Les techniques d’étude des milieux naturels
Pour mieux connaitre les écosystèmes, il est nécessaire d’effectuer des sorties écologiques et étudier les milieux naturels directement sur le terrain afin de déceler les relations entre ces différents composants.
1 – La sortie écologique
1 – 1 – But de la sortie.
- Acquérir une méthodologie d’étude d’un milieu naturel.
- Dégager l’organisation générale du milieu exploré.
- Connaître les être vivants qui peuplent le milieu visité et les conditions de vie offertes par le milieu.
- Saisir les différentes interactions entre les êtres vivants du milieu.
1 – 2 – Les tâches à effectuer.
- Déterminer la localisation et l’orientation du milieu.
- Mesurer certains paramètres climatiques: Température, humidité, l’éclairement lumineux, la vitesse du vent …
- Déterminer la nature du sol et mesurer son PH.
- Réaliser des coupes de la stratification horizontale et verticale des végétaux.
- Inventaire des espèces animales et végétales.
- Collecter des échantillons du sol et/ou de l’eau.
- Collecter des échantillons de la litière ( débris animaux et végétaux ).
- Prendre des photos montrant les actions humaines sur le milieu.
- Capture des échantillons d’espèces animales du milieu et leur conservation dans des cages ou bocaux ou flacons.
- Collecter des échantillons de plantes pour s’initier à la réalisation d’un herbier.
1 – 3 – Les outils et instruments utilisés.
En plus d’une tenue appropriée ( casquette, vêtements et chaussures convenables ), il faut se munir des outils et instruments spécifiques pour mener à bien toutes les tâches programmées. Le tableau suivant donne quelques exemples d’outils et instruments utilisés dans une sortie écologique:
1 – Préciser le rôle de chacun des outils et instruments utilisés dans la sortie écologique.
1 –
Comment fabriquer un parapluie japonais?
Comment fabriquer un aspirateur d’insectes?
2 – Les techniques utilisées pour l’étude des milieux naturels
2 – 1 – La stratification verticale des végétaux.
Dans la forêt, les végétaux se répartissent dans le sens de la hauteur, en plusieurs niveaux ou strates
1 – Dégager du document les différentes strates végétales et donner des exemples pour chaque strate.
1 – Strate arborescente: Elle comprend les arbres à tronc ligneux dont la hauteur dépasse 5m.(ex. Pin, Chêne liège …)
2 – Strate arbuste: Elle comprend les végétaux ligneux sous forme d’arbustes et buissons dont la hauteur est entre 2 et 5m.(ex. L’églantier, Laurier rose )
3 – Strate herbacée: Elle comprend des plantes non ligneuses à tiges souples ou molles, de hauteur entre 5cm et 80cm. Parfois elles peuvent dépasser 1m.(ex. fougère, ortie)
4 – Strate muscinale: Elle comprend des petites plantes de quelques centimètres de hauteur, qui sont au ras du sol ou des rochers (ex. mousses, lichens).
5 – Strate souterraine: Elle comprend des structures végétales souterraines. (ex. les racines, bulbes …).
Ces strates ne sont pas toujours présentes ensemble partout, par exemple dans les pelouses, les strates herbacées et muscinales peuvent exister toutes seules.
Pour estimer la hauteur des arbres, on utilise la technique de la croix de bûcheron :
1 – A partir du document, décrire la technique de la croix de bûcheron.
1 – On prend deux baguettes de taille identique, qu’on aligne perpendiculairement. Il faut ensuite rapprocher l’extrémité d’une baguette de son œil, et chercher à faire coïncider le haut de l’arbre, le haut du bâton et l’œil, et le pied de l’arbre, le bas du bâton et son œil. Il suffit ensuite de mesurer la distance entre cette position et l’arbre. Ce chiffre, c’est la hauteur de l’arbre.
Pour la démonstration voir le lien
Pour les animaux, la répartition verticale est moins rigide :
- Des animaux fouisseurs dans le sol
- Des animaux marcheurs ou rampants sur le sol
- Des animaux grimpeurs
- Des animaux qui volent
2- 2 – La stratification horizontale des végétaux.
Pour montrer la répartition horizontale des végétaux dans un milieu, on réalise des coupes horizontales selon les étapes suivantes:
- Réaliser un profil topographique à partir d’une carte topographique selon l’axe d’étude ;
- Représenter sur le profil les différents types de végétaux par des symboles appropriés ;
- Représenter sur la coupes différentes indications: l’orientation, la nature du sol, les routes, les rivières … Etc.
A partir de l’exploitation du document,
1 – Décrire la répartition des végétaux entre la forêt de Temara et le plateau de Zaer.
2 – Proposer des hypothèses expliquant la répartition des végétaux dans cette région
1 – On observe une diversité des espèces végétales entre la forêt de Temara et le plateau de Zaer, avec une répartition différente; le chêne liège se trouve dans les forêts de Temara et Beni Abid ainsi que le plateau de Sidi Bettach et Zaer. Le pistachier et le tizra dans le plateau de Merchouch et entre les forêts de Temara et Beni Abid. L’olivier dans le plateau de Merchouch, entre les forêts de Temara et Beni Abid et entre la forêt de Beni Abid et le plateau de Sidi Bettach. Enfin le Thuya dans la vallée à l’ouest du plateau de Merchouch.
2 – On peut expliquer cette répartition spatiale des végétaux par l’influence de différents facteurs: édaphique ( sol), climatique, topographique, biotique (interactions interspécifiques) ou humaine.
2 – 3 – L’inventaire des êtres vivants
L’inventaire ou recensement des différentes espèces végétales et animales d’un écosystème, 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.
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.
1 – A partir de vos connaissances , Proposer des méthodes utilisées pour l’inventaire des animaux.
1 – Parmi les méthodes d’inventaire couramment utilisées:
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 …
b – L’inventaire floristique (végétaux) :
Cette étude consiste à réaliser un dénombrement ou recensement des espèces végétales présentes dans le milieu étudié, après avoir déterminé une station homogène, où toutes les espèces sont représentées .
– Le Choix de l’emplacement du relevé
La zone où on peut mener l’étude écologique doit être homogène; Il faut éviter les limites des milieux ou lisières
– La technique du relevé des végétaux
Il est difficile d’étudier tout le milieu naturel, il faut donc choisir une surface pour que l’inventaire soit représentatif de la formation végétale. Cette surface appelée l‘aire minimale représente la surface minimale dans laquelle, on retrouve le maximum d’espèces présentes dans la station d’étude.
Pour cela on utilise la technique de quadrat (quadrillage) qui consiste à dénombrer les espèces végétales différentes, dans les surfaces 1 m² , 2 m² , 8 m² ,16 m² ... ainsi de suite. A un moment, le nombre d’espèces tend à devenir constant —–> la surface obtenue est l’aire minimale
Application:
Le tableau suivant représente les résultats des relevés dans une station donnée:
1 – Représenter graphiquement la courbe de la variation du nombre d’espèces végétales en fonction de la dimension du quadrat.
2 – En exploitant le graphe, déduire l’aire minimale du relevé ( la surface minimale ou toutes les espèces sont représentées).
1 – Le graphe:
2 – On observe une augmentation progressive du nombre d’espèces en fonction de l’aire du quadrat, puis à 64 m², le nombre d’espèces devient constant. Donc, l’aire minimale du relevé est 64m2.
3 – Exploitation des données recueillis lors de la sortie écologique
3 – 1 . L’exploitation des données floristiques.
a. L’abondance ou densité : Elle exprime le nombre d’individus d’une espèce présente dans une unité de surface.
b. La dominance : 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.
c. L’abondance-dominance : Ce critère associe les concepts d’abondance et de dominance. Il est déterminé par une échelle présentée par Braun-Blanquet.
d. La fréquence et l’indice de fréquence.
On calcule la fréquence (en %) d’une espèce végétale par la formule suivante:
F = (n /N) X 100
- n : nombre de relevés contenant l’espèce.
- N : nombre total des relevés.
On attribue pour chaque espèce un indice de fréquence I.F en fonction des valeurs des fréquences.
- Les espèces végétales dont l’indice de fréquence est IV ou V sont considérées comme des espèces indicatrices du milieu qui leur assure des conditions favorables.
- Les espèces végétales dont l’indice de fréquence est III sont des espèces accompagnantes.
On représente graphiquement le nombre d’espèces en fonction de l’indice de fréquence, sous forme d’histogramme et de courbe de fréquence.
La courbe unimodale indique que la station étudiée est homogène en ce qui concerne la végétation. Alors que la courbe bi ou multimodale indique que la station est hétérogène.
Application:
Le tableau suivant représente les résultats des relevés des espèces végétales dans un milieu forestier:
1 – Calculer la fréquence de toutes les espèces végétales et déterminer leurs indices de fréquence.
2 – Déduire l’espèce ou les espèces indicatrices du milieu. Justifier.
3 – Réaliser l’histogramme et la courbe de fréquence.
4 – En exploitant le graphe, déduire la caractéristique de la végétation du milieu étudié.
1 – Les fréquences et les indices de fréquence :
2 – Les espèces indicatrices du milieu sont Quercus suber, Cistus salviifolius, Genista linifolia et Asphodelus microcarpus, car elles ont un indice de fréquence égale à V.
3 – L’histogramme et la courbe de fréquence :
On a :
4 – On observe que la courbe de fréquence est bimodale. La végétation du milieu étudié est donc hétérogène.
3 – 2 . L’exploitation des données faunistiques.
a. 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.
b. La densité (D) ou abondance.
C’est le nombre d’individus de la même espèce animale par unité de surface ou unité de volume.
c. La densité relative (d).
Se calcule par la formule suivante :
d = (n /N) X 100
n : nombre total d’individus de l’espèce. N : l’effectif total des individus de toutes les espèces.
Le tableau suivant montre la classification des espèces animales selon la densité relative (d)
Application 1:
Le tableau suivant donne les résultats de l’étude de la répartition des groupes zoologiques dans un milieu aquatique:
1 – Calculer la fréquence de chaque groupe zoologique.
2 – Calculer la densité relative de chaque groupe zoologique.
3 – Dégager le groupe ou les groupes zoologiques dominants du milieu. Justifier.
1 – La fréquence de chaque groupe zoologique.
2 – La densité relative
3 – Les copépodes représentent le groupe dominant du milieu, car leur densité relative est supérieur à 50%.
4 – Notion d’écosystème
Lors de la sortie écologique, il est possible d’observer les différentes espèces animales et végétales qui vivent dans l’écosystèmes. Ces êtres vivants interagissent les uns avec les autres par l’intermédiaire de relations diverses et constituent la biocénose.
On peut aussi faire des mesures de quelques paramètres physico-chimiques sur le terrain étudié comme le pH et la nature du sol, les facteurs climatiques comme la température, les précipitations. Ces paramètres physico-chimiques constituent le biotope de l’écosystème.
Un écosystème est donc composé d’une biocénose, d’un biotope et les différentes relations entre ces composants
Si on considère le critère taille, on distingue trois catégories d’écosystèmes :
- Un micro-écosystème : une souche d’arbre par exemple ;
- Un méso-écosystème : une forêt ou une prairie par exemple ;
- Un macro-écosystème : océan, savane, désert, etc.
Exercice:
Le document suivant représente un exemple d’écosystème :
1 – Nommer cet écosystème.
2 – Dégager les composants de la biocénose et du biotope.
3 – Proposer des hypothèses sur les facteurs qui peuvent influencer la répartition des êtres vivants dans cet écosystème.
1 – Il s’agit d’un écosystème étang.
2 – La biocénose regroupe les espèces végétales ( élodée, nénuphar, phytoplancton, roseau, lentisque, champignons , bactéries …) et animales ( poissons, crustacés, insectes, vers, grenouille, zooplancton, rapaces …) .
Le biotope regroupe les paramètres physico-chimiques de l’eau, du sol et de l’atmosphère.
3 – Les facteurs qui peuvent influencer la répartition des êtres vivants dans cet écosystème:
- soit des facteurs hydriques ( paramètres de l’eau)
- soit des facteurs édaphiques ( paramètres du sol )
- soit des facteurs climatiques ( paramètres du climat)
- soit des facteurs biotiques ( l’interactions des êtres vivants)
- soit des facteurs anthropiques ( l’action de l’être humain)