Mesure et inventaire de la biodiversité

Les élèves retiennent mieux la mécanique évolutive quand ils manipulent directement les variables qui influencent les fréquences alléliques. En simulant des pressions environnementales ou des événements aléatoires, ils passent d'une vision floue de l'évolution à une compréhension concrète des mécanismes statistiques qui la sous-tendent.

• Seconde
• SVT Seconde : Comprendre le Vivant et son Environnement
• 3 activités
• 30 min–50 min

Objectifs d’apprentissage

1. Comparer différentes méthodes d'échantillonnage (quadrat, transect, capture-recapture) pour quantifier la richesse spécifique et l'abondance d'une population dans un milieu donné.
2. Analyser les facteurs limitants et les biais potentiels lors de l'inventaire de la biodiversité dans des écosystèmes variés (aquatique, terrestre, forestier).
3. Justifier la nécessité d'un suivi régulier de la biodiversité pour évaluer l'impact des activités humaines et mettre en place des stratégies de conservation efficaces.
4. Calculer des indices de diversité simples (indice de Shannon, indice de Simpson) à partir de données d'inventaire pour comparer la biodiversité de différents sites.

Rotation par ateliers

⏱ 50 min·Binômes

Simulation numérique : Évolup' ou NetLogo

Les élèves utilisent un logiciel pour simuler l'évolution d'une population de phalènes ou de prédateurs. Ils font varier la taille de la population ou la pression de sélection et notent l'évolution des fréquences alléliques pour distinguer hasard et sélection.

Préparation et détails

Décrivez différentes méthodes utilisées pour quantifier la biodiversité dans un écosystème.

Conseil de facilitation: Pendant la simulation numérique, circulez pour poser des questions ciblées : 'Pourquoi la fréquence de cet allèle augmente-t-elle alors que le milieu ne change pas ?' pour amener les élèves à distinguer dérive et sélection.

Setup: Tables ou bureaux organisés en 4 à 6 pôles distincts dans la salle

Materials: Fiches de consignes par station, Matériel spécifique à chaque activité, Minuteur pour les rotations

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Rotation par ateliers

⏱ 45 min·Petits groupes

Jeu de plateau : La survie des becs

Avec différents outils (pinces, cuillères, baguettes) représentant des becs, les élèves doivent ramasser des graines variées. Ceux qui en ramassent le moins 'meurent', les autres se 'reproduisent'. On suit l'évolution de la forme des becs sur 5 générations.

Préparation et détails

Analysez les défis liés à l'inventaire de la biodiversité dans des environnements complexes.

Conseil de facilitation: Dans le jeu de plateau 'La survie des becs', observez si les élèves attribuent correctement la survie aux traits initiaux plutôt qu'à une transformation des becs en temps réel.

Setup: Tables ou bureaux organisés en 4 à 6 pôles distincts dans la salle

Materials: Fiches de consignes par station, Matériel spécifique à chaque activité, Minuteur pour les rotations

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Rotation par ateliers

⏱ 30 min·Petits groupes

Collaborative Problem Solving : L'effet fondateur

À partir d'un jeu de cartes représentant des individus colorés, les élèves simulent la colonisation d'une île par un petit groupe. Ils comparent la diversité de l'île avec celle du continent pour comprendre comment le hasard réduit la variabilité génétique.

Préparation et détails

Justifiez l'importance des inventaires de biodiversité pour la conservation.

Conseil de facilitation: Lors de l'activité collaborative 'L'effet fondateur', guidez les groupes qui confondent hasard et nécessité en leur demandant : 'Pourquoi la fréquence de 40% dans la nouvelle population n'était-elle pas prévisible avant le tirage ?'.

Setup: Tables ou bureaux organisés en 4 à 6 pôles distincts dans la salle

Materials: Fiches de consignes par station, Matériel spécifique à chaque activité, Minuteur pour les rotations

• Mémoriser
• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Enseigner ce sujet

Commencez par faire émerger les représentations initiales des élèves avec un brainstorming rapide : 'Citez une caractéristique d'un animal qui montre qu'il est bien adapté à son milieu.' Puis, utilisez la simulation numérique pour confronter leurs hypothèses à des données. Évitez d'expliquer trop tôt la dérive génétique : faites-le émerger des résultats aléatoires observés par les élèves eux-mêmes. Terminez par un retour collectif où chaque groupe présente un exemple où la sélection naturelle et la dérive ont joué un rôle différent.

À quoi s’attendre

À la fin de ces activités, les élèves expliquent que l'évolution résulte de la variation aléatoire et de la sélection différentielle, sans direction intentionnelle. Ils savent identifier dans une situation donnée quel processus (sélection naturelle ou dérive génétique) domine et justifier leur réponse avec des données simulées ou observées.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant la simulation numérique 'Évolup' ou NetLogo', watch for élèves qui pensent qu'un allèle avantageux apparaît soudainement pour répondre à un besoin.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Redirigez leur attention vers l'interface : 'Regardez bien, la mutation existe déjà dans la population avant que le milieu ne change. Ce que vous observez, c'est la sélection des individus qui la possèdent déjà.'

Idée reçue courante

Pendant le jeu de plateau 'La survie des becs', watch for élèves qui attribuent la survie des oiseaux à leur capacité à 'apprendre' à utiliser un nouveau type de bec.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Utilisez la planche de jeu : 'Montrez-moi où est écrit que les becs changent de forme. En réalité, ce sont les oiseaux avec des becs adaptés qui survivent et se reproduisent, pas les becs qui s'adaptent.'

Idées d'évaluation

Question de discussion

Après la simulation numérique 'Évolup' ou NetLogo', présentez aux élèves deux scénarios de milieu (forêt stable vs prairie soumise à des incendies fréquents). Demandez-leur : 'Quels types de pressions évolutives dominent dans chaque cas ? Justifiez avec les données de votre simulation et les résultats du groupe.'

Vérification rapide

Pendant le jeu de plateau 'La survie des becs', donnez aux élèves un tableau avec trois types de becs et leurs effectifs avant/après la simulation. Demandez-leur de calculer le pourcentage de survie pour chaque type et d'expliquer en une phrase pourquoi la sélection naturelle a favorisé certains becs.

Billet de sortie

Après l'activité collaborative 'L'effet fondateur', sur un post-it, demandez aux élèves d'écrire : 'Nom d'une cause possible de la différence de fréquence allélique observée' et 'Une limite de cette simulation pour représenter la réalité'.

Extensions et étayage

• Demandez aux élèves qui finissent tôt de modifier un paramètre de la simulation (ex: taille de la population) et d'observer comment cela affecte la vitesse de fixation d'un allèle.
• Pour les élèves en difficulté, proposez un tableau comparatif à compléter pendant le jeu des becs : 'Type de bec' / 'Nourriture disponible' / 'Succès de survie'.
• Pour approfondir, lancez un débat : 'Un allèle avantageux dans une population peut-il devenir désavantageux après un changement climatique ? Utilisez les données de la simulation ou des exemples concrets.'

Vocabulaire clé

Espèce indicatrice	Une espèce dont la présence, l'absence ou l'abondance relative renseigne sur l'état de santé d'un écosystème ou sur la qualité de l'environnement.
Indice de diversité	Un calcul mathématique qui combine la richesse spécifique (nombre d'espèces) et l'équitabilité (abondance relative des espèces) pour évaluer la diversité d'une communauté.
Transect	Une ligne droite tracée à travers un habitat, le long de laquelle des relevés sont effectués pour étudier la distribution des espèces et les changements environnementaux.
Quadrat	Un cadre de taille fixe utilisé pour échantillonner la végétation ou les organismes dans une zone délimitée afin d'estimer leur abondance et leur diversité.
Capture-recapture	Une méthode d'estimation de la taille d'une population où les individus sont capturés, marqués, puis recapturés pour estimer la proportion de la population marquée.