C. MALET PICHON

Sortie dans la forêt des Makes

Livret du professeur

Comparaison d’un agrosystème de production végétale et d’un écosystème

peu modifié par l’homme :

La forêt de cryptomerias et la forêt de bois de couleurs des hauts

Cette sortie est davantage adaptée pour le programme de seconde et pourra être remobilisée pour introduire en première enseignement de spécialité certaines notions et capacités de la partie « Enjeux contemporains de la planète, Écosystèmes et services environnementaux » Organisation possible :

- Les élèves sont en groupes de 3 ou 4. - Un responsable de groupe gère le matériel : Luxmètre, mètre, matériel mesure pH du

sol, Thermomètre, éventuellement boussole. - Un rapporteur est nommé pour rapporter les valeurs mesurées au professeur. Les

moyennes sont ensuite calculées par les élèves, lors de la séance qui suit la sortie et permet de faire le bilan.

Items du programme de Seconde abordés Sortie Makes Ecosystème/Agrosystème

La Terre, la vie et l’organisation du vivant L’organisation fonctionnelle du vivant Les échelles de la biodiversité Capacités - 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. La biodiversité change au cours du temps Connaissances De nombreux facteurs, dont l’activité humaine, provoquent des modifications de la biodiversité.

Les enjeux contemporains de la planète Agrosystèmes et développement durable Structure et fonctionnement des agrosystèmes Connaissances Les agrosystèmes terrestres ou aquatiques sont gérés afin de produire la biomasse nécessaire à l’humanité pour ses différents besoins (alimentaires, textiles, agrocarburants, pharmaceutiques, etc.). Capacités - Recenser, extraire et organiser des informations issues du terrain (visite d’une exploitation agricole, par exemple), pour caractériser l’organisation d’un agrosystème : éléments constitutifs (nature des cultures ou des élevages), interactions entre les éléments (interventions humaines, flux de matière (dont l’eau) et d’énergie dans l’agrosystème), entrées et sorties du système (lumière, récolte, etc.). - Comprendre que l’organisation d’un agrosystème dépend des choix de l’exploitant et des contraintes du milieu,

C. MALET PICHON

Comparaison d’un agrosystème de production végétale et d’un

écosystème peu modifié par l’homme :

La forêt de cryptomerias et la forêt de bois de couleurs des hauts

On cherche à déterminer l’impact de l’Homme lorsqu’il utilise pour son profit la productivité

végétale. Pour cela nous allons comparer un agrosystème de production (forêt de cryptomerias) et

un écosystème peu modifié par l’Homme (forêt de bois de couleurs). Que pourra-t-on comparer pour

ces deux forêts ?

Ex de réponses données par les élèves :

1. les espèces présentes (dans ce cas demander comment différencier 2 espèces d’animaux, de plantes)

2. la quantité de chaque espèce (définir biotope à partir des propositions 1 et 2)

3. Température, luminosité, pH du sol …paramètres physiques (définir biocénose à partir de ces propositions)

4. La quantité de biomasse = rappeler productivité

A. Localisation

Sur la carte ci-dessous, tracez le parcours réalisé à pied pour rejoindre les zones d’études, puis,

localisez les zones d’étude sur la carte.

Capture d’écran modifiée http://infoterre.brgm.fr/

C. MALET PICHON

B. Identification de quelques espèces invasives

a. Grâce aux outils de détermination fournis, lors du premier trajet prenez une

photographie : d’un longose, d’un bringellier marron, d’un galaber, d’une vigne

marronne, d’un lisandra.

b. Vérifiez votre résultat en venant montrer la photographie au professeur.

Un agrosystème de production végétale : la forêt de

cryptomerias

Etude du biotope

Biotope=Milieu physique et chimique, environnement abiotique dans lequel évolue la

biocénose (définition adaptée de Dajoz, Précis d’écologie)

Paramètre mesuré Température au sol en °C

Luminosité au sol en Lux

pH du sol

Valeur mesurée

Moyenne de la classe (à remplir lors de la mise en commun)

19.6 207.5 6.08

Etude de la biocénose

Biocénose= « Ensemble des espèces qui peuplent un milieu bien délimité dans l’espace. […]

Elles ont entre elles des relations multiples et elles forment un ensemble relativement stable

et autonome » D’après Dajoz, Précis d’Ecologie

a. Evaluation de la biodiversité (à l’échelle de l’espèce) sur un

quadra

Quantifier la biodiversité (nombre d’espèces) sur un quadra carré de 3 m de

côté.

Ex de Moyenne obtenue par une classe 14.2 espèces/9m²

Rapporter au professeur le nombre de cryptomerias dans votre quadra

Quantifier la biodiversité (nombre d’espèces) des oiseaux présents dans la

forêt de cryptomerias, grâce à votre ouïe.

Groupe Angiospermes Pinophytes Ptéridophytes Bryophytes Lichens Champignons Arthropodes Mollusques Vertébrés

Espèces identifiées

C. MALET PICHON

b. Quantification de la biomasse de cryptomerias

Biomasse= quantité de matière de tous les êtres vivants ou d’une catégorie d’être

vivants considérés dans un milieu

Les chiffres donnés dans le tableau correspondent à la moyenne obtenue par une

classe

Estimation de la hauteur h (grâce à la croix du bucheron) du cryptomeria choisi en m

Mesure de la circonférence du tronc à sa base (P) en m (à rapporter au professeur)

Volume approximatif du cryptomeria choisi (V= πr²h, et P= 2πr)

Nombre moyen de cryptomeria/ m² (à demander au professeur)

Volume approximatif de cryptomeria dans la forêt (en m3/m²)

Biomasse de cryptomeria (en g/m²) Masse volumique du bois de cryptomeria=380kg/m3)

20.18m 1.385 m 3.08 m3

0.31/m² 0.96m3/m² 363kg/m3

DOCUMENT : Technique de la croix du bucheron : lorsqu’on place près du regard deux

bâtons de même longueur perpendiculaires, et que l’on s’éloigne de l’arbre jusqu’à ce que la

taille de l’arbre corresponde à la taille du bâton, la distance nous séparant de l’arbre est

égale à la hauteur de l’arbre.

C. MALET PICHON

Modifié par C. MALET PICHON d’après https://ressources.sesamath.net/matoumatheux/www/geom/thales/bucheron.htm

c. Estimation de la productivité de la forêt de cryptomerias

Productivité=Quantité de biomasse fabriquée par unité de surface et de temps

Le cryptomeria abattu dans la zone d’étude présente 37 cernes de croissance et a un

tronc de circonférence 1, 20 m.

Circonférence moyenne des cryptomerias étudiés (à demander au professeur)

Age moyen des cryptomerias

Biomasse sèche de cryptomeria (en g/m²) (40% de la biomasse est faite d’eau)

Productivité primaire nette (en g de matière organique produite/m²/an)

1.23m 42.7 ans

60% de 363 kg/m² soit 217.8 kg/m²

217800/42.7= 5100, 7 g/m²/an

Un écosystème peu modifié par l’Homme : la forêt de bois de

couleur des hauts (forêt du bois de bon accueil)

C. MALET PICHON

Etude du biotope

Paramètre mesuré

Température au sol (en °C)

Luminosité au sol (en Lux)

pH sol

Valeur mesurée

Moyenne de la classe (à remplir lors de la mise en commun)

20.28 100 6.5

Etude de la biocénose

a. Evaluation de la biodiversité (à l’échelle de l’espèce) sur un

quadra

Quantifier la biodiversité (nombre d’espèces) sur un quadra carré de 3 m de

côté.

Ex de Moyenne obtenue par une classe 29 espèces/9m²

Quantifier la biodiversité (nombre d’espèces) des oiseaux présents dans la forêt

de bon accueil, grâce à votre ouïe.

b. Estimation de la productivité

Aux Makes, la pluviométrie annuelle est de 1.5 à 2.5 m/ an et la température moyenne

annuelle de 18 à 20°C.

A l’aide des graphiques ci-dessous, estimez alors la productivité primaire nette de la

forêt de bois de couleurs de bon accueil.

Groupe Angiospermes Pinophytes Ptéridophytes Bryophytes Lichens Champignons Arthropodes Mollusques Vertébrés

Espèces identifiées

C. MALET PICHON

Productivité primaire nette en fonction des précipitations annuelles moyennes

dans 52 localités

Productivité primaire nette en fonction des de la température moyenne

dans 52 localités

D’après des données de Primary Productivity of the Biosphere, Lieth, 1975

En reportant les valeurs de températures et pluviométrie moyennes sur les graphiques

on tombe autour de 2000 g/m²/an

Bilan :

Faites un bilan de la comparaison d’un agrosystème de production végétale et d’un

écosystème peu modifié par l’Homme afin de déterminer l’impact de l’homme lorsqu’il

utilise pour son profit la productivité végétale.

Quelques éléments de bilan :

Malgré un flux d’énergie solaire entrant équivalent, la productivité de l’agrosystème est

….2.5 Fois plus ……importante……. Que celle de l’écosystème étudié.

Elle repose sur la photosynthèse.

La biodiversité est …2.04. Fois plus … importante …dans l’écosystème que dans

l’agrosystème étudié.

L’agrosystème est géré pour fournir les produits nécessaires à l’Homme, ce qui a des

conséquences sur son fonctionnement.

Le flux de matière (eau) et d’énergie (lumière) conditionnent la productivité.

Les conséquences environnementales de cette exploitation interrogent.