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biodiversité et développement durable dans l'estuaire de la Loire : utilisation d'un SIG

mis à jour le 02/12/2005


sig_port lavigne

Dans cadre du thème au choix de seconde, une sortie au Port Lavigne a été organisée, les données sur la biodiversité sont ensuite reportées dans un système d'information géographique qui permet de constater des évolutions au cours du temps.

mots clés : thème libre, biodiversité, EDD, paysage, aménagement, SIG, Estuaire, pluridisciplinarité, GPS, fGIS, tice


Depuis la rentrée 2003, l'Education à L'Environnement pour un Développement Durable (EEDD) doit être intégrée à la démarche pédagogique de plusieurs disciplines dans toutes les classes de collège et de lycée. La démarche pédagogique proposée ci-dessous vise à assurer la première étape d'une véritable éducation à l'environnement en permettant de percevoir ce qui fait notre environnement actuel et de quelles actions il résulte.
Les problèmes de développement dans l'estuaire seront posés au terme de la démarche. La construction de la digue submergée devant Paimboeuf va-t-elle provoquer l'évolution des vasières vives vers l'émersion définitive ? Va-t-elle améliorer l'accès aux installations portuaires ? A la lumière du travail fait en classe les réponses sont oui. Le véritable débat sur le caractère « durable » de ces aménagements peut alors commencer.

Contexte et insertion dans le projet pédagogique

Une classe de seconde "Estuaire" existe depuis 1993 au lycée Jean Perrin de Rezé. Constituée à l'initiative d'une équipe de professeurs attachés à la pédagogie de projet, elle regroupe les élèves d'une seconde de détermination option SES ou MPI qui se sont portés volontaires pour une telle action au moment de leur inscription. Les modalités du projet varient selon les opportunités mais le découpage en quatre volets est une constante.

1 L'estuaire de la Loire est choisi comme support privilégié des activités de la classe dans les différentes disciplines.
2 Il fait l'objet d'un ensemble d'excursions de découverte encadrées par les professeurs de la classe et des intervenants extérieurs.
3 Un travail de médiatisation de cette découverte est ensuite demandé aux élèves. Pour l'année scolaire 2005-2006 les élèves, constitués en équipes de deux ou trois, doivent rédiger et illustrer deux "récits de voyage dans l'estuaire", l'un se situant dans le passé, l'autre dans le futur proche.
4 Le dernier élément du projet est un échange avec des élèves d'un lycée de Vlaardingen aux Pays-Bas qui permet de découvrir l'estuaire de la Meuse et les activités qui lui sont liées.

Dans ce cadre, le thème libre de Sciences de la Vie et de la Terre a été consacré à la découverte de la biodiversité et des évolutions des milieux naturels de l'estuaire. Au cours de ces quatre semaines, la classe a visité le Muséum d'Histoire Naturelle de Nantes pour découvrir l'exposition consacrée au peintre animalier Jean-Jacques Audubon qui vécut son enfance à Couëron. A cette occasion un travail sur la classification des êtres vivants a été réalisé. La seconde excursion est une découverte de la zone comprise entre le bourg de Bouguenais et l'île de la Fourche. Ce travail fait ensuite l'objet d'un traitement sur Système d'Information Géographique qui permet de mettre en forme les résultats et de les confronter à des cartes et photographies anciennes. Il est présenté dans les lignes qui suivent. La dernière partie de cette découverte est ensuite consacrée à l'étude de la biodiversité à l'échelle microscopique. Des échantillons de vase et d'eau douce stagnante permettent d'observer une grande variété de forme de vie.

Les pages "Estuaire" de la rubrique SVT du serveur académique de Nantes présentent les réalisations de certaines des années passées.

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Excursion sur le terrain

La sortie sur le terrain est la première du programme de découverte. Elle est organisée par les professeurs de physique chimie et de SVT à la place des séances de travaux pratiques ce qui permet de rester sur le terrain deux à trois heures. Des activités de physique sur la mesure des distances par triangulation peuvent être organisées conjointement.

Les élèves ont à leur disposition des appareils photo numériques, des récepteurs GPS et une carte au 1/10 000 produite à partir de documents IGN. La mise à cette échelle a été effectuée avec le module de dessin vectoriel d'Open Office.

On pourra voir les modalités de cette transformation dans cette rubrique.

Pour se conformer aux paramètres de la carte, les GPS sont réglés sur "WGS 84 et UTM". On se reportera pour plus de précision à la notice de l'appareil ou à la page spécifique de cette rubrique.

A chaque station les élèves utilisent à la fois les repères topographiques classiques et les coordonnées GPS pour se localiser. A l'échelle adoptée, 1 millimètre représente 10 mètres, ce qui facilite le traçage sur la carte.

A chacune des stations, une description des êtres vivants rencontrés est rédigée. Cette description insiste sur les adaptations aux conditions du milieu. Elle permet de définir des associations végétales et animales en rapport avec les facteurs physiques et biotiques. Sur ce cliché, les phragmites au second plan sont des plantes adaptées à des immersions fréquentes et s'ancrent sur les vasières instables en utilisant des stolons ramifiés.

Dans la mesure du possible, les élèves cartographient l'étendue des différents types de milieux en dessinant des plages de couleur sur le document.

Quatre types de milieux naturels en rapport avec l'estuaire sont rencontrés :

- des prairies marécageuses inondées aux grandes marées
- des phragmitaies,
- de l'eau libre,
- une prairie xérophile installée sur un ancien dépôt de sable de dragage.

Le compte rendu de la sortie est ensuite évalué par le professeur comme une activité pratique.

 

Pour plus de précisions sur ces milieux on se reportera à la description de la biodiversité au Port Lavigne dans cette rubrique.

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Préparation des données pour le SIG

Les documents originaux utilisés pour le travail sont des extraits de la carte IGN 1:25000 1223 O "St Herblain", d'une photographie aérienne IGN couleur de 1989, d'une photographie aérienne IGN de 1952 et d'une carte marine de 1882. Ces documents ont été numérisés et enregistrés au format TIFF avec le logiciel Xnview.

Ce logiciel n'effectuant pas le géoréférencement des couches d'information, il est nécessaire de redresser et de caler les différents documents pour que le pointeur donne les coordonnées UTM exactes des différents points. Cette opération rend les différentes couches d'information strictement superposables. Le logiciel de géoréférencement utilisé est AIC (Aerial Imagery Corrector) commercialisé par la firme Tatukgis (www.tatukgis.com).

Les procédures de numérisation et de géoréférencement sont décrites dans cette rubrique.

On voit ici deux des documents produits

Carte marine de 1882 (archives départementales de Loire Atlantique)

 

 

Photo aérienne IGN 1952
http://www.ign.fr

 

Le Système d'Information Géographique utilisé est fGIS ; logiciel gratuit conçu par les services forestiers de l'état du Wiscousin aux USA. Il est téléchargeable sur le site académique de Nantes suite à un accord avec les responsable du développement de l'université du Wisconsin.

Les quatre couches d'informations sont incorporées par avance au logiciel par la préfabrication d'un projet appelé "portlavigne". Le logiciel et le projet sont ensuite recopiés sur chacun des ordinateurs de la salle multimédia de Sciences de la vie et de la Terre

La mise oeuvre détaillée de ce logiciel est décrite dans le tutoriel en ligne:

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Traitement des informations cartographiques en classe

Une séance de TP d'une heure trente est consacrée à la réalisation et à l'exploitation pédagogique d'un petit SIG couvrant la zone de l'excursion.

La problématique de départ est : Comment rendre compte de l'extension des milieux naturels rencontrés et de son évolution dans le temps ?

Au démarrage de la séance les élèves ouvrent le projet mais aucune des couches d'information n'est affichée.

Ils sont invités à découvrir les différents documents en les affichant successivement. Ils constatent que les documents sont superposables mais que la nature et l'extension des objets cartographiés ont changés au cours du temps.

La première étape du travail consiste à créer une couche d'information qui localise les différentes stations étudiées sur le terrain par leurs coordonnées UTM relevées avec le GPS. Cela permet de prendre conscience de l'itinéraire parcouru et de repérer l'étendue des différents milieux sur la photographie aérienne.

 

Photographie aérienne IGN 1989
http://www.ign.fr

En utilisant les informations relevées sur le terrain, les élèves tracent ensuite des surfaces polygonales qui couvrent les différents types de milieux. Ici les prairies humides sont en vert, les prairies xérophiles en jaune et les phragmitaies en brun.

Une photo-interprétation sommaire permet parfois de préciser des contours qui ont échappé à l'observation directe. C'est ici le cas pour les phragmitaies.

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Exploitation des résultats

En affichant la photographie aérienne de 1952 à la place de celle de 1989, les coïncidences sont trouvées facilement. Une analyse plus fine des clichés indique que les lieux occupés par les roselières étaient à l'époque constitués de sable. De même la butte de sable de l'ïle de la Fourche paraît plus étendue et surtout très peu colonisée par les végétaux.

 

Photographie aérienne IGN 1952
http://www.ign.fr

La superposition des éléments actuels et de la carte marine de 1882 montre que les prairies humides existaient déjà à cette époque sans que l'on puisse dire quel aspect elles présentaient. La butte de sable de l'île de la Fourche et les roselières correspondent au lit de la Loire en 1882. Le bras de Loire qui passe devant le port Lavigne était navigable en période de haute mer

Carte marine 1882, Archives départementales de Loire Atlantique

Ces constats conduisent les élèves à reconstituer sommairement le scénario d'évolution de la zone étudiée. Les digues longitudinales visibles sur le document de 1882 ont été construites pour améliorer la navigation dans l'estuaire. Elles étaient en principe immergées mais la modification des courants qu'elles engendrent conduit à l'envasement très rapide de toutes les zones qu'elles isolent et à un abaissement du fil d'eau. Ainsi l'île de la Fourche est la conséquence directe de ces travaux. Au milieu du XX°siècle la butte de sable est constituée par des dépôts sur ces vasières de matériaux dragués dans le chenal principal.

Ces paysages considérés comme "naturels" apparaissent maintenant comme le résultats d'aménagements historiques. Dans la perspective d'un travail sur le développement durable, les projets de travaux similaires dans la zone de Paimboeuf sont présentés. A la lumière de cette étude, les élèves peuvent établir un scénario prospectif de l'évolution de la zone de Paimboeuf si ces projets devenaient réalité. Le débat est ensuite engagé sur les interactions entre le développement économique de l'estuaire et l'évolution des milieux naturels.

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auteur(s) :

François Cordellier, professeur de SVT au lycée Jean Perrin de Rezé

information(s) pédagogique(s)

niveau : Lycée tous niveaux

type pédagogique : sortie pédagogique, tutoriel, activité de découverte, démarche pédagogique

public visé : enseignant

contexte d'usage : atelier, classe, espace documentaire, laboratoire, salle multimedia, sortie pédagogique

référence aux programmes : Responsabilité humaine en matière de santé et d'environnement
Education pour un développement durable.
Thème au choix de seconde

documents complémentaires

    La page présente est téléchargeable soit au format pdf soit au format zip

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