Etude d’un écosystème sur le terrain

Les programmes de SVT du collège comme du lycée dans le champ de l’écologie invitent, quand c’est possible, à extraire et mesurer un maximum de données directement sur le terrain. Par exemple, en Première Spécialité SVT, l’étude des écosystèmes peut amener un enseignant à mettre en place une activité d’échantillonnage sur le terrain d’un écosystème forestier où les élèves mesurent des paramètres biotiques (diversité et abondance en espèces végétales) qui pourront être confrontés aux paramètres abiotiques (température, humidité, luminosité…). Cet article propose une activité de relève sur le terrain de données abiotiques géolocalisées. Le matériel traditionnel de mesure peut être utilisé, toutefois, il est maintenant envisageable et très pratique d’assembler et programmer une station météo portative : cela peut être le fruit d’un projet numérique en enseignement scientifique.

Quelle est l’influence d’une forte chaleur sur un biotope ?
Il s’agit durant une sortie Nature pendant un jour de forte chaleur, de réaliser une carte thermographique et un relevé en fonction du temps du flux de CO2 à différents endroits d’un biotope.

Mesure 1 : Pendant un jour de forte chaleur, la température peut être mesurée en différents points d’une zone arborée (repérés sur un plan avec un numéro et des pancartes sur le terrain) pour réaliser une carte thermographique du lieu.

 

Point de mesure 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Température (en °C)

 

A l’aide de la mini-station météo, réaliser les mesures de températures aux différents points indiqués sur la carte, puis réaliser une carte thermographique en coloriant le plan par catégories : (15-20°C en bleu, 20-25°C en vert, 25-30°C en jaune, 30-35°C en orange, 35-40°C rouge).

NB : Le relevé géolocalisé de la température peut se réaliser avec l’application SURVEY 123. Le traitement des données récoltées peut se faire avec le logiciel en ligne ArcGIS online (gratuit pour les établissements scolaires).

 

Mesure 2 : En parallèle, en plusieurs points à proximité de buissons, la teneur de l’air en CO2 peut être mesurée pendant 1 heure dans deux conditions différentes :

  1. par un capteur CO2 emprisonné sous une cloche en verre appuyée sur environ 1 m² de litière (feuilles mortes).

 

Temps de mesure (capteur 1) (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Teneur en CO2 (en ppm)

 

2. par un capteur CO2 suspendu dans un sac plastique emprisonnant l’air autour d’1 m² de feuilles d’une branche.

Temps de mesure(capteur 2) (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Teneur en CO2 (en ppm)

 

A l’aide des mesures ci-dessus, calculer les flux de CO2 indiqués ci-dessous :

Flux CO2 Litière sur 1m² (capteur 1)

en g/m²/min

Flux CO2 Branche sur 1m² (capteur 2) en g/m²/min Flux CO2 Litière sur l’ensemble du biotope en kg/heure Flux CO2 Branche sur l’ensemble du biotope

en kg/heure

Bilan CO2 du biotope en t/an
         

Données : On estime à environ 1 hectare (=10 000m²) la surface de feuille d’un arbre adulte.

Pour simplifier, on choisit la conversion suivante : 100 ppm = 0.2 g/m3 et on estime à 1m3 le volume de la cloche ou du sac dans lesquelles on mesure les échanges réalisés par 1m² de litière ou de feuilles.