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Thème Enjeux contemporains de la planète

Publié le 20 sept. 2022 Modifié le : 21 sept. 2022

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Le  mardi 20 septembre 2022

Modélisation avec Edu’modèle de la perturbation d’une pinède parasitée par des chenilles processionnaires

A travers une modélisation numérique simple les élèves prennent connaissance de différentes techniques d’ingénierie écologique permettant d’augmenter la résilience des écosystèmes : biodiversité arboricole (association feuillus-pins) et diversité des interactions trophiques (mésange bleue ou huppe fasciée, prédatrices des chenilles)

  • Image de présentation de l'activité sous edu'modèle

    Niveau :

    PREMIERE ENSEIGNEMENT SPECIALITE / Enjeux contemporains de la planète / Chapitre : Écosystèmes et services environnementaux

     

    Compétences :

    Connaissances

    Même sans l’action de l’Homme, les écosystèmes montrent une dynamique spatio-temporelle avec des perturbations (incendies, maladies) affectant les populations. La complexité du réseau d’interactions et la diversité fonctionnelle favorisent la résilience des écosystèmes, qui jusqu’à un certain seuil de perturbation, est la capacité de retrouver un état initial après perturbation. Un écosystème se caractérise donc par un équilibre dynamique susceptible d’être bousculé par des facteurs internes et externes. (…) La connaissance scientifique des écosystèmes (l’écologie) peut permettre une gestion rationnelle des ressources exploitables, assurant à la fois l’activité économique et un maintien des services écosystémiques. L’ingénierie écologique est l'ensemble des techniques qui visent à manipuler, modifier, exploiter ou réparer les écosystèmes afin d’en tirer durablement le maximum de bénéfices (conservation biologique, restauration ou compensation écologique, …).

     

    Capacités

    Concevoir et mettre en œuvre des stratégies de résolution.

    Observer, questionner, formuler une hypothèse, en déduire ses conséquences testables ou vérifiables, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser, argumenter

    Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.

    Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathématique.

    Comprendre qu'un effet peut avoir plusieurs causes.

    Disséquer la complexité apparente des phénomènes observables en éléments et principes fondamentaux.

    Identifier et choisir des notions, des outils et des techniques, ou des modèles simples pour mettre en œuvre une démarche scientifique.

    Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique.

    Utiliser des outils numériques

    Utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données.

    Identifier les impacts (bénéfices et nuisances) des activités humaines sur l’environnement à différentes échelles.

     

    Situation problème :

    Les chenilles processionnaires posent des problèmes de santé à la population de Martigues et nuisent aux pins sur lesquels elles font leur nid. Quand l’infestation a lieu, il est possible de détruire manuellement les nids des chenilles mais cela a un coût en main d’œuvre important sans compter que cette technique est risquée pour celles ou ceux qui la pratiquent.
    Vous êtes ingénieur écologue et vous êtes recruté(e) par la mairie de Martigues pour proposer une stratégie de prévention afin d’éviter que les chenilles parasitent massivement la pinède. Afin de convaincre la collectivité, vous devrez proposer un modèle numérique qui prouve que les frais engagés permettront de lutter efficacement contre les chenilles.

     

    Description de l’activité :

    Lister des stratégies possibles de lutte contre les chenilles processionnaires à l’aide des informations fournies Modéliser à l’aide du logiciel EDU’MODELE la prolifération des chenilles pour donner suite aux modifications de l’écosystème pinède

     

    Documents et ressources complémentaires fournis aux élèves afin d’imaginer la modélisation :

    frequence Infestation pins 

     

    Document 1 :

    Fréquence d’infestation des pins par les chenilles processionnaires en fonction de la distance à parcourir par les paillons femelles ; D’après INRA, modifié

    Attendu : Les chenilles ont tendance à réinfester les arbres les plus proches

     

    Document 2

    PLANTES-HOTES Toutes les espèces de Pinus et Cedrus et parfois Larix decidua sont attaqués. La sensibilité des espèces est variable, en partie à cause de facteurs physiques tels que la morphologie et la dimension des aiguilles dont la ponte dépend (Demolin, 1969a). La liste ci-dessous classe les espèces par ordre de sensibilité décroissante : Pinus nigra var. austriaca Pinus sylvestris Pinus pinaster Pinus pinea Pinus canariensis Pinus halepensis Cedrus atlantica Larix decidua. La plante-hôte influence aussi le développement larvaire. La survie des larves est supérieure sur P. sylvestris et P. nigra var. austriaca que sur P. pinaster et P. halepensis (Montoya, communication personnelle). Dans des essais de plein champ dans la région de Thessalonique (nord de la Grèce), les larves se sont développées plus rapidement sur P. radiata que sur P. pinea (Avtzis, 1986). Il ne faut néanmoins pas croire que ces différences s'appliquent en dehors de la zone observée. Par exemple, P. pinaster n'est pas très attaqué en Corse (France), dans le sud de la France ou en Espagne mais est attaqué de façon significative dans les Landes (France). Cedrus n'est pas attaqué dans la région du Mont Ventoux (France), mais porte de grosses colonies en Afrique du Nord (Geri, 1980).

    Attendu : Le pin majoritaire dans notre région est Pinus halepensis. Il est parasité par la chenille processionnaire du pin (Thaumetopoea pityocampa). D’autres espèces de pin peuvent être parasitées ainsi que des espèces de Cèdre et de Melèze mais pas les autres arbres. Les chenilles ne parasitent donc pas toutes les espèces d’arbres.

     

    Document 3 : 

     

    Effet feuillu parasitisme Jactel

     Attendu : Le mélange d’espèces réduit l’impact des insectes ravageurs

     

    Hypothèse : Le fait d’associer des pins avec d’autres arbres permet de réduire la quantité de nids de chenilles processionnaires. Ces autres arbres serviraient de barrière physique pour limiter la propagation des parasites.

    Pour être rigoureux et aller plus loin, cette hypothèse a été affinée en 2014. Plus que la biodiversité, c’est le type d’association d’arbre qui est importante dans le cas spécifique des chenilles processionnaires. Ainsi la meilleure association semble être celle du Pin avec le Bouleau. Ainsi pour la modélisation nous emploierons le terme « autre arbre ».

     

    edumodele1

    Le premier modèle d’une pinède monospécifique est donné aux élèves pour qu’ils puissent s’approprier le logiciel. Leur travail consiste donc à modifier le modèle existant en prenant en compte les informations issues du monde de la recherche

    Lien direct vers le modèle dans l’onglet document.

    Lien directe vers edu'modèle avec le modèle déjà chargé :

    https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/edumodeles/algo/index.htm?modele=pins-feuillus-chenilles

     

    Nom des auteurs : Johanna Tonussi-Reboh et Guillaume Tonussi