Tronc Commun Scientifique • Programme Officiel BIOF
Chapitre 1 : La Réalisation de la Sortie Écologique
Résumé complet, fiches de synthèse intégrales, QCM, Vrai/Faux et exercices d'application corrigés.
0. Introduction & Notion d'Écologie
• Étymologie : Le mot Écologie a été créé en 1866 par le biologiste allemand Ernst Haeckel. Il vient du grec Oikos (maison, habitat) et Logos (science, étude). C'est la science qui étudie les conditions d'existence des êtres vivants et les interactions entre eux et leur milieu de vie.
• Objectifs de l'étude des milieux naturels : Expliquer la répartition des êtres vivants, comprendre le fonctionnement des écosystèmes, permettre une exploitation rationnelle des ressources naturelles et préserver la biodiversité.
• Rôle de la sortie écologique : Elle permet le contact direct avec la nature, l'apprentissage de l'observation sur le terrain, la prise de mesures et la collecte d'échantillons au moyen de techniques spécialisées.
I. Outils et Techniques d'étude sur le terrain
1. Matériel utilisé et rôle précis :
| Outil | Rôle et Utilisation |
|---|---|
| Carte topographique & Boussole | S'orienter sur le terrain et repérer les stations d'étude. |
| Bloc-notes & Crayon / Feutre permanent | Prendre des notes et étiqueter les flacons, boîtes, roches et échantillons. |
| Appareil photo & Jumelles | Photographier les paysages/êtres vivants et observer les animaux discrets à distance. |
| Filet fauchoir | Capturer les insectes et arthropodes vivant dans les herbes et les buissons. |
| Parapluie japonais (toile de battage) | Récolter les insectes vivant sur les branches d'arbres par battage. |
| Aspirateur à insectes | Aspirer et capturer délicatement les petits arthropodes sans les écraser. |
| Filet à plancton / troubleau | Récolter les micro-organismes et organismes nageurs dans l'eau. |
| Pièges à insectes (fosses, appâts, miel) | Capturer les insectes du sol (coléoptères, fourmis, arachnides). |
| Loupe à main, Pince, Boîtes de collecte | Observer les détails anatomiques, saisir et conserver temporairement les spécimens. |
| Corde graduée, Décamètre & Piquets | Délimiter les surfaces de relevé (quadrillage) et tracer les transects. |
2. Mesure de la hauteur des arbres (Le Dendromètre) :
Le dendromètre est constitué d'un triangle rectangle isocèle pourvu d'un tube de visée (angle à 45°) et d'un fil à plomb.
Règle fondamentale : L'observateur recule jusqu'à apercevoir le sommet de l'arbre à travers le tube. À ce moment précis, la distance horizontale séparant l'observateur de l'arbre est égale à la hauteur du tronc au-dessus des yeux.
Hauteur totale de l'arbre (H) = Distance à l'arbre (D) + Taille de l'observateur (h)
II. Répartition des végétaux (Verticale & Horizontale)
1. Stratification verticale des végétaux en milieu forestier (ex: Forêt de la Maâmora) :
Les végétaux d'une forêt se répartissent selon plusieurs étages superposés appelés strates :
- 1. Strate arborescente (Hauteur > 5 m) : Végétaux ligneux à tronc développé (ex: Quercus suber / Chêne-liège, Cedrus atlantica / Cèdre).
- 2. Strate arbustive (Hauteur comprise entre 2 m et 5 m) : Arbustes et arbrisseaux ligneux de taille moyenne (ex: Cytisus arboreus / Ajonc, Chamaerops humilis / Doum).
- 3. Strate herbacée (Hauteur comprise entre 0,05 m et 2 m) : Plantes à tiges tendres non ligneuses, bulbes et graminées (ex: Asphodelus, Poa, Drimia).
- 4. Strate muscinale (Hauteur < 0,05 m / rasante) : Végétaux de très petite taille couvrant les troncs, roches et sol (Mousses, Lichens, Champignons).
- 5. Strate souterraine (Dans l'épaisseur du sol) : Organes souterrains des végétaux permettant la réserve et la pérennité (Racines, Rhizomes, Tubercules, Bulbes).
2. Stratification horizontale des végétaux (Le Transect) :
Pour étudier la variation horizontale, on réalise un profil topographique le long d'une ligne droite jalonnée par une corde tendue entre deux piquets.
• Facteurs influençant cette répartition : La nature du sol (pH, calcaire, silice, humidité), la topographie (pente, altitude), l'ensoleillement et la disponibilité de l'eau.
• Exemples étudiés :
- Coupe Rabat - Plateau de Zaër : Le chêne-liège est présent partout sur sols siliceux acides mais est absent au niveau du plateau de Merchouch dont le sol est calcaire et argileux (le chêne-liège est une espèce calcifuge).
- Daya de Sidi Boughaba : Zonation selon la présence de l'eau :
- Plantes hydrophytes : plantes aquatiques complètement immergées toute l'année.
- Plantes hélophytes : plantes semi-aquatiques enracinées dans l'eau mais dont les tiges et feuilles émergent (ex: Typha angustifolia, Phragmites communis).
III. Techniques de recensement végétal & Aire minimale
1. Choix de l'emplacement des relevés :
La station de relevé doit être homogène (couvert végétal uniforme) et éloignée des lisières (bords de routes, sentiers, limites forêt/prairie) afin d'éviter les perturbations microclimatiques (« effet de bordure »).
2. Technique du quadrillage et détermination de l'aire minimale :
On délimite avec piquets et cordes une surface carrée initiale de 1 m², on note toutes les espèces présentes. On double ensuite successivement la surface : 1 m² → 2 m² → 4 m² → 8 m² → 16 m² → 32 m² → 64 m²...
Définition de l'aire minimale : C'est la plus petite surface d'inventaire renfermant la quasi-totalité des espèces végétales du milieu étudié. Sur la courbe [Nombre d'espèces = f(Surface)], elle correspond au point d'inflexion où la courbe devient horizontale (palier).
IV. Techniques de recensement des animaux
Le recensement des animaux est plus difficile que celui des végétaux car ils sont mobiles et souvent craintifs ou nocturnes. On utilise :
- Méthodes directes : Observation directe aux jumelles (oiseaux), écoute des chants et cris, capture au filet fauchoir, parapluie japonais ou aspirateur.
- Méthodes indirectes : Recherche des indices de présence : empreintes de pas, excréments, restes de repas, terriers, nids, plumes, et pelotes de réjection des rapaces (qui renseignent sur le régime alimentaire et les petits rongeurs du milieu).
- Piégeage : Pièges à fosse pour la faune de surface, appareil de Berlèse au laboratoire pour extraire la microfaune de la litière du sol.
V. Techniques de conservation des êtres vivants
1. Réalisation d'un herbier végétal (Les 4 étapes) :
- Récolte : Prélever des rameaux complets de 20 cm environ (feuilles, fleurs et fruits).
- Séchage : Étaler proprement les plantes entre des feuilles de papier journal sous presse (ou sous de gros livres) pendant au moins une semaine.
- Suivi : Remplacer le papier journal tous les 2 jours pour éliminer toute l'humidité et éviter les moisissures.
- Montage & Étiquetage : Fixer la plante séchée sur une feuille de papier fort (bristol) avec du ruban adhésif et coller une étiquette portant : nom scientifique en latin, nom vernaculaire, date, lieu de récolte et milieu de vie.
2. Conservation des animaux :
- Collection entomologique : Dessèchement des insectes fixés avec des épingles dans une boîte à fond de liège contenant un insecticide.
- Conservation dans l'alcool (70°) : Utilisée pour les spécimens à corps mou (invertébrés, vers, araignées, scorpions).
- Taxidermie : Naturalisation et empaillage des vertébrés (oiseaux, mammifères).
VI. Exploitation statistique des données (Floristique et Faunistique)
1. Échelle d'abondance-dominance de Braun-Blanquet :
• + : Espèce rare, recouvrement très faible (< 5%) | • 1 : Espèce abondante mais faible recouvrement (< 5%) | • 2 : Recouvrement entre 5% et 25% | • 3 : Recouvrement entre 25% et 50% | • 4 : Recouvrement entre 50% et 75% | • 5 : Recouvrement > 75% (espèce dominante).
2. Formules fondamentales :
Fréquence (F)
N : total des relevés effectués.
F = (n / N) × 100
n : relevés où l'espèce existe.N : total des relevés effectués.
Densité absolue (D)
S : surface totale inventoriée (m²).
D = ni / S
ni : total des individus de l'espèce.S : surface totale inventoriée (m²).
Densité relative (d)
d = (ni / Total ind.) × 100
Proportion en % d'une espèce par rapport à l'ensemble de tous les individus.
3. Indices de fréquence de Du Rietz :
• Espèces indicatrices/caractéristiques : Ce sont les espèces d'indices IV et V. Elles sont caractéristiques du biotope étudié.
4. Histogramme et Courbe de Fréquence (Interprétation de l'homogénéité) :
- Courbe Unimodale (un seul pic) : Le peuplement est homogène et le milieu est stable écologiquement.
- Courbe Bimodale ou Multimodale (deux pics ou plus) : Le peuplement est hétérogène et le milieu est en évolution ou soumis à des perturbations.
VII. Bilan Général : La Notion d'Écosystème
ÉCOSYSTÈME = BIOTOPE + BIOCÉNOSE + INTERACTIONS
- Biotope : Composante non vivante (abiotique) : sol, eau, roches, humidité, température, vent, lumière.
- Biocénose : Composante vivante (biotique) : la totalité des êtres vivants (animaux = zoocénose, végétaux = phytocénose, décomposeurs et micro-organismes).
- Interactions : Relations trophiques (chaînes et réseaux alimentaires), compétition, parasitisme, symbiose.
- Dimensions d'un écosystème : Très variable ! D'un micro-écosystème (un tronc d'arbre mort, une flaque d'eau) à un macro-écosystème (une grande forêt, un océan ou la Biosphère entière).
LA SORTIE ECOLOGIQUE
SVT Tronc Commun Scientifique (BIOF) — Chapitre 1 : Outils, Mesures & Exploitation
1. Outils & Dendromètre
Mesure de la hauteur des arbres (Dendromètre)
- Principe : triangle rectangle isocèle (angle de visée à 45°).
- L'observateur recule jusqu'à viser la cime de l'arbre.
Hauteur de l'arbre (H) = D + h
- D : distance horizontale entre l'observateur et l'arbre.
- h : hauteur de l'observateur (taille jusqu'aux yeux).
- h : hauteur de l'observateur (taille jusqu'aux yeux).
Outils de capture
- Parapluie japonais : insectes des branches.
- Filet fauchoir : insectes des herbes et buissons.
- Aspirateur à insectes : petits arthropodes fragiles.
2. Répartition végétale
Stratification verticale (Hauteurs précises)
- Arborescente : > 5 m
Arbres à tronc développé (Chêne-liège, Cèdre). - Arbustive : Entre 2 m et 5 m
Arbustes et arbrisseaux ligneux (Ajonc, Doum). - Herbacée : Entre 0,05 m et 2 m
Plantes non ligneuses, bulbes (Asphodèle, Poacées). - Muscinale : < 0,05 m (rasante)
Mousses, lichens et champignons fixés au sol/troncs. - Souterraine : Sous le sol
Racines, bulbes, rhizomes et tubercules.
Stratification horizontale (Transect)
- Profil topographique pour suivre la répartition selon les facteurs : eau, sol, relief, exposition.
3. Recensement de terrain
Choix de la station
- Station homogène et représentative.
- Éloignée des lisières et des pistes (éviter l'effet de bordure).
Technique du quadrillage (Aire minimale)
- Recensement par surfaces doublées :
1 m² → 2 m² → 4 m² → 8 m² → 16 m² → 32 m²... - On arrête dès qu'aucune nouvelle espèce n'apparaît.
- Aire minimale : la plus petite surface qui renferme la presque totalité des espèces du groupement végétal (point d'inflexion / palier de la courbe).
4. Paramètres statistiques
Fréquence : F =
n
N
× 100
- n : nb de relevés contenant l'espèce.
- N : nb total de relevés effectués.
- N : nb total de relevés effectués.
Densité absolue : D =
ni
S
(ind/m²)
- ni : nb total d'individus de l'espèce.
- S : surface totale inventoriée.
- S : surface totale inventoriée.
Densité relative : d =
ni
Total des individus
× 100 (%)
Indices de Du Rietz :
- I : F < 20% | - II : 20% à < 40% | - III : 40% à < 60%
- IV : 60% à < 80% | - V : 80% à 100%
- Espèces caractéristiques : Indices IV et V.
- Courbe Unimodale = milieu homogène (stable).
- Courbe Bimodale = milieu hétérogène (en évolution).
- IV : 60% à < 80% | - V : 80% à 100%
- Espèces caractéristiques : Indices IV et V.
- Courbe Unimodale = milieu homogène (stable).
- Courbe Bimodale = milieu hétérogène (en évolution).
5. Conservation des spécimens
Végétaux : Réalisation d'un herbier
- 1. Récolte : prélèvement de rameaux entiers (avec feuilles/fleurs/fruits).
- 2. Séchage : étalement entre feuilles de papier journal sous presse (gros livres).
- 3. Suivi : changement régulier du journal pour absorber l'humidité.
- 4. Montage : collage sur carton avec fiche technique (nom scientifique, date, lieu).
Animaux
- Collection entomologique : insectes épinglés.
- Alcool (70°) : corps mous (araignées, vers).
- Taxidermie : vertébrés empaillés.
6. Notion d'Ecosystème
ECOSYSTEME = BIOTOPE + BIOCENOSE
Les composantes fondamentales
- Biotope (Composante abiotique) :
Le milieu physique non-vivant (sol, eau, roche, température, ensoleillement, humidité). - Biocénose (Composante biotique) :
L'ensemble des êtres vivants qui cohabitent (animaux, végétaux, champignons, bactéries). - Interactions :
Relations trophiques (chaînes alimentaires), prédation, symbiose et compétition.
🎯 Grand Quiz Interactif : 18 Questions Complètes
1. Qui a utilisé le terme « Écologie » pour la première fois en 1866 ?
2. Que signifie l'élément grec « Oikos » dans le mot Écologie ?
3. Avec un dendromètre, quelle est la formule exacte pour calculer la hauteur totale (H) d'un arbre ?
4. Si un élève se trouve à D = 23,5 m d'un arbre et que ses yeux sont à h = 1,60 m du sol, quelle est la hauteur de l'arbre ?
5. Quel outil permet de capturer les insectes cachés dans les branches d'arbres par secouage ?
6. Quel instrument permet d'aspirer délicatement de très petits invertébrés sans les écraser ?
7. La strate arborescente regroupe les végétaux ligneux dont la hauteur est :
8. Les arbustes et arbrisseaux ligneux (Ajonc, Doum) appartiennent à la strate :
9. À quelle strate appartiennent les mousses et lichens rasant le sol ou les écorces ?
10. Pourquoi le Chêne-liège est-il absent du plateau de Merchouch (Rabat-Zaër) ?
11. À la Daya de Sidi Boughaba, une plante aquatique totalement immergée toute l'année est qualifiée de :
12. Pour réaliser un bon relevé écologique, la station choisie doit être :
13. Dans la technique du quadrillage, comment augmente-t-on la surface d'échantillonnage ?
14. Sur la courbe du nombre d'espèces en fonction de la surface, l'aire minimale correspond :
15. Quelle étape de la réalisation d'un herbier permet d'éviter l'apparition de moisissures ?
16. Si une espèce est présente dans 6 relevés sur un total de 8 relevés effectués, quelle est sa fréquence (F) et son indice Du Rietz (IF) ?
17. Quelles espèces végétales sont considérées comme caractéristiques et indicatrices du milieu ?
18. Une courbe de fréquence de Du Rietz possédant un seul sommet (unimodale) démontre que :
⚖️ Testez votre rigueur scientifique
1. La biocénose représente la composante non vivante (eau, sol, température) de l'écosystème.
2. Une station de relevé doit être placée le plus près possible d'une route pour faciliter les mesures.
3. Les espèces végétales d'indice IV et V sont considérées comme des espèces caractéristiques du biotope.
4. Dans la méthode de quadrillage, on augmente la surface en la doublant successivement (1, 2, 4, 8, 16 m²...).
5. Les plantes hydrophytes sont des plantes dont les racines sont dans l'eau mais les feuilles sont dans l'air.
6. Les pelotes de réjection rejetées par les rapaces permettent d'identifier les petits vertébrés du milieu.
Exercice 1 : Mesure d'arbre au Dendromètre
Un élève mesure un Cèdre de l'Atlas. Le fil à plomb du dendromètre indique 45°. La distance mesurée entre l'élève et l'arbre est D = 23,5 mètres. La hauteur des yeux de l'élève est h = 1,60 mètre.
Exercice 2 : Fréquence (F) & Indice de Du Rietz
Dans la cédraie d'Ifrane, les élèves réalisent N = 8 relevés. Le Houx (Ilex aquifolium) est présent dans n = 6 relevés.
%
Exercice 3 : Densité absolue (D) et relative (d)
Dans un prélèvement de litière forestière d'une surface totale de S = 5 m², on récolte au total 200 individus de macrofaune, dont 50 Acariens.