Contexte

Le développement de l’esprit critique est un des objectifs de l’enseignement scientifique et un des plus importants dans la construction d’un citoyen éclairé et responsable. Ce travail a toujours été au coeur des SVT comme des autres disciplines scientifiques mais l’évolution des ECE montre que nous tendons à le rendre plus explicite en demandant à l’élève de questionner son résultat, de le comparer à d’autres données avant de tirer une conclusion et de généraliser un phénomène. L’exemple proposé vise à travailler en classe cet esprit critique en reprenant un TP classique de palynologie augmenté d’un travail sur :

1. une base de données en ligne (libmol pollens)
2. la construction d’un SIG pour cartographier ces données après un traitement graphique.

Place dans les programmes :

• En enseignement scientifique de Terminale : Science, climat et société « La complexité du système climatique ».

• En Terminale spécialité : Enjeux contemporains de la planète « Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain ».

Objectif notionnel :

Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle. Les flores du passé témoignent d’une succession de périodes glaciaires froides (ex il y a 22000 ans) et interglaciaires plus tempérées qui affectent l’ensemble de la planète.

Compétences numériques mobilisées :

Capturer une image numérique, utiliser un tableur partagé, utiliser une base de données en ligne, construire un SIG.

Document élève

Les climatologues travaillent étroitement avec les palynologues qui sont des spécialistes de l’étude des pollens. Les pollens sont des structures végétales contenant le gamète mâle chez les plantes à fleurs. Ils sont particulièrement bien préservés dans les tourbières qui peuvent les piéger et les séquestrer sur un temps long. Chaque espèce végétale produit des pollens caractérisés par un certain nombre de traits morphologiques spécifiques (ornementation de la paroi, présence ou non de pores et de sillons).

Pb : Comment les pollens peuvent-ils nous renseigner sur les climats du passé ?

Nous choisirons d’étudier deux périodes de l’ère Quaternaire : -22000 ans et -11000 ans.

Ressource 1 :

Source : ECE sujet 72

Ressource 2 : Identification des espèces par la morphologie de leur pollen

En ligne : http://alch.lescigales.org/Pollen/

En ligne : http://apibotanica.inra.fr/

A télécharger : http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/paleo/paleobiomes/enseigner/logiciel-paleobiomes2/

Déroulé de l’activité

1- Proposition d’une stratégie pour connaître le climat d’une période donnée

• Observer et Identifier les pollens d’un échantillon de tourbe prélevé à une profondeur correspondant à une période choisie (-22000 ans ou -11000 ans)
• Caractériser le climat de cette période en comparant les abondances relatives des espèces marqueurs d’un climat.

NB : en fonction des objectifs visés, cette étape sera plus moins longue : cela peut être fait à l’oral ou à l’écrit, et même être donné si l’objectif est de travailler la suite….

2- Mise en œuvre de la stratégie et présentation des résultats

• Observation au microscope d’un extrait de tourbe prélevé à une profondeur donnée et datée. L’élève est bien confronté au réel mais il faut être honnête : soit c’est de la vraie tourbe, soit c’est un mélange de pollens actuels dans des proportions qui pourraient être celles d’une tourbe de la période étudiée et dans ce cas il faut le dire !

Intérêt du numérique :

- Capturer les images des lames pour faciliter les comptages (caméra d’une tablette, d’un smartphone ou d’un dispositif monté sur l’oculaire. Logiciel Mesurim)

- Présenter et partager les résultats grâce à un tableur partagé

Tutoriel pour utiliser le tableur de la suite Onlyoffice de l’ENT Toutatice : Annexe 1

NB : il existe plusieurs tableurs en ligne et gratuits (Sheets, Digicalc…) mais nous vous conseillons de préférer les outils de votre ENT qui respectent le RGPD (Règlement général pour la protection des données)

3- Interprétation des résultats

1. Mise en relation des résultats avec le doc1 : chaud ou froid au moment du dépôt dans la région étudiée → une première conclusion forcément partielle et à interroger.

Esprit critique :

Sur la manipulation en elle-même :

• Si c’est un véritable extrait de tourbe : est-il bien daté ? L’échantillonnage est-il correct ? L’identification est-elle correcte ? (Exploration de toute la lame ou seulement d’une partie qui ne reflète pas l’abondance réelle…)

• Si c’est un extrait factice : l’interprétation dépend de tous les facteurs déjà cités mais en plus et surtout du choix du préparateur ! → Fiabilité nulle. C’est une évidence mais cela va mieux en le disant : les résultats n’auront de toutes façons aucune validé scientifique : c’est une manipulation pour l’exercice et rien d’autre. Soit le TP s’arrête là car l’objectif est de comprendre le principe (louable), soit il se poursuit pour répondre à une question plus précise (quel climat à une époque donnée ?) mais dans ce cas, il faut travailler avec des données issues de tourbières étudiées par les scientifiques.

Sur le résultat :

• Il est hasardeux de conclure sur une observation ! Il y a toujours la possibilité de faire une étude statistique à l’échelle du groupe classe mais est-ce suffisant pour généraliser ? NON car l’échantillonnage est insuffisant : fiabilité faible.
• On ne travaille que sur un point de la carte : or la question porte sur le climat de la Terre ! D’où la nécessité d’élargir le champ de vision pour généraliser…

Apport d’une ressource pour enrichir l’interprétation :

Intérêt du numérique :

- Accéder à des bases de données scientifiques : Libmol pollens

- Traiter les informations avec un SIG pour les rendre exploitables car les données sont nombreuses et peu parlantes dans l’état (nécessité de sélectionner les données pertinentes et de les représenter sous forme graphique)

Les SIG (Qgis ou Arcgis) sont des outils très utiles pour ce traitement. Nous vous présentons deux résultats obtenus pour les deux périodes considérées.

Résultat d’un traitement des données avec Qgis

Auteur : Jacques-Olivier Boudier, professeur de SVT au lycée Charles De Gaulle à Vannes, membre du GIPUN SVT, nov 2022

Tutoriel pour l’utilisation du logiciel Qgis : Annexe 2

Résultat d’un traitement des données avec Arcgis : https://arcg.is/04fuvr0

Auteur : Sébastien Lecot, professeur de SVT au lycée Henri Avril de Lamballe, membre du GIPUN SVT, nov 2022

• Tutoriel vidéo expliquant comment récupérer les données, les traiter et les mettre en format .csv : https://youtu.be/fKA7nVNvzTw
• Tutoriel vidéo expliquant comment créer un compte Arcgis, comment importer un fichier .csv et comment créer des diagrammes : https://youtu.be/Hn-TCgxA1Yc
• Tutoriel vidéo expliquant comment créer une application Arcgis intégrant la carte pour donner plus de détails : https://youtu.be/ABpXgrNA0lc

Esprit critique : ces bases de données permettent de travailler sur du réel et elles sont le fruit du travail de toute une communauté de scientifiques. Si la fiabilité des données est élevée, le résultat obtenu dépendra aussi du choix des espèces.

4- Conclusion (interprétation enrichie)

En comparant les résultats obtenus avec des extraits de tourbes de même âge à des endroits différents, nous allons apporter des arguments qui vont nous permettre d’envisager une généralisation et donc de conclure sur le climat global à une période donnée de l’histoire de la Terre.
 22000 ans : les espèces végétales associées à un climat froid sont majoritaires dans plusieurs régions du monde : elles témoignent d’une période glaciaire.
 11000 ans : les espèces végétales associées à un climat tempéré sont majoritaires dans plusieurs régions du monde : elles témoignent d’une période interglaciaire.

Annexe 1 : le tableur partagé

Annexe 2 : le tutoriel pour l’utilisation de Qgis

Annexe 3 : les feuilles de calcul utilisées pour Arcgis (Voir plus bas les fichiers en téléchargement)

Annexe1

Annexe 2

fond_monde