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Mesure et préservation de la biodiversité

Une histoire du vivant

Mesure et préservation de la biodiversité

1 heure

10 points

Intérêt du sujet • Préserver la biodiversité est indispensable pour maintenir l'équilibre de notre environnement. Quels sont les outils qui permettent de la mesurer et de suivre son évolution afin d'agir pour la préserver ?

 

Évaluer la biodiversité et l'abondance d'espèces en un lieu permet de connaître l'évolution des populations animales ou végétales au cours du temps. On peut alors mettre en évidence des déséquilibres et entreprendre des mesures de protection si des populations sont en danger.

Partie 1 • Méthodes de comptage selon les espèces

Document 1La population d'hirondelles en Bretagne

Au printemps 2018, un comptage des hirondelles a été effectué dans les départements de Bretagne par la Ligue pour la protection des oiseaux (LPO).

Dans le Finistère, il a été décidé d'effectuer un comptage rigoureux dans la commune de Névez, située sur le littoral du Sud Finistère à l'est de Concarneau. La commune s'étend sur 25 km2 et possède un littoral de 10 km.

On compte alors 98 nids d'hirondelles rustiques occupés.

D'après : Bulletin LPO Info Finistère, janvier 2019.

Document 2Le principe de capture-marquage-recapture (CMR)

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À partir de vos connaissances et des informations apportées par les documents 1 et 2, répondre aux questions suivantes.

▶ 1. a) Le département du Finistère a une superficie de 6 733 km2. On fait l'hypothèse que les hirondelles rustiques s'installent de façon indifférente sur l'ensemble des terres du département.

Estimer alors le nombre de nids d'hirondelles rustiques dans le Finistère, en l'arrondissant à la centaine près.

b) Discuter de l'hypothèse choisie pour réaliser cette estimation.

▶ 2. Pour d'autres animaux plus faciles à attraper que les oiseaux, d'autres méthodes de comptage existent comme la méthode « CMR » pour capture-marquage-recapture. Il faut travailler sur un milieu fermé et avec une population stable, c'est-à-dire à effectif constant (ni mortalité, ni natalité, ni migrations).

Considérons par exemple que, sur une île, on capture 200 rats surmulots, on les marque en leur mettant une bague dans l'oreille puis on les relâche et on les laisse se mélanger aux autres. On suppose que les rats marqués se sont répartis sur l'ensemble de la population des rats de l'île.

Ultérieurement, on recapture R = 150 rats surmulots et on remarque que n = 42 d'entre eux ont une bague.

a) Justifier que la fréquence de rats marqués parmi les rats capturés est f = 0,28.

b) Donner une estimation de la population N de rats sur cette île.

c) Le nombre de rats bagués lors de la recapture dépend forcément de l'échantillon attrapé, la valeur de N n'est alors pas certaine. Plutôt que de donner une valeur précise de N, on va chercher à quel intervalle il devrait appartenir en utilisant un outil : l'intervalle de confiance IC de la fréquence f. Le rayon de cet intervalle est donné par la formule :

r=1,96f1fR

Calculer r. On arrondira les résultats au millième près.

d) L'intervalle de confiance IC est donné par la formule :

IC = [fr ; fr]

On estime (avec un niveau de confiance de 95 %) que la proportion de rats bagués est dans cet intervalle de confiance.

Calculer les bornes de cet intervalle de confiance. On arrondira les résultats au millième près.

e) Dans cette question, nous estimerons que l'intervalle de confiance de la fréquence f est IC = [0,20 ; 0,35].

En déduire un encadrement de la population N de rats sur cette île.

f) Que pourrait-on changer dans la méthode de capture-marquage-recapture pour obtenir un meilleur encadrement du nombre de rats ?

Partie 2 • Impact humain sur la biodiversité

Document 3La faune de l'île de Trielen

L'île de Trielen est une petite île isolée au large de la Bretagne qui fait partie de la réserve naturelle nationale d'Iroise (créée en 1992).

Elle abrite des espèces d'oiseaux variées, telles que le pipit maritime et l'hirondelle rustique qui trouvent leur nourriture sur place et restent sur l'île de génération en génération. Les pipits construisent leur nid constitué d'herbes sèches, de feuilles et d'algues, dans une crevasse ou une petite cavité entre les rochers. Les hirondelles rustiques nichent en hauteur sur les poutres des toitures des quelques bâtiments présents sur l'île. Leur nid est constitué de boue et de brindilles sèches.

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Pipit maritime

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Hirondelle rustique

L'humain a introduit accidentellement sur cette île le rat surmulot présent dans les cales de ses bateaux. Cette espèce de rat est omnivore, mais se nourrit principalement d'œufs et de poussins à sa portée sur l'île.

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Rat surmulot

Document 4Dératisation et population aviaire

Afin de préserver les populations d'oiseaux locales, les biologistes ont capturé tous les rats de l'île en 1996. Ils ont comptabilisé les couples de différentes espèces d'oiseaux nichant sur l'île entre 1992 et 2001, afin de connaître l'impact de la dératisation.

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Évolution du nombre de couples d'oiseaux sur l'île de Trielen entre 1992 et 2001

À partir de vos connaissances et des informations apportées par les documents 3 et 4, répondre aux questions suivantes.

▶ 3. Comment déduire l'impact de la présence du rat surmulot sur la population des oiseaux à partir de l'étude du document 4 ?

▶ 4. Après avoir mis en évidence l'impact du rat surmulot sur les deux espèces d'oiseaux, expliquer les raisons de ces différences.

▶ 5. Une espèce invasive (aussi appelée espèce envahissante) est une espèce soit végétale, soit animale, introduite dans un nouveau milieu, volontairement ou non, par l'humain et susceptible d'occasionner des dégâts pour les espèces locales.

Montrer que l'évolution des populations d'oiseaux de l'île de Trielen est liée à l'activité humaine, en prenant soin de définir l'espèce invasive

.

 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Document 1 La population d'hirondelles en Bretagne; Le texte donne des informations sur le comptage des hirondelles rustiques dans le Finistère.Notez la superficie de la commune étudiée.; Ligne 2 : Document 2 Le principe de capture-marquage-recapture; Le schéma explique les étapes de cette méthode de comptage.Notez que l'on trouve des individus marqués lors de la recapture.; Ligne 3 : Document 3 La faune de l'île de Trielen; Les documents présentent une partie de la faune de l'île.Différenciez les trois espèces présentes et identifiez leurs interactions possibles.; Ligne 4 : Document 4 Dératisation et population aviaire; Le graphique illustre l'évolution du nombre de couples de pipits maritimes et d'hirondelles rustiques sur l'île de 1992 à 2001.Repérez le moment de la dératisation sur le graphique pour en comprendre l'impact.;

Répondre aux questions

Coups de pouce

 1. C'est une question de proportionnalité, certaines données sont dans le document 1.

 2. Il faut bien différencier toutes les variables, les questions sont très calculatoires.

 5. Notez qu'il y a eu deux impacts de l'humain sur les populations d'oiseaux.

Aide à la résolution de la question 4

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Partie 1 • Méthodes de comptage selon les espèces

▶ 1. a) On commence par faire un tableau de proportionnalité :

Tableau de 3 lignes, 3 colonnes ;Tetière de 1 lignes ;Ligne 1 : ;Zone étudiée;Département;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Surface (en km2); 25; 6 733; Ligne 2 : Nombre de nids; 98; ?;

On cherche la quatrième proportionnelle en effectuant le calcul :

98×6 7332526 400

On estime que le nombre de nids d'hirondelles dans le Finistère est environ de 26 400.

b) L'ensemble du Finistère ne peut être considéré comme la commune de Névez. Il faudrait affiner l'hypo­thèse afin qu'elle prenne en compte la variété des territoires (urbanisés, agricoles, naturels, etc.).

▶ 2. a) Il y a 42 rats marqués sur 150 rats capturés soit une fréquence f=42150=0,28.

mot clé

La fréquence d'une partie d'effectif n dans un ensemble de d'effectif R est f=nR.

b)

Le conseil de méthode

Il existe ici deux méthodes pour trouver le nombre de rats dans l'île.

Première méthode : avec un tableau de proportionnalité.

Deuxième méthode : en utilisant le résultat de la question précédente.

La deuxième méthode se rapproche de la méthode utilisée à la question 2. e.

Première méthode

Pour répondre à cette question, on fait un tableau de proportionnalité :

Tableau de 3 lignes, 3 colonnes ;Tetière de 1 lignes ;Ligne 1 : ;Rats marqués;Tous les rats;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Échantillon des rats recapturés; 42; 150; Ligne 2 : Île entière; 200; ?;

On calcule la quatrième proportionnelle : 150×20042714

Il y aurait 714 rats dans l'île.

Deuxième méthode

On cherche le nombre total de rats N. Or on suppose que la proportion de rats marqués est f = 0,28 sur toute l'île. Ainsi, f × N = 200 ou N=200f=2000,28.

On trouve également N 714.

c) r=1,96f(1f)R=1,96 0,28 × 0,72150  soit r 0,072

d) IC = [0,208 ; 0,352]

e) La fréquence des rats bagués sur l'île est comprise entre 0,20 et 0,35.

Ainsi, le nombre total de rats est compris entre 571 et 1 000 rats

car 2000,35571 et 2000,20=1 000.

f) Pour obtenir un meilleur encadrement du nombre de rats, il faudrait que le rayon de l'intervalle de confiance de la fréquence soit plus petit et donc que R soit plus grand. Il s'agirait donc de recapturer un plus grand nombre de rats.

Partie 2 • Impact humain sur la biodiversité

▶ 3.

Le conseil de méthode

Indiquez l'année de la dératisation sur le graphique afin de délimiter les périodes de présence et d'absence du rat surmulot.

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Le document 4 présente la population d'oiseaux principalement après la dératisation, car le rat surmulot n'est plus présent à partir de 1996. Cependant, on peut comparer les populations d'oiseaux avant (entre 1992 et 1996) et après la dératisation (entre 1996 et 2001), afin de connaître l'impact de la présence du rat avant 1996.

▶ 4. L'étude des documents nous permet de connaître l'impact du rat surmulot sur deux populations d'oiseaux de l'île de Trielen.

D'après le document 4, entre 1996 et 2001, le nombre de couples de pipits a été multiplié par 6 (il est passé de 12 à 65). Dans le même temps, le nombre de couples d'hirondelles est resté stable entre 5 et 10. On voit donc qu'à partir de 1996, le nombre de couples de pipits augmente fortement, alors que celui des hirondelles reste stable. La dératisation de 1996 permet l'augmentation de la population de pipits, les rats avaient donc sur eux un impact négatif. Par contre, comme la population d'hirondelles ne change pas, le rat n'avait pas d'impact sur elles. On en déduit que les rats surmulots s'attaquaient préférentiellement aux pipits car la population de ceux-ci profite de sa disparition.

Dans le document 3, il est noté que le rat surmulot se nourrit d'œufs et de poussins à sa portée. Le pipit maritime niche au sol dans une crevasse ou une petite cavité entre les rochers, alors que l'hirondelle rustique installe ses nids en hauteur sur les poutres des toitures. Le rat surmulot s'attaque donc plus facilement aux œufs et petits du pipit car ils sont à sa portée, alors que ceux de l'hirondelle sont protégés en hauteur.

Sur l'île avant 1996, le rat surmulot était donc un prédateur important des pipits car il mangeait leurs œufs et poussins non protégés au sol. Par contre, il n'affectait pas les hirondelles hors de portée, en hauteur.

▶ 5. L'humain a eu un premier impact sur les populations d'oiseaux en introduisant le rat qui est une espèce invasive, susceptible d'occasionner des dégâts. Ceci a entraîné une mortalité élevée chez les pipits maritimes dont la population a sensiblement diminué.

Ensuite, en 1996, l'intervention de l'humain avec la dératisation a eu un second impact sur les populations d'oiseaux en permettant l'augmentation de la population de pipits maritimes en l'absence de leur prédateur.

Ces documents ne montrent pas d'impact de l'activité humaine sur la population d'hirondelles rustiques.

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