Sciences de la vie et de la Terre · Seconde · Biodiversité, résultat et étape de l'évolution · 1er Trimestre

Définition et échelles de la biodiversité

Les élèves définissent la biodiversité et explorent ses différentes échelles : génétique, spécifique et écosystémique.

• Programmes Officiels
• MEN: Lycee - La biodiversité et ses échelles
• MEN: Lycee - Dynamique de la biodiversité

À propos de ce thème

La biodiversité est abordée en Seconde sous un angle dynamique et multi-échelles. Les élèves apprennent qu'elle ne se limite pas au nombre d'espèces, mais englobe la diversité des écosystèmes, la diversité spécifique et la diversité génétique au sein des populations. Cette approche permet de comprendre que la biodiversité est le résultat d'une longue évolution et qu'elle constitue un patrimoine fragile et essentiel.

Le cours souligne l'importance de la variabilité génétique pour la survie des espèces face aux changements environnementaux. En étudiant des exemples locaux et mondiaux, les élèves prennent conscience de l'impact des activités humaines sur ces équilibres. Ce sujet est idéal pour des sorties de terrain ou des simulations numériques où les élèves collectent des données pour mesurer la richesse d'un milieu. L'utilisation de protocoles de sciences participatives permet de donner du sens aux mesures de biodiversité.

Questions clés

1. Distinguez les trois niveaux de la biodiversité : génétique, spécifique et écosystémique.
2. Expliquez pourquoi la biodiversité est essentielle au fonctionnement des écosystèmes.
3. Analysez comment les activités humaines impactent chaque échelle de la biodiversité.

Objectifs d'apprentissage

• Comparer la diversité génétique, spécifique et écosystémique d'un milieu donné à l'aide de données quantitatives.
• Expliquer le rôle de la diversité génétique dans l'adaptation des populations aux changements environnementaux.
• Analyser l'impact des activités humaines sur les trois échelles de la biodiversité en utilisant des études de cas.
• Distinguer les caractéristiques d'un écosystème en fonction de sa richesse spécifique et de sa structure.

Avant de commencer

Les bases de la génétique : ADN, gènes, allèles

Pourquoi : Comprendre la notion de diversité génétique nécessite une connaissance préalable des concepts fondamentaux de la génétique.

Notion d'espèce et classification du vivant

Pourquoi : La définition de la biodiversité spécifique repose sur la capacité à identifier et distinguer les espèces.

Les écosystèmes et leurs composantes

Pourquoi : L'étude de la biodiversité écosystémique exige une compréhension des interactions entre les êtres vivants et leur milieu.

Vocabulaire clé

Biodiversité génétique	Ensemble des variations génétiques au sein d'une même espèce. Elle assure la capacité d'adaptation des populations aux changements de leur environnement.
Biodiversité spécifique	Variété des espèces présentes dans un milieu donné. Elle se mesure par la richesse (nombre d'espèces) et l'abondance relative de chaque espèce.
Biodiversité écosystémique	Diversité des milieux de vie (habitats, écosystèmes) et des interactions entre les organismes et leur environnement au sein d'une région.
Espèce endémique	Espèce qui ne se rencontre naturellement que dans une aire géographique restreinte et délimitée.
Variabilité génétique	Différences dans les gènes entre les individus d'une même population ou espèce. Elle est la source de l'évolution.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La biodiversité, c'est juste le nombre d'animaux différents.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La biodiversité inclut aussi les végétaux, les champignons, les bactéries, ainsi que les gènes et les écosystèmes. Une activité de tri de photos variées permet de montrer que l'invisible et le végétal sont prépondérants.

Idée reçue courante

Les écosystèmes sont stables et ne changent jamais naturellement.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La biodiversité est en constante évolution. Les crises biologiques passées montrent que les espèces disparaissent et apparaissent. L'analyse de graphiques sur les temps géologiques aide à comprendre cette dynamique naturelle.

Idées d'apprentissage actif

Galerie marchande: Les visages de la biodiversité

Des affiches présentant différents écosystèmes (récif corallien, forêt tempérée, agrosystème) sont disposées. Les élèves circulent pour identifier les menaces et les services rendus par chaque milieu, puis synthétisent les points communs sur un mur collaboratif.

45 min·Petits groupes

Jeu de simulation: Vigie-Nature École

En utilisant un protocole réel de comptage (ex: escargots ou oiseaux), les élèves inventorient la biodiversité dans l'enceinte du lycée. Ils comparent leurs résultats avec ceux d'autres années ou d'autres établissements pour discuter de la représentativité des données.

60 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Pourquoi sauver une espèce ?

Les élèves réfléchissent seuls aux raisons de protéger une espèce peu 'charismatique' (un insecte ou un champignon). Ils partagent leurs arguments en duos (écologie, économie, éthique) avant de construire une plaquette de sensibilisation commune.

30 min·Binômes

Liens avec le monde réel

• Les parcs nationaux, comme celui des Cévennes, protègent la biodiversité écosystémique et spécifique en gérant des habitats variés et en surveillant les populations d'espèces emblématiques, parfois endémiques.
• Les écologues travaillant pour des bureaux d'études environnementales évaluent la biodiversité génétique, spécifique et écosystémique avant des projets d'aménagement pour minimiser leur impact, par exemple lors de la construction d'une nouvelle ligne ferroviaire.
• Les programmes de conservation des abeilles, essentielles à la pollinisation de nombreuses cultures agricoles, visent à maintenir leur diversité génétique pour assurer leur résistance aux maladies et aux pesticides.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Sur une carte postale, demandez aux élèves d'écrire un message à un ami expliquant les trois niveaux de biodiversité (génétique, spécifique, écosystémique) avec un exemple concret pour chacun, tiré de leur environnement proche.

Question de discussion

Proposez cette question : 'Imaginez une île où une espèce d'oiseau est en danger critique d'extinction. Comment la perte de cette espèce affecterait-elle la biodiversité spécifique, génétique et écosystémique de l'île ?' Guidez la discussion pour explorer les interconnexions.

Vérification rapide

Présentez aux élèves des images de différents milieux (forêt tropicale, désert, récif corallien) et demandez-leur d'identifier les caractéristiques principales de la biodiversité spécifique et écosystémique de chaque milieu. Vérifiez la pertinence des observations.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la diversité génétique au sein d'une espèce ?

C'est la présence de différents allèles chez les individus d'une même espèce. Par exemple, chez l'humain, la diversité des couleurs d'yeux ou de groupes sanguins illustre cette échelle. Plus cette diversité est grande, plus l'espèce a de chances de s'adapter à une maladie ou un changement climatique.

Comment mesure-t-on la biodiversité ?

On utilise souvent la richesse spécifique (nombre d'espèces) et l'abondance (nombre d'individus par espèce). Des indices mathématiques plus complexes permettent aussi d'évaluer l'équilibre d'un milieu. Sur le terrain, on utilise des méthodes comme les quadrats ou les inventaires acoustiques.

Quel est l'impact de la fragmentation des habitats ?

Lorsqu'une route ou une ville coupe une forêt, elle isole les populations. Cela réduit les échanges génétiques et augmente le risque d'extinction locale. C'est pourquoi on crée des 'trames vertes et bleues' pour reconnecter les milieux naturels.

Pourquoi le travail de terrain renforce-t-il la compréhension de la biodiversité ?

Sortir de la salle de classe permet aux élèves de réaliser que la biodiversité n'est pas qu'un concept dans un livre. En comptant réellement des insectes ou en observant des plantes, ils se confrontent à la difficulté de l'identification et à la réalité des interactions biologiques. Cela transforme une leçon théorique en une expérience citoyenne concrète.