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évolution du couvert forestier : deux études de cas en MPS

mis à jour le 15/12/2012


reforestation

L'utilisation d'un SIG permet une étude comparative de la forêt de Toufou au sud de Nantes et des forêts de la commune de Saint Bonnet des Quarts dans le nord du département de la Loire.

mots clés : forêts, reforestation, déforestation, SIG, MPS


Dans le cadre du thème "science et vision de monde" de l'enseignement d'exploration "Méthodes et Pratiques Scientifiques" deux élèves ont comparé l'évolution au cours du temps de deux peuplements forestiers très différents : La forêt de Toufou qui est une des rares forêts périurbaines de l'agglomération nantaise et les forêts de Saint Bonnet des Quarts qui sont celles d'une commune de moyenne montagne éloignée de plus de 20 km de la zone urbaine la plus proche (Roanne). Au cours du travail, les élèves ont principalement utilisé le logiciel Qantum GIS et les données de l'IGN fournies dans la cadre de la gratuité "Recherche et enseignement" ou les données "grand public" du géoportail. La présente ressource ne reflète pas le travail final des élèves mais les étapes qui les ont conduit à présenter des données de qualité lors de leur exposé.

La forêt de Toufou
Les documents
La démarche
Des changements visibles dans la gestion forestière

Les forêts de Saint Bonnet des Quarts
Les documents
Une reforestation intense
Calculs des surfaces
Des clichés de terrain pour inciter à la réflexion
Les facteurs favorisant la reforestation

La forêt de Toufou


Après un parcours de sensibilisation aux techniques spatiales (traitement des images satellitaires, photo interprétation avec un SIG). Deux élèves ont choisi une des propositions de l'équipe pédagogique "Comment mettre en évidence les modifications d'une forêt au cours du temps ?"

Ils avaient d'abord pour projet de travailler sur la forêt du Gâvre située au nord ouest de Nantes. Ils y ont renoncé devant la superficie et la diversité de cette forêt domaniale. Il aurait fallu en effet manipuler et géoréférencer de très nombreuses dalles de photographies aériennes, ce qui n'était pas possible dans le temps imparti pour le thème "science et vision du monde". Il ne restait donc en Loire Atlantique qu'une seule forêt d'importance : La forêt de Toufou, située au Sud Est de Rezé et bien connue des habitants de cette ville car elle est en partie ouverte au public. Cette forêt présente l'avantage d'être peu étendue et relativement homogène.


Les documents

 
forets01Les élèves disposaient de trois documents numériques :

Plusieurs dalles de la BDOrtho2004 distribuée dans les établissements d'enseignement de la région dans le cadre d'une coopération entre les conseils généraux, la préfecture de région des Pays de la Loire et l'IGN.

Ces documents sont maintenant aussi disponibles pour la France entière dans le cadre de la gratuité "Recherche et enseignement" sur le site professionnel de l'IGN (voir les modalités d'acquisition dans cette ressource).
 
forets02La carte d'état-major de 1846 téléchargée sur le site du géoportail (voir les modalités d'acquisition dans cette ressource) et géoréférencée par le professeur encadrant. C'est le logiciel QGIS qui a été utilisé pour cette tâche (voir le tutoriel ici).
 
foret03Les photos aériennes numérisées de 1950, elles aussi téléchargées sur le site du géoportail (voir la procédure ici) mais qui ont été fournies "brutes". Les élèves ont donc du utiliser le module de géoréférencement de QGIS pour trouver des points de référence commun à la BDOrtho et aux photos aériennes. Le travail n'a pas été facile car les modifications importantes du réseau routier de la zone perturbent bien des repères. Guidés par un professeur au début du travail, ils ont su prendre leur autonomie et réaliser le géoréférencement des deux clichés avec une qualité suffisante pour les exigences du travail.
 

La démarche

 
foret04L'objectif initial des élèves étaient de montrer que la forêt avait été défrichée au cours du temps car ils formulaient à priori l'hypothèse d'une déforestation.

Ils ont donc été amenés à construire de nouvelles couches d'informations vectorielles donnant l'extension de la forêt aux différentes époques.
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Bien qu'ayant subie une légère réduction de surface entre 1846 et 1950, la forêt de Toufou a gardé pratiquement la même extension au cours du temps. On peut même noter une avancée de la forêt dans certains secteurs entre 1950 et 2004.

L'hypothèse formulée n'est donc pas vérifiée et les élèves étaient près de se décourager quand un des professeurs encadrant a attiré leur attention sur des éléments autres que la surface boisée.
 

Des changements visibles dans la gestion forestière

 
forets06C'est l'observation des clichés à grande échelle (1/5 000 environ) qui apporte les informations essentielles. En 1950 la forêt est très discontinue, de nombreuses parcelles montrent des arbres de grande taille clairsemés et entourés de peuplements beaucoup plus jeunes. Il s'agit en fait de coupes traditionnelles en régénération. Lors de la coupe, quelques reproducteurs sont laissés en place pour assurer le repeuplement par la production de graines qui germent naturellement pour donner de nouveaux sujets. Ces reproducteurs sont coupés ultérieurement.

Ce type de peuplement couvre la plus grande partie de la forêt car elle a été surexploitée pendant la seconde guerre mondiale et les années de pénurie énergétique qui ont suivie. Le bois a en effet été utilisé intensément à la fois pour remplacer le charbon et pour produire du gaz dans les gazogènes des véhicules automobiles.
 
forets07Si ce type de régénération est encore observable en 2004 surtout dans la partie de la forêt qui est gérée par le département (à l'Est de la piste forestière). Les plantations en ligne, correspondent à un nouveau type de gestion forestière s'étendent dans la partie privée de la forêt. Les jeunes arbres issus de pépinières sont plantés en rangs très serrés qui feront ensuite l'objet d'éclaircies. Ces plantations nécessitent une coupe à blanc et un travail du sol. On se rapproche donc des pratiques de l'agriculture intensive.

Ce travail de photo-interprétation a donc conduit à la compréhension des pratiques anciennes et actuelles de la sylviculture.
 

Les forêts de Saint Bonnet des Quarts


L'étude des forêts de cette commune rurale de moyenne montagne située dans le nord du département de la Loire a été proposée par un des professeurs encadrants parce qu'il disposait de toutes les données nécessaires en ce qui concerne les cartes et les photos aériennes et que les hypothèses et analyses produites par les élèves pouvaient être validées par ses observations sur le terrain. Située à une vingtaine de kilomètres de l'agglomération de Roanne, dans les monts de la Madeleine, la commune a dans le passé subit un fort exode rural et des modifications importantes dans l'exploitation des sols. La proximité de la faille bordière de la Limagne de Loire fait que les altitudes sont comprises entre 300 et 990 mètres. Le substrat granitique étant entaillé par les vallées de la Teyssonne et de son affluent, le Vauzet.


Les documents

 
forets09La carte d'état major qui date de 1836, est téléchargeable sur le géoportail au format jp2, découpée et convertie au format jpg avec Irfanview, elle a ensuite été géoréférencée avec QGIS en se basant sur les limites communales présentes à la fois sur le scan25 et sur la carte d'état major. Les grandes imprécisions des levés de 1836 rendent le travail de calage approximatif mais suffisant pour mener à bien l'étude des forêts. Celles-ci sont figurées en vert pâle et il ne faut pas les confondre avec le turquoise pâle qui symbolise les fonds de vallées et les marécages.
 
forets10La BDOrtho de 2006 est téléchargeable dans le cadre de la gratuité "Recherche et enseignement" de l'IGN. La couverture de la totalité de la commune nécessite 50 dalles d'un kilomètre de côté. Le téléchargement et l'intégration dans le SIG ont pris un temps notable. Ces dalles sont géoréférencées dans le système de coordonnée Lambert93 qui est le système de coordonnées choisi pour la totalité du projet.

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La BDOrtho permet d'identifier facilement les zones boisées et parfois de faire une détermination approximative du type de peuplement mais cette possibilité n'a pas été exploitée.
 
forets11La campagne de photos aériennes de 1946 permet assez facilement de repérer les forêts mais sans pouvoir préciser les types de peuplement.
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Les 9 dalles sont téléchargeables sur le site du géoportail. Elles ont ensuite été rognées et géoréférencées en se basant sur la BDOrtho2006. Tout le travail de recherche, de téléchargement et de géoréférencement avait été fait avant le début des travaux des élèves car ces tâches leur auraient pris trop de temps.
 

Une reforestation intense

 
forets15Une des élèves a tracé les trois couches correspondant aux trois années étudiées. La superposition des couches en utilisant des couleurs différentes et une transparence de 50 % permet de se rendre compte du développement de la forêt sur les 170 dernières années.
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forets17Les parcelles occupées par la forêt en en 1836 le sont restées jusqu'à nos jours. De même, celles gagnées entre 1836 et 1946 n'ont pas été défrichées. La modification des paysages est surtout sensible dans le nord de la commune où de nombreuses prairies sont colonisées par les arbres comme celle-ci.
 

Calculs des surfaces

 
forets18En affichant  forets21 et en éditant forets24 la table des données attributaires d'une couche, il est possible de procéder au calcul forets25 de la surface de chaque parcelle. C'est la fonction $area qui est utilisée avec une division par 10 000 pour accéder à un résultat en hectares, l'unité de base du SIG étant le mètre.
 
forets22Après calcul et sauvegarde forets26 des données attributaires, l'outil "Vecteur/Outils d'analyse/statistiques basiques" permet d'accéder à la somme des surfaces.
 
forets23On voit ici qu'en 2006, la forêt couvre 1903 hectares du territoire de la commune de Saint Bonnet des Quarts.

En 1836 cette forêt couvrait 461 hectares et en 1946, 1127 hectares.

Ces valeurs peuvent être rapportées à la superficie de la commune, soit 3245 hectares ce qui fait respectivement 14 % en 1836, 34 % en 1946 et 58 % en 2006.
 

Des clichés de terrain pour inciter à la réflexion

 
forets27La présentation de clichés de terrain permet d'amorcer une réflexion sur les causes et les modalités de la reforestation. Cette vue du village vers le col de la Croix du Sud montre des parcelles plantées de pins de Douglas au sommet de Bancheret tandis que les pentes sont peuplées de hêtres et chênes issus en parti de repeuplements naturels. Cliché correspond à la portion de photo aérienne figurant plus haut.
 
forets28Cette vue du chemin du calvaire vers le Veillot montre une parcelle abandonnée par l'élevage qui se couvre de genêts et de noisetiers précurseurs de l'implantation des frênes.
 

Les facteurs favorisant la reforestation

 
forets29Un modèle numérique de terrain en l'occurence la BDALTI de l'IGN, téléchargé dans le cadre de la gratuité "recherche et enseignement" permet de formuler des hypothèses. Elles sont au nombre de trois en ce qui concerne les facteurs physiques : L'altitude, l'orientation et la pente.

Un affichage en fausses couleurs montre ici une relation possible entre le développement des forêts en 1836 et l'altitude.
 
forets30Pour le vérifier on procède à la création d'un fichier de contours qui donne des courbes de niveau équidistantes de 20 m

Une requête permet d'afficher uniquement la courbe de niveau 600 mètres.

Il apparaît ainsi que l'altitude est un des facteurs majeurs du développement des forêts entre 1836 (en bleu) et 1946 (en vert).
 
forets31Pour tester l'hypothèse d'une influence de l'exposition, la création d'une image par la technique d'ombrage montre que les forêts de 1946 sont surtout portées par des ubacs.

L'ombrage a été réalisé en spécifiant un Soleil à 45 degré au dessus de l'horizon au Sud de manière à renforcer les contrastes.
 
forets32forets33
Pour les forêts de 2006 les facteurs d'altitude et d'orientation ne semblent pas jouer un rôle particulier. Il a donc été réalisé, toujours à partir des mêmes données, un fichier donnant la pente en %.

Ici les forêts de 2006 sont en quadrillé fin. Le développement des forêts sur les adrets qui est un phénomène qui apparaît entre 1946 et 2006, est favorisé par des fortes pentes en particulier au nord de la commune.
 
forets34Ces études sur les facteurs physiques de la reforestation ne doivent pas faire oublier les facteurs économiques et humains. La diminution drastique du nombre d'agriculteurs entre 1946 et 2006 ainsi que le passage de la polyculture de montagne à une économie rurale tournée essentiellement vers l'élevage bovin et la foresterie expliquent les évolutions constatées. Les terres les plus élevées, les plus mal orientées et les plus en pente ont été abandonnées et/ou plantées en espèces à croissance rapide comme le pin de Douglas et l'épicéa. Le phénomène est semble-t-il toujours en cours comme en témoigne les parcelles de prairies récemment plantées visibles sur la BDOrtho 2006.
 
auteur(s) :

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

information(s) pédagogique(s)

niveau : 2nde

type pédagogique : démarche pédagogique, étude de cas, production d'élève

public visé : enseignant

contexte d'usage : laboratoire, salle multimedia, atelier

référence aux programmes :

Science et vision du monde

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