiste à réaliser un dénombrement ou recensement des types d’espèces végétales et animales présentes dans le milieu étudié, après avoir déterminé une station homogène, où toutes les espèces sont représentées. Elle permet de récolter des données qui servent à faire une étude statistique des êtres vivants, pour mieux comprendre les différentes interactions entre les composantes de cet écosystème, évaluer son état et d’orienter les actions de gestion du patrimoine naturel. 1. L’étude statistique chez les végétaux

Les données collectées grâce à l’observation et à l’inventaire de la végétation d’un milieu de vie, permettent d’estimer le degré de cohérence entre les espèces végétales et les conditions de la station étudiée ainsi on pourrait conclure l’état, l’évolution dans le temps et les potentialités de ce milieu. Les résultats obtenus au cours de la sortie écologique surtout les données statistiques de l'inventaire des végétaux et des animaux, nécessitent une exploitation pour déterminer les caractéristiques de ces êtres vivants et leur milieu.

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L’échantillonnage nous permettra de collecter l’ensemble des espèces présentes dans les différents relevés, et après détermination des espèces végétales, ces données seront regroupées par la suite dans un tableau qui est connu sous le nom de tableau écologique, en classant les espèces suivant un ordre identique pour toutes les relevés.

Tableau 6 : tableau d'assemblage des données correspondant aux relevés

a. Dominance (recouvrement) C’est un paramètre d’ordre quantitatif qui sert à décrire la structure d’un groupement végétal C’est le recouvrement de l’ensemble des individus d’une espèce donnée. Elle est évaluée par la projection verticale de leur appareil végétatif aérien sur le sol.

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Nombre d’individus de l’espèce x 100

Dominance = Nombre total d’individus

b. Abondance L’abondance d’une espèce végétale représente le nombre d’individu de la même espèce par unité de la surface couverte par l’ensemble des individus d’une espèce donnée, elle est estimée par la projection verticale de leurs appareils végétatifs aériens sur le sol. Comme il n’est pas toujours facile d’évaluer exactement l’abondance des espèces, les écologues se contentent souvent d’établir des catégories d’après des estimation plus ou moins précises et adoptent six classes d’abondance. Ils utilisent des chiffres allant de 0 à 5 pour exprimer cette abondance. Selon que l’espèce est absente, rare, dispersée, assez abondante, abondante et très abondante ou qu’il s’agit d’un peuplement, on a respectivement les coefficients 0, 1, 2, 3, 4, 5.

a. Le coefficient d’abondance-dominance : Echelle de Braun-Blanquet. En réalité, on regroupe les deux indice (l’abondance et la dominance), étroitement liés l’un à l’autre, en un seul qui se situe sur une échelle allant également de 1 à 5. On parle donc sur le coefficient L’abondance-dominance nommer encore échelle de Braun-Blanquet.

c. Fréquence et indice de fréquence La fréquence (F) : est un pourcentage qui exprime le degré de la liaison d’une espèce vis-à-vis au milieu. Elle est représentée par la formule :

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F= Le chercheur DU RIETZ a divisé les fréquences en 5 classes, chacune correspond à un indice de fréquence et caractérise le type végétal Indice de fréquence (IF) F < 20 % I Accidentel 20 % ≤ F < 40 % II Accessoire 40 % ≤ F < 60 % III Assez fréquent des végétaux accompagnateurs, ils reflètent le changement ou l’interférence de deux milieux différents. 60 % ≤ F < 80 % IV Fréquent 80 % ≤ F ≤ 100 % V Très fréquent Ces derniers sont des végétaux indicateurs du milieu.

Remarque : 

Les plantes d’indice IF = IV et V sont des plantes indicatrices d’un milieu. Les conditions écologiques sont très favorables : ce sont des plantes caractéristiques des milieux.



Les plantes à IF = III sont des plantes accompagnantes, leur présence peut traduire une évolution du milieu, ou une imbrication partielle de deux milieux.

d. L’histogramme de fréquence et la courbe de fréquence On représente sur l’axe des abscisses les indices de fréquence ; et on porte sur l’axe des ordonnées le nombre d’espèce correspondant à chaque indice. A partir de l’histogramme, on trace la courbe de fréquence.  Si la courbe de fréquence est unimodale ; alors on dit que le groupement des êtres vivant est homogène; et cela reflète un milieu relativement stable du point de vue des conditions écologique.

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 Si la courbe de fréquence est bimodale ou multimodale, alors le groupement est hétérogène et reflète un milieu dont les conditions écologiques sont en évolution positive ou négative.

2. Etude statistique chez les animaux Les animaux se déplacent continuellement, ils ne se laissent pas approcher, ils se cachent, ils s’enfuient, d’autres ne sortent qu’à l’obscurité. a. L’inventaire faunistique (animaux)

Il existe plusieurs méthodes d’inventaire selon les espèces à étudier, les caractéristiques physiques du milieu, les renseignements à obtenir et les ressources dont on dispose. En règle générale, les inventaires permettent d’évaluer la densité d’une espèce, c’est-à-dire le nombre d’individus d’une espèce sur un territoire donné. Les inventaires servent aussi à obtenir un ensemble de données, par exemple le pourcentage de jeunes ou la proportion mâles-femelles dans une population. Parmi les méthodes d’inventaire couramment utilisées :    

Observer les animaux de grande taille, les identifier et localiser leur répartition en utilisant des jumelles un télescope. Entendre les chants, les cris et les sons des animaux parfois on utilise des caméras et des appareils d’enregistrement. Chercher et observer les traces d’animaux : plumes, nids, excréments….etc. Captures de certains individus d’animaux (insectes, oiseaux, mammifères….etc.) en utilisant des pièges adéquats. Pour les animaux aquatiques on utilise des filets spécialisés.

Observation à l’œil nu ou avec des jumelles, la recherche des traces ou des excréments, écouter les cris et les chants, capture à l’aide de pièges

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b. L’exploitation des données faunistiques i.

La fréquence.

On calcule la fréquence (en %) d’une espèce animale par la formule suivante : F = (n /N) X 100 n : nombre de relevés contenant l’espèce. N : nombre total des relevés. ii. La densité c’est le nombre d’individus par unité de surface :

D= iii. La densité relative est calculée par la formule :

d=

Tableau 10 : indice de densité relative

IV. Récolte et techniques de conservation des végétaux et des animaux A. Chez les végétaux la réalisation des relevés floristiques Pour faire un herbier on procède par des étapes :

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 Choix des plantes : implique le choix d’une plante d’apparence typique au sein de la population.  Ne pas cueillir d’individus isolés car vous pouvez détruire une station de plante rare  Les plantes ne doivent pas être récoltées un jour de pluie ou s’il y a beaucoup de rosée car les échantillons risquent de pourrir au séchage.  Il faut récolter la plante entière, incluant le système racinaire, des feuilles basales et caulinaires, et les parties reproductrices. Vous pouvez vous aider du couteau pour ne pas arracher les racines.  Récolte des échantillons : On peut collecter des plantes partout sauf dans les Parcs nationaux, les Réserves Naturelles nationales ou régionales, les sites protégés ou sauvegardés. Au moment de la récolte  il faut attachée à chaque échantillon une petite étiquette qui portera un numéro et un repérage et les particularités qui risque à disparaitre comme la couleur et l'odeur de la fleur.  Prise de données: Les étiquettes comportent les informations suivantes : Le nom de la famille, le nom scientifique de l’espèce (genre + espèce) si on le connaît, le nom vernaculaire, le lieu et la date de récolte, l’écologie du lieu de récolte (habitat ou milieu), une description morphologique de l’espèce (herbacée, arbuste, arbre) toutes les informations concernant des caractères invisibles sur l’échantillon sec (couleurs, odeur, … ) ; le nom du ou des collecteurs ; son numéro de récolte et la date de récolte ; le nom du déterminateur. Si vous connaissez un (ou plusieurs) nom(s) vernaculaire(s) pour une plante, notez Les usages s’il y a lieu (plante médicinale, alimentaire.). Les éléments supplémentaires de l’étiquette doivent dépendre du but recherché pour la réalisation de cet herbier.  Pressage et séchage des échantillons : Pour obtenir des échantillons de qualité, le séchage doit commencer le plus rapidement possible après la récolte donc L’herbier se garde sous presse dans un endroit sec pendant plusieurs jours. 

Il faut veiller à changer fréquemment le papier contenant les plantes ainsi que les chemises vides intercalées jusqu’à ce que les échantillons soient secs. Si les échantillons sont riches en eau et que ce travail n’est pas fait tous les jours dans un premier temps puis tous les deux ou trois jours par la suite, ils risqueraient de pourrir ou de moisir.

Mise en herbier : Une fois la plante bien sèche, vous pouvez la coller avec soin, sur une feuille simple à l’aide de bandelettes de papier gommé. N’utilisez jamais de ruban autocollant de type « Scotch » pour fixer les échantillons car celui-ci vieillit rapidement et très mal. Le papier gommé est découpé à la dimension voulue. L’échantillon peut ainsi être déplacé et replacé sans risque de détérioration et il faut Réserve un espace de la page pour l'étiquette. B. Chez les animaux Les techniques de conservation sont très diversifiées adaptées aux caractéristiques de l’animal

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1. Taxidermie Le principe de la taxidermie consiste à construire une structure ou squelette (en métal, en bois ou aujourd'hui en polyéthylène) sur laquelle on reconstitue les formes de l'animal. Cette reconstitution se faisait initialement en paille, d'où le terme d’empaillage pour désigner l'opération. On parle aussi de naturalisation La fibre de bois, également appelée frisure, frison ou paille de bois, peut également être utilisée pour façonner l'animal. La peau de ce dernier est ensuite posée pardessus et ajustée, après avoir été tannée et protégée par des agents chimiques divers. Pour restaurer au mieux les caractéristiques de l'animal et rendre la plus réaliste possible la reconstitution, on utilise des yeux de verre et d'autres artifices pour certains organes qui ne peuvent pas être conservés chimiquement, comme la langue

Figure 14 : squelette d'un oiseau

2. Conservation des animaux dans l’alcool La conservation se fait avec du formol 10% et / ou de l’éthanol 70° (idéalement les deux successivement). Pour bien fixer la peau (ou l’animal entier), il faut qu’elle (il) soit immergé(e) entièrement dans le liquide fixateur (si une partie est mal trempée dans le produit, elle se détériore et devient irrécupérable). Une peau bien fixée au formol ne sent pas mauvais et ne pourrit pas ; elle peut rester plusieurs jours dans l’eau sans se décomposer (la peau est protégée des attaques d’insectes et autres micro-organismes). Les délais de fixation sont au moins de 15 jours dans du formol (la conservation de la peau ou de la bête entière sans passer dans du formol est déconseillée car cette conservation fragilise les os et la peau), avant transfert dans l’alcool (pour conservation de longue durée). La première opération du taxidermiste consiste donc à sortir les spécimens de leur fluide de conservation d’origine (formol ou alcool) et de les tremper dans de l’eau pendant plusieurs jours avant la suite des opérations.

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3. Conservation des échantillons récoltés : pour les insectes Cette instruction décrit les modalités de préparation des insectes, des arachnides et des myriapodes en vue de leur conservation en alcool. Selon des étapes suivantes : o Réception du spécimen conservé dans du liquide conservateur (alcool, formol ou alcool/formaldéhyde). o Le spécimen est retiré de son container initial, et si nécessaire nettoyage du spécimen à l’alcool 70% dans un récipient pendant quelques minutes. o Le spécimen est ensuite placé dans son container définitif (tube ou bocal en verre) dans de l'alcool 70%. Dans le cas particulier d’un besoin futur d’analyse moléculaire le spécimen est alors placé dans son container définitif dans de l'alcool >99%. Cette concentration d’alcool de > 99% est indiquée sur l’étiquette ou le tube/bocal du spécimen. o L'étiquette du spécimen est placée dans le tube ou le bocal individuel. S’il y a plusieurs spécimens placés dans le même container, l’étiquette des spécimens sont placés soit dans le tube ou dans le bocal contenant les spécimens. o Le container (tube ou bocal en verre) est ensuite fermé. Les tubes sont fermés avec de l’ouate ou avec un bouchon plastique et sont ensuite mis dans le bocal, de préférence avec le bouchon vers le bas. Les bocaux sont fermés avec un couvercle

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Conclusion Les enseignants des sciences de la vie et de la Terre peuvent programmer et participer à des activités en dehors de l’établissement. Ces activités en majorité sur le terrain permettent d’ancrer les sciences expérimentales dans le réel, et de mettre en œuvre certains aspects de la démarche scientifique tout en incitant l’élève au questionnement et à la pratique. Ces activités doivent être organisées en tenant compte des impératifs de sécurité et des objectifs d’éducation à la responsabilité suivants : -

Sécurité des personnes et des biens ;

-

Respect de l’environnement, tout particulièrement de la faune, de la flore ou des

milieux

fragiles

(tourbières,

zone

humides,

affleurements

géologiques…etc.). La sortie sur le terrain s’inscrit dans un contexte d’éducation pour l’environnement. C’est une occasion qui permet aux élèves d’observer des êtres vivants dans leur milieu. Elle permet aussi de savoir en réalité leur importance dans le processus d’enseignement et d’apprentissage. Grâce à cette confrontation avec la réalité, Dans le processus d’apprentissage/enseignement en milieu formel, la sortie écologique est l’une des activités scolaires inscrites dans le programme officiel de la matière SVT datant de 1996. Elle permet de collecter des informations pour comprendre et interpréter les interactions entre les êtres vivants et leur milieu de vie, et pour approfondir les connaissances des élèves en écologie. C’est aussi l’une des sorties scolaires ou sorties pédagogiques effectuées par les élèves pour acquérir des connaissances hors de la salle de classe. La sortie écologique est une activité pédagogique à caractère scientifique planifiée et réalisée en dehors de la classe, elle est consacrée à l’étude des milieux naturels comme la mer, la forêt et le lac … (Abou, 2017). D’une part, d’un point de vue pratique, elle peut se faire à pied en suivant des chemins forestiers entretenus et interdits à la circulation, dans un laps de temps correspondant à celui d’une séance de travaux pratiques. D’autre part, d’un point de vue didactique.

Bibliographie

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15.

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Annexe b. Les indices écologiques de structure La diversité spécifique prend ainsi en compte aussi bien le nombre d’espèces que la distribution des individus au sein de ces espèces. L’écologue tient ainsi à sa disposition plusieurs indices de diversité. Ceux-ci sont le plus souvent accompagnés d’indices d’équitabilité, qui traduisent la répartition des abondances d’espèces dans le peuplement. Grâce à ces indices, il devient possible de suivre l’évolution des peuplements au cours du temps, mais également de les comparer entre stations étudiée



Indice de shannon-weaver 37

L’indice employé de diversité le plus couramment est l’indice de Shannon. Il est aussi appelé indice de Shannon-Wiener, bien que ces deux mathématiciens n’aient pas travaillé conjointement dessus. Historiquement, Claude Shannon était un mathématicien cryptographe qui cherchait à décrire l’entropie de caractères dans un texte (entropie de Shannon). Sa formule prend en compte la probabilité de rencontrer un caractère précis compris dans un ensemble de caractères utilisés. En écologie, le caractère est remplacé par une espèce présente et le texte étudié par le peuplement. Formulation

H’ correspond à l’indice de Shannon, selon la formulation suivante :

pi = l’abondance proportionnelle ou pourcentage d’abondance d’une espèce présente (Pi = ni /N) ni= le nombre d’individus dénombrés pour une espèce présente. N = le nombre total d’individus dénombrés, toute espèce confondue. S = le nombre total ou cardinal de la liste d’espèces présentes. L’indice de Shannon permet d’exprimer la diversité spécifique d’un peuplement étudié. Pour rappel, la diversité spécifique caractérise le nombre plus ou moins grand d’espèces présentes dans un peuplement. S’il est homogène (constitué d’une seule et même espèce), alors l’indice H’ = 0. Plus nous sommes en présence d’espèces différentes, plus sa valeur augmente de façon logarithmique. Il est ainsi fréquent de voir des valeurs H’ comprises entre 1 et 5 pour tenir compte de la diversité spécifique. Ceci est lié au fait que l’indice de Shannon est forcément lié à la taille de l’échantillon. Mais la comparaison de ces valeurs nécessite quelque prudence. Enfin, la valeur Hmax = log2(S) correspond à un peuplement hétérogène pour lequel tous les individus de toutes les espèces sont répartis d’une façon égale. L’indice H’ varie donc entre ces deux limites 

Indice de Simpson

Cet indice proposé par le statisticien Edward H. Simpson mesure la probabilité que deux individus pris au hasard appartiennent au même groupe. Ce brillant 38

mathématicien est également célèbre pour son fameux paradoxe de Simpson (exemple statistique bien connu d’élèves d’autant plus brillants en sport qu’ils ont de mauvais résultats scolaires). Formulation

Appliqué à l’écologie, l’indice de Simpson est la probabilité que deux individus sélectionnés au hasard appartiennent à la même espèce dans un peuplement. Plusieurs formes de l’indice existent dans la littérature scientifique, ce qui peut compliquer l’interprétation des valeurs. Dans cet article, nous nous appuierons sur la probabilité que deux individus appartiennent à la même espèce selon la formule originelle de Simpson (1949) : P(ω) = Σ(pi²). Il en découle deux formules, suivant que l’échantillon est infini (tirage avec remises, indice λ) ou fini (tirage sans remises, indice L). Par exemple, dans le cas d’un peuplement de phytoplancton par m3 d’eau de mer, on préférera l’indice λ . Pour suivre une population d’oiseaux forestiers par hectare, nous utiliserons l’indice L.

Pi=proportion d’individus de l’espèce i (pi = ni/N). ni= = ni=nombre d’individus de l’espèce i N = nombre total d’individus. S = le nombre total ou cardinal de la liste d’espèces présentes. Plus cet indice est proche de 1, plus le peuplement est homogène. Aussi utilise-t-on fréquemment un second indice, ou indice de diversité, correspondant à l’indice de Simpson retranché à 1.

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