L'écologie au programme

L'ECOLOGIE AU PROGRAMME !

Des ressources pour comprendre, enseigner et appliquer l'écologie scientifique au quotidien

en gestion scientifique des politiques publiques environnementales

en littérature et en peinture

en enseignement scientifique au lycée général

en sciences de l'éducation

en SVT au collège et au lycée général

par Nicolas Lieury, docteur en écologie, enseignant de sciences de la vie et de la Terre

Introduction : qu'est-ce que l'écologie ?

Questionnaire à destination des visiteurs du site pour améliorer les contenus proposés

aux concours BCPST, CAPES et Agrégation de SVT-STU

Enseignant de Sciences de la Vie et de la Terre après un doctorat en gestion scientifique des populations animales, Nicolas Lieury s'investit dans le partage des démarches scientifiques en Écologie auprès des élèves, des étudiants et des enseignants. Pour toutes questions et commentaires, écrire à nicolas.lieury.svt@gmail.com

L'écologie, terme venant du grec οἶκος / oîkos (« maison, habitat ») et λόγος / lógos (« discours »), est la science de l'habitat, c’est-à-dire la science qui étudie les êtres vivants dans leur milieu en tenant compte de leurs interactions, autrement dit les écosystèmes. C’est une science relativement jeune : une centaine d’années pour les premières grandes notions (écosystèmes, chaine trophique, successions…) bien que le terme d’écologie date de 1866. Au départ très descriptive, à l’image de l’« Histoire naturelle » pratiquée aux 18ème et 19ème siècles, l’écologie a progressivement mué avec la recherche de mécanismes expliquant la dynamique spatio-temporelle des observations des espèces dans leur environnement. Depuis les années 1970, cette science a connu un développement spectaculaire en lien évident avec la prise de conscience des changements environnementaux majeurs d’origine anthropique et avec la montée de l’environnementalisme (ou écologie politique). De nos jours, l’écologie est par nature une science des systèmes complexes car il est évidemment très difficile de connaître la totalité des espèces, des individus et des interactions existant au sein d’un écosystème comme il est difficile de déchiffrer l’emboitement des liens de causes à effets entre la dynamique du biotope (environnement non vivant) et celle de la biocénose (environnement vivant). Elle a donc aujourd’hui recours aux stratégies d’échantillonnages, aux progrès de la génomique, aux développements des statistiques et des capacités de traitements de données de grandes ampleurs (big data) mais aussi à des stratégies expérimentales toujours innovantes pour éviter tout réductionnisme. Le dynamisme de cette science ainsi que son application directe qu’est la gestion des écosystèmes pour le bien vivre de nos sociétés aujourd’hui et demain, en font une science fondamentale à transmettre aux plus jeunes. En particulier, c’est l’occasion de transmettre aux élèves les grandes lignes de la démarche scientifique appliquée aux enjeux du quotidien, à travers la gestion éclairée et modulable des systèmes écologiques aujourd’hui menacés. Anciennement bien présent dans les programmes de lycée, l’enseignement de l’écologie avait quasiment disparu au lycée dans les années 1990-2000 au profit de l’essor de la biologie cellulaire et moléculaire. Dans le cadre des nouveaux programmes de Sciences de la Vie et de le Terre (SVT) au lycée liés à la réforme du bac entamée en 2019, l’enseignement de l’écologie fait un retour important, réparti sur plusieurs niveaux et plusieurs thématiques :

• En seconde : la gestion des agrosystèmes et l’évolution de la biodiversité
• En première Spécialité SVT : la gestion des écosystèmes
• En Terminale enseignement scientifique : la dynamique des populations
• En Terminale Spécialité SVT : les conséquences des changements climatiques sur la biodiversité

en SVT au collège et au lycée général

Résumé des différents thèmes d'écologie aux programmes de SVT en collège et en lycée

L'étude des écosystèmes en Première Spécialité SVT

L'étude des agrosystèmes en Seconde

L'étude de la biodiversité au collège et en Seconde

Formation Webinaire sur l'enseignement de l'écologie en SVT (au lycée)

Résumé des différentes ressources proposées pour l'enseignement de l'écologie aux programmes de SVT en lycée

Niveau Savoir Savoir-faire Cycle 1 (PS-MS-GS) Découvrir le monde vivant La diversité des êtres vivants du quotidien Observer les différentes manifestations de la vie animale et végétale. Cycle 2 (CP-CE1-CE2) Questionner le monde vivant Les interactions des êtres vivants entre eux et leur milieu Observer des animaux et des végétaux de l'environnement proche, puis plus lointain, Cycle 3 (CM1-CM2-6e) Le vivant et sa diversité La répartition des êtres vivants et peuplement Exploiter l’observation d’êtres vivants de l’environnement proche Cycle 4 SVT (5e-4e-3e) Planète Terre, environnement et Humanité L’exploitation humaine des ressources naturelles vivantes et les interactions entre l’Humain et son environnement. Privilégier les observations de terrain, la récolte de données simples et la mise en œuvre de démarche expérimentale. Seconde SVT Agrosystèmes et développement durable La gestion éclairée et durable des agrosystèmes en lien avec le développement de l’agro-écologie. Conduire une démarche scientifique de projet étudiant les effets environnementaux des agrosystèmes Première spécialité SVT Écosystèmes et services environnementaux La gestion éclairée et durable des écosystèmes grâce à la science écologie et l’application de la démarche scientifique. Observer sur le terrain l’organisation d’un écosystème avec des protocoles de recueil et d’analyse des données sur un écosystème. Terminale spécialité SVT Les conséquences du réchauffement climatique L’effet direct sur la répartition des populations et les effets indirects sur la perturbation des écosystèmes. Favoriser une démarche de projet en insistant sur les méthodes d’études, d’évaluation et de synthèse. Terminale Enseignement scientifique La biodiversité et son évolution La mesure de la biodiversité et des effectifs des populations L’effet des activités humaines sur la diversité et l’abondance Quantifier la biodiversité ou les effectifs d’une population à partir d’une sortie terrain ou par l’analyse de données récoltées. Première et Terminale Spécialité Biologie-Ecologie Structure et fonctionnement des écosystèmes L’inventaire de la biodiversité et de sa dynamique La biodiversité et son évolution La dynamique des populations L’érosion de la biodiversité Mettre en œuvre des démarches scientifiques d’observation et de quantification de la biodiversité et de sa dynamique Education au développement durable Fournir une boussole aux élèves, qui leur permette d'acquérir des savoirs et des compétences, d'orienter leurs parcours individuels, personnels et professionnels, ainsi que de fonder leurs engagements citoyens pour un monde soutenable et respectueux des personnes et de leur environnement.

Des éléments de réflexions et des propositions d’activités sur les notions d’écologie au programme de lycée Le tableau suivant organise pour chaque niveau et thématique abordée, les documents et les liens mis à disposition pour préparer vos séances, avec des documents ressources expliquant les objectifs des thématiques au programme, et des propositions de programmation et d’activités (TP, exercices, cours et évaluations). Niveau Thème Objectifs et progression Documents de séances (TP, exercices, cours et évaluations) Seconde Gestion des agrosystèmes https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/CkiWkbP4YN5c8ac https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/gFx9cKSwJjCQMqM Seconde Evolution de la biodiversité https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/KWL2r9P2QqtY7w9 https://docs.google.com/document/d/172cHGExBTFrxx1USzTa267L32nkQqLdT/edit Première Spécialité SVT Gestion des écosystèmes https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/smbbLEAkdigdj34 https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/NPNNazLns2HK6LL Remarque : Les activités proposées sont organisées en dossier correspondant aux séances d’une semaine environ (1h30 en Seconde vs. 2h TP et 2h Cours en 1ère Spé SVT). Dans chaque dossier, il y a un fichier .docx qui contient les fiches d’activités élèves, les fiches techniques ou documents nécessaires puis le cours correspondant. Les autres fichiers correspondent aux diaporamas, aux fichiers PDF pour impression et aux documents annexes. En seconde, un livret d’activité est proposé aux élèves pour l’ensemble du chapitre. Attention : L’ensemble de ces documents vous évoluer avec les temps car les liens correspondent à des fichiers de travail collaboratifs. Ce sont évidemment des propositions à prendre avec recul. Chacun peut y piocher ce qui lui convient. Ces contenus devraient s’enrichir d’années en années avec le retour d’expériences de chacun. Pour toutes questions, commentaires, suggestions, merci de contacter nicolas.lieury.SVT@gmail.com

Présentation générale de progressions d'activités sur la biodiversité et son évolution

Accès et téléchargement des documents ressources pour l'étude de la biodiversité

Quelques propositions à retenir !

Un exemple d'activité en Anglais à partir d'une vidéo

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Deux exemples de sorties d'étude de la biodiversité actuelle et passée

Un exemple de livret d'activités "élève"

Deux exemples de protocoles d'échantillonnage de la biodiversité de l'établissement

Un exemple d'évaluation sommative sur l'origine de la Biodiversité

L'étude de la biodiversité au collège et en Seconde

Des exemples concrets et locaux d'écologie évolutive pour étudier les notions aux programmes

• Ne pas hésiter à étudier la biodiversité de l'établissement ou des environs. Escargots, insectes, plantes sauvages des rues et des chemins, oiseaux... la plupart des élèves ne connaissent pas ces êtres vivants du quotidien.
• Participer à un protocole national ou local de sciences participatives. Tout en participant à des recherches sur le déclin de la biodiversité et son évolution, des données sont disponibles pour travailler les compétences d'analyse :
• https://www.open-sciences-participatives.org/home/
• OPEN: les observatoires participatifs des espèces et de la natureOPEN, le 1er portail qui connecte les observateurs bénévoles désireux de s'investir dans la préservation de la biodiversité aux observatoires de...Open-sciences-participatives
• Il y a souvent des ressources locales et concrètes pour étudier la biodiversité passée (Muséum, Terril, Carrière, bâti urbain, carrelage des centres commerciaux...)
• Et pourquoi pas des séances en Anglais ? Des documentaires animaliers de la BBC aux articles de recherche, de nombreuses ressources en anglais peuvent être travaillées en SVT à l'aide d'un collègue d'Anglais ou un assistant de langue : https://www.bbcearth.com/
• BBC Earth | HomeWelcome to BBC Earth, a place to explore the natural world through awe-inspiring documentaries, podcasts, stories and...Bbcearth

L'agroécologie des agrosystèmes en Seconde

Présentation générale de progressions d'activités sur les agrosystèmes

Accès et téléchargement des documents ressources pour l'enseignement de l'agroécologie

Quelques propositions à retenir !

Un exemple d'animation bilan sur les sols

Un exemple d'agrosystème expérimental au lycée

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Visite et comparaison de deux agrosystèmes

Un exemple de livret d'activités "élève"

Deux exemples de protocoles d'échantillonnage de la biologie des sols

Un exemple d'évaluation sommative sur les agrosystèmes

• Pourquoi ne pas commencer sa progression annuelle par ce thème agro-écologie ? Cela permet de profiter des beaux jours de Septembre, de revoir les acquis du collège, de faire une sortie de début d'année et d'accumuler plein d'informations à détailler au cours de l'année.
• Il y a souvent un petit coin de pelouse dans l'établissement pour mettre en place une culture expérimentale dont la complexité dépend de la surface disponible. Il n'y a plus qu'à trouver des pelles et des pioches pour que les élèves cassent leurs faux ongles et salissent leurs baskets blanches !
• Il y a souvent une exploitation agricole à proximité de l'établissement pour une visite riche de souvenirs et d'informations. Ou alors, un(e) agriculteur(rice) qui accepte de venir présenter son travail devant la classe.
• Quelques pistes pour augmenter la richesse scientifique des activités proposées aux élèves : leur faire prélever eux-mêmes les échantillons (de sols, de pédofaune, de flore...), répartir des échantillons différentes entre les groupes, calculer des moyennes, des variances avant d'interpréter les différences.

Protocole de cultures expérimentales au lycée Janot de Sens : 400m² de terrain découpé en 4 conditions expérimentales (avec engrais, avec labour, avec les deux, sans aucun des deux) répliquées 24 fois sur 6 classes avec 1 m² cultivé par binômes d'élèves (96 carrés au total).

Protocole de cultures expérimentales au lycée Janot de Sens : 400m² de terrain découpé en 4 conditions expérimentales (avec engrais, avec labour, avec les deux, sans aucun des deux) répliquées 24 fois sur 6 classes avec 1 m² cultivé par binômes d'élèves (96 carrés au total). Graphique représentant la production végétale en fonction des conditions expérimentales (résultats 2020 par 6 classes de Seconde) :

Source : ADEME Plante ton slip - La librairie ADEMEComment observer la vie du sol ?L'ADEME vous propose de planter un slip ! Cette méthode, déjà utlisée dans de nombreux pays et régions françaises par...La librairie ADEME https://librairie.ademe.fr/sols-pollues/653-plante-ton-slip.html

L'étude des écosystèmes en Première Spécialité SVT

Présentation générale de progressions d'activités sur les écosystèmes

Accès et téléchargement des documents ressources pour l'enseignement de l'écologie

Quelques propositions à retenir !

Fabrication d'une mini-station météo pour mesurer les paramètres du biotope sur le terrain

Une activité de modélisation sur la gestion des écosystèmes

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Une activité en extérieur sur l'organisation d'une forêt

Un exemple démarche de projet "grand Oral"

Une activité en extérieur sur les services écosystémiques

Un exemple d'évaluation sommative sur les écosystèmes

Proposition de cours complet sur les écosystèmes

• Pourquoi ne pas commencer la progression annuelle par de l'écologie ? Cela permet de profiter des beaux jours de Septembre, de revoir les acquis de Seconde, de faire une sortie de début d'année et surtout de ne pas manquer d'aborder ces enjeux importants au cours de l'année. Il faut par contre se garder de durer plus de 6 semaines !
• Il y a souvent un petit coin de pelouse et quelques arbres dans l'établissement pour mettre en place des protocoles d'échantillonnages voir des projets de gestion dont la complexité dépend de la surface disponible.
• Il y a souvent un écosystème d’intérêt à proximité de l'établissement pour une visite riche de souvenirs et d'informations. Même un simple parc urbain peut faire l'affaire pour inventorier la diversité biologique, les interactions biotiques ou les services écosystémiques !
• Penser à compléter d'éventuels protocoles de récoltes de données par un travail d'analyse des données obtenues afin de familiariser les élèves à l'utilisation des tableurs (filtres, graphiques, formules et tables croisées dynamiques).
• Penser à proposer une démarche de projet autour de la gestion des écosystèmes pouvant constituer une préparation au grand oral dès la Première
• Il peut exister autour de l'établissement un enjeux de gestion des écosystèmes ( suivi d'espèces protégées, aménagement d'une friche industrielle, fauche de la pelouse d'un parc...) qui pourrait servir d'accroche et d'ancrage des connaissances et compétences à aborder pour les rendre plus concrètes et nécessaires.

L'écologie en enseignement scientifique de Terminale

Proposition de progression de séquences pour le thème d'Evolution et dynamique de populations en Terminale Enseignement scientifique

Quelques propositions à retenir !

Formation en dynamique de populations à destination des professeurs d'enseignement scientifique de Terminale

Une activité de modélisation sur la gestion d'une espèce menacée

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Proposition de cours introductif sur la dynamique de population et la modélisation matricielle

Proposition d'organisation et nombreuses ressources pour l'enseignement scientifique de Première et Terminale

• Manipuler des exemples concrets et actuels en conservation des espèces menacées pour montrer l’intérêt de la modélisation en dynamique de populations.
• Mettre en place un suivi de la dynamique de population d'une espèce au sein de l'établissement (plantes, oiseaux, escargots, élèves...) en impliquant les élèves d'enseignement scientifique ou en analysant les données obtenues par d'autres classes (par exemple en Première spécialité SVT).
• Collaborer avec les enseignements de Mathématiques (en particulier Maths expertes) pour être accompagner en modélisation et pour renforcer leur utilisation d'exemple en écologie.
• Penser au projet de Grand Oral de Terminale pouvant porter sur un suivi de dynamique de population à l'interface en SVT, Mathématiques et Enseignement Scientifique.

Un projet de recherche en didactique de l'écologie

Présentation du projet

Présentation et résultats préliminaires du projet

Livres ressources en didactique des SVT

Résumé du projet

POUR PARTICIPEZ A UN PROJET DE RECHERCHE COLLABORATIF EN DIDACTIQUE DE L'ECOLOGIE : nicolas.lieury.svt@gmail.com

Un projet de didactique de l’enseignement de l’écologie au lycée général. L’écologie étant une science de l’environnement, elle a évidemment pour vocation à être enseignée sur le terrain ou à partir de matériels collectés sur le terrain ou en interaction avec des personnes travaillant sur le terrain… Bien que le ministère de l’Education Nationale n’impose plus les écoles de terrain, les nouveaux programmes de SVT au lycée font explicitement référence, dans la liste des savoir-faire potentiels à acquérir, à la réalisation d’ activités plus concrètes, basées sur le terrain réel, que l’on pourrait appeler « in natura » par opposition aux études de documents ou aux petites manipulations traditionnellement réalisées en classe. D’avantage qu’un catalogue de savoirs à accumuler sur les concepts et les mécanismes opérant dans les systèmes écologiques, la rédaction des programmes insiste sur la mise en œuvre d’une construction des savoirs scientifiques au travers d’observations de terrain (à l’extérieur ou à l’intérieur de l’enceinte du lycée), de protocoles d’échantillonnage (si possible, pluriannuels pour participer aux banques de données de suivi de la biodiversité), de protocoles expérimentaux (si possible, pluriannuels en extérieur avec répliquas), d’analyse de données (récoltées par les élèves) et de métadonnées (recherchées dans la littérature scientifique), d’intervention de chercheurs écologues ou de gestionnaires d’espaces ou d’espèces protégés, et enfin, de manière générale, au travers de démarche de projet visant à bien comprendre la complexité des mécanismes autour d’un problème précis (travaux de groupe type TPE sur l’année). Cependant, la mise en place de telles activités exigent un fort investissement de l’enseignant et des élèves (préparation de sorties, recherches documentaires, travail à la maison, incertitudes des résultats, expériences pluriannuelles…) sans pour autant être certain des bénéfices d’un tel investissement sur la formation des élèves. C’est pourquoi un projet de didactique a été lancé afin d'étudier les éventuels bénéfices de la mise en place d’activités « in natura » pour la motivation, la compréhension et la réussite des élèves. Pour les enseignants intéressés, il s’agit simplement de demander à leurs élèves de remplir un questionnaire en ligne, avant et après avoir abordé ces thématiques avec eux. Voici un tableau organisant les différents liens vers les questionnaires à transmettre aux élèves : Niveau Thème Lien vers questionnaire A priori Lien vers questionnaires A postériori Seconde Gestion des agrosystèmes https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-agrosystemes-a-priori-1646230997 https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-agrosystemes-a-posteriori-1646827906 Seconde Evolution de la biodiversité https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-biodiversite-et-evolution-a-priori-1645822583 https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-biodiversite-et-evolution-a-posteriori-1646228281 Première Spécialité SVT Gestion des écosystèmes https://framaforms.org/enquete-svt-premiere-specialite-ecosystemes-a-priori-1583252080 https://framaforms.org/enquete-svt-premiere-specialite-ecosystemes-a-posteriori-1645530483 Ensuite, les enseignants participants sont invités à transmettre leurs documents de travail ou d'échanger directement pour rendre possible un descriptif des pratiques d'enseignements choisies par chacun. Enfin, un groupe de pratique et recherche participatives peut être mis en place avec les participants volontaires pour renforcer les échanges entres enseignants intéressés par les thèmes d'écologie au programme. Merci pour cela d’écrire et de contacter Nicolas Lieury à l’adresse nicolas.lieury.SVT@gmail.com Un descriptif détaillé du projet de didactique est disponible ici : https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/8Wpt3b9igSkwCRy

• Objectif : l'analyse des pratiques d'enseignement en écologie et leurs conséquences sur les apprentissages des élèves
• Des données quantitatives : deux questionnaires à soumettre aux élèves avant (a priori) et après (a posteriori) la séquence d'enseignement en écologie (3 thèmes possibles)

Niveau Thème Lien vers questionnaire A priori Lien vers questionnaires A postériori Seconde Gestion des agrosystèmes https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-agrosystemes-a-priori-1646230997 https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-agrosystemes-a-posteriori-1646827906 Seconde Evolution de la biodiversité https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-biodiversite-et-evolution-a-priori-1645822583 https://framaforms.org/enquete-svt-seconde-biodiversite-et-evolution-a-posteriori-1646228281 Première Spécialité SVT Gestion des écosystèmes https://framaforms.org/enquete-svt-premiere-specialite-ecosystemes-a-priori-1583252080 https://framaforms.org/enquete-svt-premiere-specialite-ecosystemes-a-posteriori-1645530483

• Des données qualitatives : le partage des documents de travail enseignant et élève ou un entretien d'échange autour de ces pratiques d'enseignement en écologie.
• Un projet de recherche collaboratif avec la possibilité d'instaurer un groupe d'échange et de co-construction de séquences d'enseignement (2 réunions par an)
• Un seul contact : nicolas.lieury.SVT@gmail.com

La gestion scientifique des politiques publiques

C'est quoi une gestion scientifique, éclairée et modulables des écosystèmes ?

Vers une gestion scientifique des politiques publiques ?

Un exemple de gestion scientifique et participative des politiques publiques : la rénovation d'un espace vert communal

Un roman utopique inspiré d'écologie scientifique pour imaginer la France du XXIe siècle

Quelques ouvrages pour mieux comprendre les liens entre science et démocratie

C’est quoi, une gestion scientifique, éclairée et modulable ? Plusieurs thématiques d’écologie au programme font référence dans le BO à la compréhension, à l’application et à l’acquisition d’une gestion scientifique, c’est-à-dire éclairée et modulable des systèmes écologiques, qu’ils soient naturels ou transformés par l’espèce humaine. A quoi cette idée fait elle référence ? L’idée provient d’un constat fait il y a une vingtaine d’années que les intérêts de la société comme les moyens alloués aux actions de préservation de l’environnement étaient en constante augmentation depuis les années 1970 alors que l’état même de la biodiversité ne semblait pas s’améliorer, comme si les plans de gestion des écosystèmes comme les politiques publiques en faveur de l’environnement n’avaient aucun effet. Des chercheurs sociologues et écologues ont alors étudié comment étaient réfléchies, décidées et menées les actions de gestion de l’environnement par les personnes qui en ont la charge (gestionnaires publics, communautés de communes, centres de recherches…) et ils ont constaté que l’immense majorité des actions menées étaient guidées par l’expérience, le vécu, les impressions des acteurs de la gestion sans qu’ils n’aient recours, ni aux connaissances acquises préalablement dans d’autres contextes (similaires ou différents), ni à des méthodologies de prise de décision formalisées, ni à des outils d’évaluation a posteriori des bénéfices de leurs actions. C’est alors que des groupes d’écologues (à l’image de www.conservationevidence.com ou de www.environmentalevidence.org ) ont décidé de favoriser en écologie ce qui existait déjà depuis quelques temps en médecine humaine, à savoir la gestion éclairée et modulable des écosystèmes (traduction de l’anglais « evidence-based and adaptative biodiversity conservation or management »). Le terme d’ « éclairée » fait référence à ce que toute prise de décision sur des actions à mener soit éclairée par les connaissances déjà acquises dans d’autres systèmes mais aussi par l’évaluation rigoureuse des actions déjà menées dans le système géré. Le terme « modulable » fait référence à l’idée que les décisions prises doivent être modifiées selon les résultats précédents et selon l’acquisition de connaissances au fur et à mesure du système. Le schéma suivant synthétise ainsi la démarche de gestion, nourrie de la démarche scientifique, qu’il est important de suivre pour espérer répondre au fur et à mesure du temps et de l’acquisition des connaissances aux objectifs de la gestion. Les étapes d’une gestion scientifique des écosystèmes. L’existence de revues systématiques permet de choisir les actions qui ont déjà été évaluées avec succès (gestion éclairée). Puis, une évaluation rigoureuse des actions choisies permet d’améliorer la gestion au fur et à mesure de ses résultats afin d’atteindre les objectifs (gestion modulable). Dans les propositions d’activités (ci-après), un exemple de TP à destination des élèves de Première Spécialité SVT est proposé en exemple sur la conservation du vautour percnoptère en France (voir aussi le lien suivant : https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/Wd8TcSaDEDBHZHG ). Une démarche, plus expérimentale, peut aussi être proposée à des élèves de Seconde (ici dans le cadre de la gestion des agrosystèmes avec des parcelles de 1 m² de 4 conditions différentes répliquées 24 fois sur 6 classes différentes : https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/bXmZ5xay8ofHZAJ ). Cette démarche peut aussi être appliquée dans le cadre d’une démarche de projet type TPE sur des cas concrets de gestion (voir un exemple de démarche de projet proposés aux mêmes Première Spécialité SVT : https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/mSsRX6isqSXtfBK ) Pour les collègues intéressés, une ressource détaillée et disponible au lien suivant (https://owncloud.ac-dijon.fr/index.php/s/8SxqtTxE9Nmxyaj) , de même que l’introduction de la thèse de doctorat suivante : https://www.theses.fr/2015AIXM4336 Enfin, la société française d’Ecologie et d’Evolution (SFE²) peut être un bon média de renseignements sur les questions liées à l’écologie appliquée et elle peut vous mettre en contact avec des chercheurs ou des gestionnaires dans votre région (voir https://enseignement.sfecologie.org/) Accueil - enseignement.sfecologie.orgLe groupe de travail LiEns de la SFE² a pour objectif de faciliter les liens entre la recherche en écologie et évolution et l'enseignement de ces...enseignement.sfecologie.org

Quelques ressources pour mieux comprendre les relations entre science et démocratie : - De la science et de la démocratie, Philippe Kourilsky, 2019, Editions Odile Jacob - La démocratie a-t-elle besoin de science ?, Pierre Papon, 2020, CNRS Editions - Démocratie, Sciences et décisions publiques, Pierre Rosanvalon, https://www.youtube.com/watch?v=jMXIT8I43gY

L'écologie scientifique au programme des Arts

Exemples d'oeuvres littéraires à la frontière entre littérature et écologie (scientifique)

La hêtraie

L'aigle de Bonelli

Le monarque de Tahiti

Un roman utopique inspiré d'écologie scientifique pour imaginer la France du XXIe siècle

Proposition pour une représentation artistique picturale de l'écologie

Le vautour percnoptère

Le renard roux

Quelques œuvres à la frontière entre écologie et littérature : Almanach d'un comté des sables, Aldo Léopold, 1949 Une année à la campagne, Sue Hubbel, 1986 Les géorgiques, Virgile, -30 av. JC

Les représentations mathématiques et picturales que l'on peut faire des espèces vivantes comme des paysages traduisent différemment mais avec certaines convergences les mêmes objets. En effet, chacune cherche, semble-t-il, à reconstituer une vision schématique et partielle de la réalité, soulignant ce qui fait l’essence de l’objet étudiée, soit en termes de contrastes de couleurs et de lumières, soit en termes de processus démographiques modélisables sous forme d'équation ou de schémas. Que l’une recherche la véracité scientifique d’un processus et que l’autre s’extasie de la beauté d’un jeu de lumière, la finalité reste la même, simplifier une réalité trop complexe pour la rendre compréhensible à notre esprit, étape nécessaire à l’appréciation d’un objet. Leurs seules divergences concernent finalement les modes d’expression, avec leurs conventions et histoire respectives. Le travail participe ainsi en l’intégration de champs de réflexion souvent fragmentés, ici la modélisation en écologie et la peinture figurative, afin de rendre possible l’appréhension de systèmes complexes, comme ici notre environnement naturel.

Monarque de Tahiti (Pomerea nigra) : huile sur toile (50x30cm) et acrylique sur feuille (Alice Lieury, 150x80cm) Passereau insectivore endémique de l’île de Tahiti Stratégie démographique longévive pour un passereau Gravement menacé par l’invasion par les rats et la dégradation de son habitat (80 couples) ; Actions de conservation par la société ornithologique de Polynésie (https://www.manu.pf/monarques-de-tahiti/)

Une forêt de hêtre (Fagus sylvatica) du Bugey : huile sur toile (60x40cm) Par le feuillage dense de leur houppier, les hêtres exploitent l'énergie lumineuse au détriment du sous-bois qui est très sombre et humide. Chaque automne, ce feuillage dense tombe au sol, formant une litière épaisse dégradée lentement en matière minérale que les arbres réabsorbent ensuite

Aigle de Bonelli (Aquila fasciata) nichant sur la Montagne Sainte-Victoire : pastel sur feuille (80x60cm) et huile sur toile (30x20xm) Grand rapace méditerranéen présent en France uniquement en région Occitanie et PACA Une cinquantaine de couples reproducteurs en France principalement menacés par les lignes électriques Plan national d’actions de conservation en faveur de l’espèce en France Stratégie démographique longévive avec une fécondité faible et une survie élevée des adultes reproducteurs.

Vautour percnoptère (Neophron percnopterus) nichant dans les Grandes Causses : pastel sur feuille (80x60cm) et huile sur toile (80x60cm) Petit vautour méditerranéen nichant dans les falaises calcaires du Sud de la France. Espèce migratrice passant l'hiver dans les plaines sahéliennes. Stratégie démographique longévive avec une fécondité faible et une survie élevée des adultes reproducteurs. Une centaine de couples reproducteurs en France principalement menacés par le manque de carcasses d'animaux morts Plan national d’actions de conservation en faveur de l’espèce en France avec des placettes d'alimentation où les éleveurs viennent déposer des carcasses.

Renard roux (Vulpes vulpes) dans son environnement agricole extensif : huile sur toile (Alice Lieury, 150x90cm) et acrylique sur feuille (90x60cm) Canidé de taille moyenne réparti sur l'ensemble de l'hémisphère Nord dans différements environnements, en particulier les milieux agricoles extensifs et bocagers alternants prairies, bois et cultures. De régime omnivore et caractérisé par une démographie extrêmement plastique (investissement variable dans la reproduction ou la survie) selon les conditions de l'environnement. Espèce chassée et régulée pour diverses raisons (prédateurs de gibier et de volaille, transmission de maladies, chasse récréative...) avec une influence limitée sur les populations du fait de sa démographie plastique et de sa dispersion élevée.

aux concours BCPST / CAPES / Agrégation

Programme d'écologie aux concours BCPST et CAPES SVT

Chapitre 3 : Dynamique des écosystèmes

Chapitre 2 : Dynamique des communautés

Chapitre 1 : Dynamique des populations

TP Methode d'étude en écologie

SV-J Populations et écosystèmes (BCPST 1) Dans cette partie, les populations sont appréhendées sous l’angle de la dynamique des populations. L’aspect évolutif est développé dans la partie évolution et phylogénie. Le concept d’écosystème est abordé à partir de l’exemple de la prairie pâturée en zone tempérée, exemple qui sera complété, pour certains aspects, par celui de l’écosystème forestier tempéré. L’exemple de la pâture permet de définir l’organisation d’un écosystème et de montrer son fonctionnement, tout en prenant en compte l’importance des interventions humaines (« agroécosystème »). Cette partie met en place un canevas général d’analyse de la structure et du fonctionnement des écosystèmes et s’appuie sur des exemples d’organismes présents dans ces écosystèmes et vus ailleurs dans le programme. Les concepts d’écologie sont remobilisés dans les parties de biogéosciences (les grands cycles biogéochimiques, le sol et le climat de la Terre). Savoirs visés Capacités exigibles SV-J-1 Les populations et leur démographie Les organismes sont regroupés en populations dont les effectifs varient au cours du temps, selon les paramètres démographiques. L’effectif d’une population fluctue sous l’effet de facteurs variés dont les facteurs du biotope et les facteurs intrinsèques à la population. La capacité biotique correspond à l’effectif maximal que peut soutenir un milieu. La variation d’effectif d’une population peut être approchée par des modèles mathématiques simples : croissance exponentielle et croissance logistique. Une métapopulation correspond à un ensemble de populations connectées. Les migrations font varier les effectifs des populations. Les relations interspécifiques sont également responsables de variations des effectifs des populations. - Analyser des données de variations d’effectifs de populations sous l’effet de facteurs indépendants de la densité (facteurs du biotope), et dépendants de la densité (cas de la densité-dépendance avec compétition intraspécifique). - Modéliser les variations d’effectifs dans le cas d’une croissance exponentielle et d’une croissance logistique (modélisation numérique) et discuter des limites de ces modèles. - Discuter dans le cadre du modèle logistique des stratégies démographiques r et K. - Analyser les effets des relations interspécifiques sur les effectifs des populations dans le cas de la prédation et les modéliser (modèle de Lotka-Volterra). Précisions et limites : Les modèles à mémoriser sont ceux de la croissance exponentielle et de la croissance logistique. Le formalisme mathématique du modèle de prédation de Lotka-Volterra n’est pas à mémoriser. Liens : Reproduction des organismes et effectifs des populations (SV-G) Stratégie r et K (SV-G-3) Relations interspécifiques (SV-J-2-2) Dynamique des écosystèmes (SV-J-2-4) Valeur sélective ; forces évolutives (SV-K-1) Activités de terrain Mathématiques – informatique SV-J-2 Les écosystèmes : structure, fonctionnement et dynamique SV-J-2-1 Organisation des écosystèmes L’écosystème est un ensemble circonscrit par un observateur/expérimentateur. La biocénose et le biotope sont les composants de l’écosystème. La biocénose comprend l’ensemble des populations des différentes espèces, y compris microbiennes. Elle comporte une diversité intraspécifique, une diversité interspécifique et une diversité de groupes fonctionnels. La richesse spécifique est une mesure du nombre d’espèces. Il existe des indices de biodiversité tenant compte de l’abondance et de l’équitabilité des différentes espèces. Les organismes ingénieurs sont des espèces qui construisent le milieu et / ou modifient l’habitat pour d’autres espèces. La distribution spatiale des composants de l’écosystème détermine sa structure. - Présenter la notion de richesse spécifique à partir de l’exemple de la prairie pâturée. - Présenter la notion de groupe fonctionnel dans le cas des végétaux de la prairie. - Mettre en œuvre un protocole d’étude de la diversité spécifique sur le terrain adapté aux groupes biologiques étudiés incluant une réflexion sur l’exhaustivité et la représentativité de l’échantillonnage (aire minimale, courbe de saturation). - Caractériser une structuration spatiale de l’écosystème sur le terrain (cas de la structuration verticale dans l’écosystème forestier). Précisions et limites : Aucune formule d’indices de biodiversité n’est exigible : elles sont fournies aux étudiants pour calculer ces indices et interpréter les valeurs des indices dans un contexte donné. Liens : Stratégies r et K (SV-J-1) Diversité génétique (SV-K-1) Biodiversité des sols (BG-B-1-1) Changement climatique et biodiversité (BG-C-3-3) Activités de terrain SV-J-2-2 – Diversité des relations interspécifiques et conséquences sur la structure de l’écosystème Au sein de l’écosystème, les espèces entretiennent entre elles des relations variées qui affectent la valeur sélective (fitness) des organismes et la structure de leur population : mutualisme / symbiose, parasitisme / prédation / phytophagie, compétition, commensalisme, amensalisme. La typologie des relations interspécifiques présente des cas limites qui, pour un couple d’espèce donné, peuvent dépendre du stade et du contexte écologique. Ces relations interspécifiques modifient la niche écologique potentielle en une niche écologique réalisée. Les espèces clefs de voûtes sont celles dont la disparition conduit à des modifications importantes de la structure des écosystèmes. - Discuter de la catégorisation des relations interspécifiques et de leurs limites. - Caractériser des interactions parasitaires, compétitives ou mutualistes. - Analyser sur le terrain et/ou en TP le réseau des diverses relations interspécifiques centré sur un organisme (l’arbre) : épiphytes (dont lichens), parasites / phytophages, organismes mutualistes / symbiotiques, compétiteurs. - Décrire et relier les interactions interspécifiques à la dynamique d’une population et à la délimitation de sa niche écologique réalisée à partir de sa niche écologique potentielle (en particulier dans le cas de l'effet Janzen-Connell sur la végétation). - Expliquer le rôle des bovins, espèce clef de voûte, dans l’entretien d’un milieu ouvert prairial. Précisions et limites : Les relations interspécifiques sont soutenues par un seul exemple à chaque fois vu ailleurs dans le programme. Dans une définition basée sur la valeur sélective, la prédation (s.l.) et le parasitisme sont (selon les auteurs) des cas particuliers l'un de l'autre. Bien que polysémique, le mot symbiose est définie ici comme un cas de mutualisme où les partenaires vivent ensemble. Liens : Regards sur un organisme Métazoaire : un Bovidé (SV-A-1) Regards sur un organisme Angiosperme : une Fabacée (SV-A-2) Implications des nodosités fixatrices d’azote et mycorhizes dans la nutrition des Angiospermes (SV-B-2) Importance des relations mutualistes dans la pollinisation et la dissémination chez les Angiospermes (SV-G-1) Effectif des populations (SV-J-1) Interactions trophiques (SV-J-2-3) Biodiversité fonctionnelle des sols (BG-B-1-1) Activités de terrain SV-J-2-3 Fonctionnement des écosystèmes Les interactions trophiques constituent des chaînes trophiques où les producteurs primaires et les consommateurs constituent des niveaux trophiques. Tous les consommateurs (y compris microbiens) effectuent une décomposition et une minéralisation. La production primaire est réalisée par les organismes photolithotrophes et chimiolithotrophes. Le fonctionnement des chaînes trophiques peut être représenté quantitativement par des pyramides (biomasse et énergie). Les chaînes trophiques se structurent en réseaux trophiques. Dans le système herbe-vache, la symbiose avec les micro-organismes et l'utilisation croisée des déchets des partenaires augmentent le rendement entre échelons trophiques. Au sein des réseaux trophiques, il existe des régulations des effectifs de leurs maillons de façon descendante (top-down) ou ascendante (bottom-up). La productivité définie comme la production divisée par la biomasse du producteur, varie selon l’écosystème. Le fonctionnement de ces réseaux contribue au recyclage de la biomasse. L’écosystème est un système ouvert. Le fonctionnement de l’écosystème repose sur un flux de matière et d’énergie (issue du Soleil ou de réactions chimiques). - Caractériser, pour chaque niveau trophique, la production de biomasse et comparer, pour chaque niveau, les productions (primaire, secondaire, etc.) et les rendements (pertes associées aux transferts entre niveaux trophiques). - Discuter de la place de la vache (un ruminant) dans les pyramides de production (en biomasse et énergie). - Comparer les productivités dans les cas de la pâture et de la forêt. - Montrer l’influence de paramètres abiotiques sur la production primaire (cas des paramètres climatiques et influence des fertilisants dans les sols exclusivement). - Discuter le rôle des décomposeurs et des chimiolithotrophes (cas de la nitrification) dans le recyclage des ressources minérales. - Estimer le flux d’énergie dans un écosystème. - Relier la production primaire et l’utilisation de l’énergie issue du Soleil (phototrophie) ou de réactions chimiques (chimiolithotrophie). - Établir un bilan quantitatif (matière et énergie) des exportations / importations d’une pâture les informations étant fournies. Précisions et limites : Les ordres de grandeur des importations et des exportations, des productions sont discutés sans être exigibles. Le rôle des décomposeurs est indiqué et est développé dans la partie sur les sols (BG-B). Liens : Regards sur un organisme Métazoaire : un Bovidé (SV-A-1) Regards sur un organisme Angiosperme : une Fabacée (SV-A-2) Types trophiques des organismes unicellulaires (SV-A-3) Métabolisme cellulaire (SV-E-1 ; SV-E-2) Cycle du C (BG-A-1) ; cycle de l’azote (BG-A-2) Biodiversité fonctionnelle des sols (BG-B-1-1) Changement climatique et biodiversité (BG-C-3-3) SV-J-2-4 Dynamique des écosystèmes Les écosystèmes sont des systèmes dynamiques dans leur structure et leur fonctionnement. Des perturbations abiotiques ou biotiques (dont les perturbations anthropiques) peuvent faire évoluer leur structure et leur fonctionnement. La stabilité d’un écosystème est définie par sa résistance et sa résilience. La résistance d’un écosystème est sa capacité à maintenir son état initial suite à une perturbation. La résilience d’un écosystème est sa capacité à revenir à son état initial après avoir subi une perturbation. Des successions écologiques sont observables après des perturbations. Les écosystèmes délivrent des services écosystémiques. La gestion des écosystèmes nécessite d’intégrer leurs dynamiques suite à des perturbations. - Illustrer la notion de perturbation (fréquence, intensité). - Montrer, à partir de bilans qualitatifs et quantitatifs fournis, que des perturbations d’origine biotique ou abiotique peuvent modifier la structure et le fonctionnement de l’écosystème. - Expliquer à l’aide d’exemples la différence entre résistance et résilience d’un écosystème. - Expliquer le rôle de la facilitation écologique et de la compétition interspécifique dans une dynamique de végétation sur l’exemple de l’éclairement dans la transition vers la forêt (climax). Précisions et limites : La notion de service écosystémique, introduite au lycée, est reprise ici (en BCPST 1) et est également réinvestie dans la partie « Les Sols » (en BCPST 2) où deux exemples de services écosystémiques sont détaillés. Aucun exemple de gestion d’un écosystème n’est à mémoriser. Le climax est un état d’équilibre dynamique vers lequel tend spontanément un écosystème, qui peut varier sur le long terme. Liens : Effectif des populations (SV-J-1) Sols (BG-B) Changement climatique et biodiversité (BG-C-3-3)