Le scénario pédagogique

Le filao, Casuarina equisetifolia L., est originaire d'Océanie et d'Asie du Sud-Est où il est souvent présent sur les plages. Il a été importé de Madagascar en 1768. Bien acclimaté à La Réunion, cet arbre a été utilisé comme combustible, pour sa fibre et son bois mais aussi pour lutter contre l'érosion des sols.

Aujourd’hui, le filao est au contraire considéré comme un facteur accélérant l’érosion des plages.

Pour lutter contre l’érosion, la mairie de saint Paul, depuis 2019, a mis en place un projet de restauration de la plage du littoral de l'Hermitage les Bains qui a notamment pour objectifs de :

• Végétaliser le haut de plage d’une pelouse halophile, d’espèces endémiques et indigènes qui contribuent à limiter l’érosion de la plage et peuvent constituer un lieu de ponte pour les tortues marines
• Restaurer l’arrière plage pour tenter de recréer une continuité écologique et paysagère et aboutir à une forêt plus riche en biodiversité végétale et animale.

Actuellement, sous les filaos, la biodiversité est restreinte, leur acidité limite les strates végétales herbacées et arbustives. Ce projet a été récompensé par le prix « coup de cœur du jury » par le concours Capitale française de la Biodiversité (Plus d'informations sur le site officiel du concours)

On cherche à déterminer si la présence de filaos en bord de mer est un des facteurs accélérant l’érosion des plages.

Pour cela, on va effectuer plusieurs mesures de la largeur de plage (transect) en identifiant la biodiversité le long de chaque transect. Les transects avec filaos et sans filaos seront comparés.

Ce travail peut être mené indépendamment ou en complémentarité avec une sortie sur les coulées de lave pour étudier le filaos dans un contexte où il est invasif.

Les outils utilisés ici sont

• L'application de reconnaissance automatique Pl@ntNet. Cette application l'une des rares, si ce n'est la seule, à être efficace à la Réunion, mais pour d'autres lieux plusieurs autres applications sont disponibles et pertinentes.
• Un tableur collaboratif pour mutualiser les mesures
• Un application donnant les coordonnées GPS et mesurant les distances (Phyphox est une application gratuite produite par l'Université d'Aix-la-Chapelle qui le fait très bien).
• Le SIG (système d'information géographique) Geoportail

Préparer la sortie

Installer et utiliser les applications nécessaires

Pl@ntNet est un système collaboratif basé sur la reconnaissance d’images par une intelligence artificielle.

Pl@ntNet existe:

• En version web. La seule utilisable sur un ordinateur.
• En application disponible sur Google Play (téléphone et tablette Android)
• En application disponible sur l'App store (Iphone et Ipad)

Dans les trois cas, une connexion internet est indispensable. Cette activité ne peut donc être réalisée qu'avec un terminal connecté (soit directement soit par une connexion partagée).

Pour utiliser Pl@ntNet, il suffit de prendre une photo d'un des organes (feuille, écorce, fleur ou fruit) de la plante directement dans l'application (icone appareil photo). On sélectionne ensuite l'organe étudié et l'application tente d'identifier l'organe. Elle donne un score de fiabilité (exprimé sur 5).

Il est possible d'ajouter d'autres photos pour affiner la recherche. Dans ce cas, une photo de la plante entière peut être utilisée.

Dans la version web, il faut d'abord sélectionner la région d'étude puis le fonctionnement est identique (mais le score de fiabilité est exprimé en pourcentage).

Lien direct pour étudier des plantes de la Réunion

L'application fonctionne mieux avec des images de petite taille (1280*1280 pixels). Cela peut être l'occasion de montrer aux élèves comment ajuster la taille d'une photo qu'ils auraient prise.

Une application donnant les coordonnées GPS et mesurant les distances

De nombreuses applications permettent de faire ces mesures. Nous avons utilisé une application gratuite, spécialement conçue à des fins éducatives par l'Université d'Aix-la-Chapelle : Phyphox. Elle est disponible aussi bien sur Android que sur l'AppStore.

Le système d'information géographique Géoportail

Ce système de l'IGN permet de "remonter dans le temps" pour voir les cartes IGN et les photographies aériennes du passé. Cela permet de comparer la situation actuelle avec les situations passées et ainsi mesurer l'intensité de l'érosion depuis 1950.

• Lien vers la carte de Géoportail
• Fiche technique Géoportail

Il est possible de charger les photographies du passer en faisant une recherche par année. Par exemple pour les photographies de 1950, tapper 1950 dans le cadre de recherche et sélectionner "Photographies aériennes 1950-1965".

Préparer le tableur collaboratif

De nombreux tableurs collaboratifs existent. Ils sont généralement faciles d'utilisation et utilisent les mêmes fonctions que les tableurs hors-ligne classiques.

Pour des raisons de compatibilité avec le RGPD, il convient en priorité d'utiliser le tableur collaboratif de votre ENT, s'il en propose un.

L'espace collaboratif de l'éducation nationale est également utilisable dans ce cadre :

• https://apps.education.fr propose l'application nuage

• Fiche Technique pour le tableur de nuage.apps.education

D'autres tableurs collaboratifs peuvent être utilisés mais il convient de vérifier les modalités d'utilisation des données personnelles avant de le faire.

Partager le tableur collaboratif

Les tableurs collaboratifs peuvent être partagés avec les élèves avec un simple lien. Cependant, celui-ci est généralement très long. Pour un partage plus efficace sur le terrain, on prendra le temps de convertir ce lien en QRCode.

Pour cela, l'ENT Métice propose un service de raccourcissement d'url qui propose également un QRCode accessible via metice.

Chapril propose un site pour faire cette opération facilement. Ce site présente l'avantage d'être gratuit, sans publicité et sans traçage des données personnelles. Il fait partie des CHATONS (Comité des Hébergeurs Alternatifs, Transparants, Ouverts , Neutres et Solidaires).

Le travail sur le terrain sur le terrain

1^er temps : les mesures de terrain

Les élèves se divisent en groupe pour permettre de couvrir une plus grande quantité de transects. Sur chaque transect, il est demandé de :

1. Se Placer à la limite de la route et déterminez les coordonnées GPS du votre point de référence
2. A partir du point de référence, identifier les espèces végétales le long d’un transect allant de votre point de référence au rivage (la fiche technique mesurer la biodiversité végétale grâce à des transects et application Pl@ntNet)
3. Mesurer la longueur de la plage, du point de référence au rivage. L'idée initiale d'utilisation une application pour effectuer cette mesure donne des résultats trop peu précis. Cela se fait donc beaucoup plus simplement et rapidement au décamètre.

Ce travail est effectué dans une zone avec Filao et une zone sans filao à proximité l'une de l'autre et les résultats sont inclus dans le tableur partagé.

2^e temps : les mesures du passés avec Geoportail

Il est demandé aux élèves d'utiliser l'application Géoportail pour :

1. Afficher le fond de carte « Photographies aériennes 1950-1965 »
2. Retrouver les points de référence et les annoter sur la carte
3. Mesurer la longueur de la plage, du de référence au rivage et ajouter le résultat dans le tableur partagé

3^e temps : l'analyse

En utilisant les données partagées dans le tableur, les élèves doivent :

1. Présenter sous la forme d’un diagramme le pourcentage de plage perdue depuis 1950 au niveau des deux zones d’étude
2. A partir de l’analyse du diagramme, déterminer si la présence de filaos en bord de mer est un des facteurs accélérant l’érosion des plages.
3. Identifier des aménagements spécifiques qui visent à limiter l’érosion des plages.

Exemples de résultats obtenus

Bilan du travail sur le terrain

L’étude de l’impact du filao sur l’érosion des plages réalisée par les élèves a permis de confirmer les études déjà menées : le filao accélère l’érosion.

Organisation

Les élèves étaient répartis par groupe de 4. Les groupes sont organisés de façon similaire : un secrétaire qui remplit le tableau collaboratif (et le tableau papier de secours), 2 élèves réalisent le transect et le dernier mesure le point de référence et la longueur de la plage. Ils finissent tous par aider à l’identification des végétaux le long du transect.

L’identification des espèces végétales a été correctement réalisée.

L’utilisation du smartphone et de Pl@ntNet n’a posé aucun problème.

Certains groupes ont été très rigoureux, d’autres se sont contentés de déterminer l’espèce dominante (filao ou patate à Durand), j’ai dû expliquer que même « les herbes » doivent être identifiées. Ainsi les élèves observent une plage avec une diversité spécifique importante constituée essentiellement d’une strate herbacée et dominée par la patate à Durand ; et une autre quasiment monospécifique dominée par le filao.

La mairie de Saint Paul a fini sont action de re-végétalisation, les plants sont marqués par des piqués ou entourés de grillage. Pour notre étude j’ai demandé aux élèves de ne pas compter ces nouveaux plans.

L’application Phyphox

L'obtention des coordonnées du point de référence n’a pas posé de problème. Cependant la mesure de la longueur de la plage avec Phyphox n’a pas été satisfaisante : les mesures étaient trop variables. Le choix a été fait de mesurer avec un mètre.

Un ordinateur avec Géoportail était à disposition

Chacun des groupes a pu réaliser les mesures des plages sur les photos aériennes de 1950. Chaque groupe a complété avec succès le tableur collaboratif. Les formules de calculs n’étaient pas programmées, les élèves ont donc réalisé à la main les calculs simples attendus : longueur de plage perdue entre 1950 et 2021, le pourcentage de plage perdue entre 1950 et 2021 et la moyenne des groupes.

Résultats : Les élèves obtiennent ainsi une différence de 7 % de plage perdue en plus pour la plage dominée par les filaos. La construction du diagramme n’a pas été réalisée sur le terrain.

Le bilan a été fait sous forme de discussion.

Plusieurs points ont été abordés :

• La critique de nos résultats : sont-ils significatifs ? Nous avons abordé les marges d’erreurs liées à l’utilisation de Géoportail, au moment des mesures (nous avons mesuré à marée basse), le nombre de mesures réalisées...
• Nos résultats sont cependant en accord avec les données scientifiques, comment expliquer expliquer l’influence des filaos ? Les élèves ont proposé l’hypothèse que face aux vagues, les racines pivotantes des filaos agissent comme des « barreaux de prison » alors que celle des patates à Durant comme un « filet » elles permettent de recouvrir une plus grande surface et de maintenir plus efficacement le sable sur la plage.
• Pourquoi se soucier de l’érosion de la plage ? En quoi est -ce un risque pour l’humain ?
• le travail de la mairie de Saint Paul qui vise à re-végétaliser la plage avec des espèces endémiques et de la patate à Durand sur le haut de plage, l’objectif étant de restaurer la plage initiale (avant le filao) et limiter ainsi l’érosion.

Outils utiles

Outils numériques et pédagogiques utilisés dans cette activité

• Fiche Technique - Méthode des transects
• Nuage sur apps.education et son tableur collaboratif
• Fiche Technique pour le tableur de nuage.apps.education
• Fiche technique Phyphox
• Fiche technique Géoportail
• Fiche de sortie (version élève et prof)
• Tableur pour la sortie Filaos et érosion

Sources documentaires

• Suivi morpho-dynamique des plages récifales de La Réunion en contexte d’observatoire, Marie-Myriam Mahabo
• Dynamique de l’évolution des plages réunionnaises sous l’influence des systèmes racinaires, BARET Coralie- CADET Léa- DURAND Sylvie, POTHIN Emilie (TIPE BCPST 2018).
• Synthèse des connaissances sur l'érosion des plages coralliennes de la Réunion, Réserve marine naturelle de la Réunion
• Méthodes d'études des effectifs des populations d'êtres vivants par l'académie de Clermont-Ferrand

 Place dans les programmes

En seconde

Érosion et activité humaine

• Connaissances : « Par ailleurs, l’activité humaine peut limiter ou favoriser l’érosion, entraînant des risques importants dans certaines zones du globe. Des mesures d’aménagement spécifiques peuvent limiter les risques encourus par les populations humaines. »
• Objectifs : Les élèves comprennent que l’érosion a des implications dans leur vie de tous les jours, tant du point de vue des matériaux utiles à l’humanité que des risques liés à l’érosion.
• Capacités : Identifier des zones d’érosion (déserts, littoraux, sols, éboulements) et les risques associés, comme les moyens de prévention mis en œuvre, Utiliser des bases de données ou des images pour quantifier l’importance des mécanismes d’érosion actuelle et éventuellement la part liée aux activités humaines.

En première spécialité SVT

Enjeux contemporains de la planète : L’humanité et les écosystèmes : les services écosystémiques et leur gestion

• Connaissances : 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, etc.).
• Capacités : Recenser, extraire et organiser des informations, notamment historiques et de terrain, pour identifier les impacts des activités humaines sur les écosystèmes

Compétences numériques du CRCN

• Gérer des données
• Traiter des données
• Collaborer
• Protéger la santé, le bien-être et l'environnement