Biodiversité : Niveaux et Mesure

Ce sujet complexe exige que les élèves dépassent la simple identification des espèces pour comprendre les interactions entre les échelles de biodiversité. L'apprentissage actif permet de transformer des concepts abstraits en manipulations concrètes, ce qui renforce la mémorisation et la capacité à établir des liens entre les différents niveaux.

• Terminale
• SVT Terminale : Comprendre le Vivant et la Planète
• 4 activités
• 20 min–55 min

Objectifs d’apprentissage

1. Distinguer et expliquer les interconnexions entre la biodiversité génétique, spécifique et écosystémique.
2. Calculer des indices de diversité (Shannon, Simpson) à partir de données d'abondance d'espèces.
3. Analyser les protocoles de suivi de populations (capture-marquage-recapture) pour estimer la taille d'une population.
4. Comparer l'efficacité de différentes méthodes de mesure de la biodiversité (inventaires, barcoding ADN) pour des contextes variés.
5. Évaluer l'importance de la richesse spécifique et de l'équitabilité pour la stabilité d'un écosystème donné.

Carte conceptuelle

⏱ 45 min·Binômes

Investigation : Calcul d'indices de diversité

Les binômes reçoivent des inventaires faunistiques ou floristiques de deux milieux différents. Ils calculent l'indice de Shannon pour chaque milieu, comparent les résultats et expliquent pourquoi un milieu riche en espèces mais dominé par une seule n'est pas forcément le plus diversifié.

Préparation et détails

Distinguez les différents niveaux de la biodiversité et leur interconnexion.

Conseil de facilitation: Lors du débat 'Comment mesurer la biodiversité ?', limitez les échanges à 10 minutes par argument pour maintenir un rythme soutenu et une participation équitable.

Setup: Tables avec de grandes feuilles ou espace mural

Materials: Étiquettes de concepts ou post-its, Papier grand format (A3 ou raisin), Marqueurs, Exemple de carte conceptuelle

• Comprendre
• Analyser
• Créer
• Conscience de soi
• Autogestion

Carte conceptuelle

⏱ 55 min·Petits groupes

Sortie terrain virtuelle : Inventaire de biodiversité

À partir de photographies géolocalisées ou de bases de données naturalistes (INPN), les groupes réalisent un inventaire d'un milieu donné. Ils classent les espèces identifiées et évaluent la biodiversité aux trois échelles (génétique si données disponibles, spécifique, écosystémique).

Préparation et détails

Analysez les méthodes utilisées pour mesurer la richesse spécifique et l'abondance des espèces.

Setup: Tables avec de grandes feuilles ou espace mural

Materials: Étiquettes de concepts ou post-its, Papier grand format (A3 ou raisin), Marqueurs, Exemple de carte conceptuelle

• Comprendre
• Analyser
• Créer
• Conscience de soi
• Autogestion

Penser-Partager-Présenter

⏱ 20 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Trois échelles de biodiversité

Chaque élève associe des exemples concrets à chacune des trois échelles de biodiversité. En binôme, ils vérifient la cohérence de leurs classements et identifient les liens entre les échelles (ex : perte génétique qui fragilise l'espèce).

Préparation et détails

Justifiez l'importance de la biodiversité pour la stabilité des écosystèmes.

Setup: Disposition de classe standard ; les élèves se tournent vers leur voisin

Materials: Consigne de discussion (projetée ou distribuée), Optionnel : fiche de prise de notes pour les binômes

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Débat formel

⏱ 35 min·Petits groupes

Débat formel: Comment mesurer la biodiversité ?

Deux groupes défendent chacun une méthode (inventaire traditionnel vs barcoding ADN). Ils doivent argumenter sur les avantages, limites, coûts et contextes d'utilisation de leur méthode, puis la classe synthétise la complémentarité des approches.

Préparation et détails

Distinguez les différents niveaux de la biodiversité et leur interconnexion.

Setup: Deux équipes face à face, le reste de la classe en position d'auditoire

Materials: Fiche de sujet de débat, Dossier documentaire pour chaque camp, Grille d'évaluation pour le public, Chronomètre

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Prise de décision

Enseigner ce sujet

Commencez par les exemples les plus familiers aux élèves (diversité spécifique) avant d'aborder les notions plus abstraites de diversité génétique et écosystémique. Évitez de présenter ces trois niveaux comme des entités isolées : utilisez des schémas au tableau pour montrer les chevauchements et les dépendances entre eux. La recherche montre que les élèves retiennent mieux quand ils construisent eux-mêmes les liens plutôt que quand ils les reçoivent de l'enseignant.

À quoi s’attendre

Les élèves distinguent clairement les trois niveaux de biodiversité, expliquent leurs interconnexions et utilisent des outils de mesure adaptés à chaque échelle. Ils justifient leurs choix de méthodes et appliquent leurs connaissances pour résoudre des problèmes concrets.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Pendant l'activité 'Calcul d'indices de diversité', les élèves pourraient croire que la biodiversité se résume au nombre d'espèces présentes.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Utilisez les données du tableau pour montrer que deux milieux avec le même nombre d'espèces peuvent avoir des indices de Shannon très différents selon l'abondance relative des espèces. Faites calculer les deux indices pour illustrer ce point.

Idée reçue courante

Pendant le 'Think-Pair-Share', certains pourraient affirmer que la diversité génétique n'a pas d'impact concret sur les écosystèmes.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Demandez aux élèves de s'appuyer sur l'exemple des abeilles domestiques et de l'acarien Varroa pour montrer comment une faible diversité génétique réduit la résilience des populations face aux pathogènes, affectant ainsi les réseaux trophiques.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Après l'activité 'Think-Pair-Share', distribuez la fiche avec trois colonnes et demandez aux élèves de la remplir pour les trois niveaux en utilisant des exemples concrets issus de leur discussion.

Question de discussion

Pendant le débat 'Comment mesurer la biodiversité ?', notez les arguments des élèves sur un tableau visible et demandez-leur de relier chaque mesure proposée (richesse spécifique, indice de Shannon, surface d'habitat) à l'un des trois niveaux de biodiversité.

Vérification rapide

Après l'activité 'Calcul d'indices de diversité', présentez un nouveau tableau de données et demandez aux élèves de calculer rapidement la richesse spécifique et l'indice de Shannon pour vérifier leur maîtrise des outils avant de passer à l'application.

Extensions et étayage

• Proposez aux élèves rapides de comparer l'indice de Simpson à celui de Shannon pour un même jeu de données et d'interpréter leurs différences.
• Pour les élèves en difficulté, fournissez des exemples simplifiés avec seulement deux ou trois espèces pour faciliter le calcul des indices.
• Offrez un temps supplémentaire aux groupes qui souhaitent approfondir un milieu particulier (forêt, zone humide) en étudiant des données réelles d'inventaires scientifiques.

Vocabulaire clé

Biodiversité génétique	La diversité des allèles au sein d'une même espèce. Elle est mesurée par la variation des patrimoines génétiques des individus.
Biodiversité spécifique	La diversité des espèces présentes dans un milieu donné. Elle prend en compte à la fois le nombre d'espèces (richesse) et leur abondance relative.
Biodiversité écosystémique	La variété des habitats, des communautés et des processus écologiques présents sur une aire géographique donnée.
Indice de Shannon	Un indice mathématique qui mesure la diversité d'un écosystème en tenant compte de la richesse spécifique et de la répartition des abondances.
Capture-marquage-recapture	Une méthode d'estimation de la taille d'une population animale par capture, marquage, relâchement, puis nouvelle capture.