Sciences de la vie et de la Terre · Seconde · Agrosystèmes et développement durable · 2e Trimestre

La biodiversité dans les agrosystèmes

Les élèves analysent la biodiversité des agrosystèmes et les conséquences de sa simplification par l'Homme.

• Programmes Officiels
• MEN: Lycee - Fonctionnement des agrosystèmes
• MEN: Lycee - La biodiversité et ses échelles

À propos de ce thème

La biodiversité dans les agrosystèmes porte sur la variété des espèces, des gènes et des interactions au sein des systèmes agricoles. Les élèves comparent cette biodiversité à celle des écosystèmes naturels, souvent plus riche et résiliente. Ils analysent comment l'Homme simplifie cette diversité par la monoculture, l'utilisation intensive de pesticides et la sélection variétale pour optimiser la production alimentaire. Cela mène à une étude des risques, tels que la vulnérabilité accrue aux ravageurs, la perte de diversité génétique et les impacts sur les services écosystémiques.

Ce thème s'intègre dans l'unité Agrosystèmes et développement durable, aligné sur les programmes du lycée en SVT. Il développe des compétences en analyse comparative, en modélisation des interactions et en évaluation des conséquences environnementales. Les élèves apprennent à raisonner à différentes échelles, de l'espèce à l'écosystème, et à relier ces concepts au développement durable.

Les approches actives bénéficient particulièrement à ce sujet car elles permettent aux élèves d'observer des échantillons réels, de collecter des données sur le terrain et de simuler des scénarios de simplification. Ces manipulations concrètes rendent les risques de la monoculture tangibles, favorisent la discussion collaborative et renforcent la mémorisation des concepts complexes.

Questions clés

1. Comparez la biodiversité d'un agrosystème avec celle d'un écosystème naturel.
2. Expliquez comment l'Homme simplifie la biodiversité pour optimiser la production alimentaire.
3. Analysez les risques associés à la monoculture et à la perte de diversité génétique des cultures.

Objectifs d'apprentissage

• Comparer la richesse spécifique et fonctionnelle d'un agrosystème (ex: monoculture) et d'un écosystème naturel (ex: forêt).
• Expliquer les mécanismes par lesquels la sélection variétale et l'usage d'intrants simplifient la structure des agrosystèmes.
• Analyser les conséquences de la réduction de la diversité génétique des cultures sur leur résilience face aux maladies et aux changements climatiques.
• Évaluer l'impact de la simplification des agrosystèmes sur les services écosystémiques (pollinisation, régulation des ravageurs).

Avant de commencer

Notions d'écosystème et d'interactions biotiques

Pourquoi : Les élèves doivent comprendre ce qu'est un écosystème et comment les organismes interagissent entre eux pour pouvoir comparer la biodiversité d'un écosystème naturel et d'un agrosystème.

Principes de la sélection naturelle

Pourquoi : La compréhension de la sélection naturelle aide à saisir les mécanismes de la sélection artificielle et de la sélection variétale utilisées par l'homme dans les agrosystèmes.

Vocabulaire clé

Agrosystème	Un écosystème modifié par l'homme pour la production agricole, incluant les cultures, le bétail et les infrastructures associées.
Monoculture	La culture exclusive d'une seule espèce végétale sur une grande surface, réduisant la diversité des espèces présentes.
Biodiversité fonctionnelle	La variété des rôles écologiques joués par les organismes au sein d'un écosystème, essentiels à son fonctionnement et à sa stabilité.
Services écosystémiques	Les bénéfices que les sociétés humaines tirent des écosystèmes, tels que la pollinisation, la purification de l'eau ou la régulation du climat.
Sélection variétale	Le processus de choix et de reproduction des plantes ou animaux présentant des caractères jugés souhaitables par l'homme, menant à la création de variétés spécifiques.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Les agrosystèmes ont toujours plus de biodiversité que les écosystèmes naturels.

Ce qu'il faut enseigner à la place

En réalité, les agrosystèmes sont souvent simplifiés, avec moins d'espèces. Les observations comparatives en groupes aident les élèves à visualiser ces différences et à corriger leur perception par des comptages concrets.

Idée reçue courante

La monoculture est sans risque car elle maximise les rendements.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Elle expose les cultures à des maladies et ravageurs. Les simulations actives montrent rapidement ces vulnérabilités, favorisant des discussions qui relient cause à effet.

Idée reçue courante

La perte de diversité génétique n'affecte que les plantes cultivées.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Elle impacte les pollinisateurs et la chaîne alimentaire. Les débats structurés révèlent ces liens systémiques, aidant les élèves à adopter une vision holistique.

Idées d'apprentissage actif

Comparaison Biodiversité: Grille d'Observation

Fournissez des photos ou échantillons d'un champ de monoculture et d'une prairie naturelle. Les élèves remplissent une grille pour compter espèces végétales, insectes et oiseaux visibles. Ils discutent ensuite des différences en termes de diversité et de résilience.

45 min·Petits groupes

Modélisation Monoculture: Simulation de Crise

En petits groupes, les élèves plantent des graines identiques dans un plateau (monoculture) et variées dans un autre. Ils introduisent un 'ravageur' simulé (sel, eau salée) et observent les effets sur la survie. Ils notent les observations et proposent des solutions.

50 min·Petits groupes

Débat Agrosystèmes: Pour et Contre

Divisez la classe en deux camps: défenseurs de la monoculture pour la productivité, opposants pour la biodiversité. Chaque groupe prépare des arguments basés sur des données fournies, puis débat avec modération. Terminez par un vote et une synthèse.

40 min·Classe entière

Cartographie Locale: Biodiversité Agricole

Les élèves cartographient un agrosystème proche (via Google Earth ou sortie terrain) en identifiant zones de monoculture et diversifiées. Ils quantifient la biodiversité via indices simples et proposent des améliorations durables.

35 min·Binômes

Liens avec le monde réel

• Les agriculteurs pratiquant l'agroécologie, comme ceux de la ferme expérimentale de Gélise en Nouvelle-Aquitaine, cherchent à réintroduire de la diversité (haies, cultures associées) pour améliorer la résilience de leurs exploitations face aux aléas climatiques et réduire leur dépendance aux pesticides.
• Les sélectionneurs de semences, tels que ceux travaillant pour des entreprises comme Vilmorin & Cie, développent de nouvelles variétés de blé ou de maïs en sélectionnant des gènes de résistance aux maladies. Ce travail vise à maintenir les rendements tout en faisant face à la perte de diversité génétique des variétés anciennes.
• Les apiculteurs observent directement les conséquences de la monoculture sur la pollinisation. La disparition des fleurs sauvages et la courte période de floraison des cultures comme le colza limitent la nourriture disponible pour les abeilles, affectant la production de miel et la reproduction des colonies.

Idées d'évaluation

Question de discussion

Présentez aux élèves deux photos : une d'une forêt dense et une d'une immense parcelle de maïs. Demandez-leur : 'Quelles différences observez-vous en termes de diversité d'espèces végétales et animales ? Comment expliquez-vous ces différences en lien avec l'action humaine ?'

Billet de sortie

Sur un post-it, demandez aux élèves d'écrire le nom d'un service écosystémique (ex: pollinisation) et d'expliquer en une phrase comment la monoculture peut le menacer.

Vérification rapide

Projetez une courte vidéo montrant un champ de blé traité aux herbicides. Posez la question : 'Citez deux éléments de biodiversité qui ont probablement été réduits par les pratiques agricoles montrées dans cette vidéo et expliquez pourquoi.'

Questions fréquentes

Comment simplifie-t-on la biodiversité dans les agrosystèmes?

L'Homme utilise la monoculture, des variétés génétiquement uniformes et des intrants chimiques pour booster les rendements. Cela réduit le nombre d'espèces et de gènes, comme dans les champs de maïs intensifs. Les conséquences incluent une fragilité accrue aux pathogènes, illustrée par des cas historiques comme la rouille du blé.

Quels sont les risques de la monoculture en agriculture?

La monoculture rend les cultures vulnérables aux épidémies, épuise les sols et diminue les services écosystémiques comme la pollinisation. Sans diversité génétique, une seule maladie peut détruire une récolte entière. Des exemples comme la famine irlandaise due à la pomme de terre montrent l'importance d'une rotation des cultures.

Comment l'apprentissage actif aide-t-il à comprendre la biodiversité des agrosystèmes?

Les activités comme les observations terrain ou simulations de monoculture rendent les concepts concrets. Les élèves collectent des données réelles, comparent des échantillons et débattent des risques, ce qui développe une compréhension profonde. Cela favorise la collaboration, corrige les idées fausses et lie théorie à pratique quotidienne.

Pourquoi comparer agrosystèmes et écosystèmes naturels?

Cette comparaison révèle la simplification humaine et ses impacts. Les écosystèmes naturels, avec plus d'espèces, sont résilients face aux perturbations. Les élèves apprennent ainsi les enjeux du développement durable et proposent des pratiques agroécologiques comme l'agroforesterie.