Le Projet

1. Introduction

Quelles sont les stratégies qui optimalisent la reproduction d’une plante ?
L’écologie fonctionnelle est une discipline scientifique récente qui identifie et décrit les principales stratégies écologiques que les plantes ont développées au cours de l’évolution pour se maintenir et se reproduire. Elle établit une relation entre ces stratégies et les processus qui déterminent la structure et la composition spécifique de la végétation, ainsi que le fonctionnement des écosystèmes. Dans cette approche, on considère que les espèces qui présentent des caractéristiques ou des « traits » similaires (syndromes) partagent la même stratégie écologique. Elles appartiennent au même type fonctionnel.
(source : http://www.cemagref.fr/presse/InfMedia/im69/IM69_revegetalisation_web.pdf)
Au sein de ces stratégies, la façon dont les propagules d’une plante se dispersent à la surface du globe est essentielle à la survie des espèces végétales.
Le mode de dispersion d’une plante influence la distance moyenne que parcourent les propagules après avoir été libérés de la plante et donc le rythme et le potentiel migratoires d’un taxon.
C’est par les propagules (et aussi par le pollen chez les Spermatophytes) que les gènes sont transférés entre populations.
Le mode de dispersion est lié à la taille du propagule ; celle-ci représente une adaptation aux conditions d’établissement des plantules que le taxon préfère : les plantes de milieu pionnier (ouvert) ont des propagules nombreux, petits, légers (avec peu de réserves de nourriture) et de germination rapide pour exploiter les opportunités que leur donne les ouvertures du couvert végétal (sélection r), alors que ceux des milieux fermés (climax) sont peu nombreux, volumineux, lourds (chargés de nourriture) et lents à germer, la réserve nutritive leur permettant de croître malgré la photosynthèse réduite en milieu ombragé (sélection K). Il y a donc des répercussions écologiques importantes au plan des processus de succession et de maintien des populations et communautés.
La connaissance du mode de dispersion est fondamentale pour évaluer les chances de survie à long terme d’une population isolée (van der Pijl, 1982).
A l’aide des syndromes morphologiques et des observations faites sur le terrain quant à la nature des agents de dispersion, il est possible de classer les propagules en différents types qui rendent compte de façon au moins approximative de leur pouvoir de dissémination. Par ailleurs, un même propagule peut être soumis à plusieurs événements successifs de dispersion par différents agents disperseurs après sa libération. Une telle combinaison de modes rend évidemment toute classification artificielle, puisque seul le mode principal est indiqué par le nom. Il existe deux grandes catégories d’agents disperseurs, selon qu’ils recherchent délibérément (actifs) ou non (passifs) les propagules.
L’ouvrage fondamental sur la dispersion des plantes vasculaires et sur la littérature qui s’y rattache est celui de van der Pijl (1982).

L’objectif de ce projet est d’apprendre aux enfants et adolescents l’identification de chaque mode de dispersion, le nom, l’agent principal, une description morphologique et une explication du processus impliqué. Les participants déduiront par la pratique et la réalisation d’expériences scientifiques ces modes de dispersion et les stratégies adaptatives que les plantes ont développées au cours de leur évolution.
Cette activité sera donc accompagnée de notions en systématique, écologie, climat, conservation et évolution.

2. Enjeux

La diversité biologique des forêts constitue un capital national et international unique en soi. Plus la population de la planète augmente, plus il devient difficile de réserver de vastes superficies à la seule conservation de la diversité biologique. Il n’en demeure pas moins que la conservation des ressources génétiques est le fondement même de l’aménagement durable de l’écosystème forestier qui les abrite. Dans l’aménagement des forêts de production, il faut surtout renforcer la conservation in situ des ressources génétiques forestières, et notamment celles des arbres, qui ont une place dominante dans la détermination du potentiel génétique particulier du système. (source : http://www.fao.org/docrep/u6010f/u6010f08.htm).
Des décisions judicieuses en matière de conservation de la flore et d’amélioration génétique à long terme requièrent une connaissance détaillée de la taxonomie, de la structure de population, de la biologie de la reproduction, etc. des espèces concernées. Pour de nombreuses essences forestières soit on ne dispose que de peu d’information, soit les informations que l’on possède ne sont pas appliquées aux projets de restauration et de protection. Les responsables se trouvent confrontés à des difficultés lorsqu’ils cherchent à élaborer des stratégies efficaces en conservation. Ils doivent répondre à des questions telles que celles-ci : Les arbres voisins dans les peuplements naturels sont-ils étroitement apparentés, et y a-t-il endogamie ? Quel est, s’il existe, le mécanisme d’incompatibilité qui empêche l’endogamie ? Quels sont les agents de pollinisation et de dispersion de leurs graines, et de quelle manière influent-ils sur le flux de gènes et sur la taille de population ? Quel degré d’endogamie ou de consanguinité est acceptable ? (source : http://www.fao.org/docrep/006/t0743f/T0743F05.htm).
La diversité génétique est le produit non seulement du nombre des essences présentes dans un lieu donné, mais aussi d’une évolution dans le temps, qui va de la colonisation des clairières par des essences transitoires jusqu’à la forêt climacique mature. Selon le système d’aménagement utilisé et le degré de compréhension de la dynamique forestière qui le sous-tend, il est possible d’accroître ou de diminuer la diversité génétique et les ressources génétiques de zones forestières déterminées pendant un certain laps de temps. L’absence d’aménagement actif - par exemple par exclusion de toute intervention humaine entraîne parfois un appauvrissement de la diversité génétique même si, dans certaines circonstances, cette absence d’intervention peut être nécessaire pour conserver des ressources génétiques déterminées. Les zones les plus riches du point de vue de la composition des essences sont probablement celles qui comprennent une forêt secondaire à divers stades de reconstitution.
Chaque zone forestière est, dans une large mesure, unique du point de vue de ses ressources génétiques et, par conséquent, de sa contribution potentielle à la production forestière nationale et à la réalisation d’objectifs de conservation génétique fixés en fonction des besoins écologiques, sociaux et économiques. Il n’est ni possible ni souhaitable de prescrire une même priorité et intensité de conservation in situ pour toutes les forêts de production. Tous les plans d’aménagement doivent néanmoins comprendre des mesures visant à protéger les conditions du site, les arbres porte-graines, la régénération des plants et la croissance des essences désirables, conformément aux règles de l’aménagement et de la sylviculture.
Indépendamment du caractère unique de chaque zone forestière, les ressources génétiques sont un bien national, dont l’utilisation et la conservation exigent des politiques nationales claires. La conservation proprement dite, qu’elle soit le fait de particuliers, de communes ou de l’Etat, doit se faire au niveau de la forêt elle-même. Cependant, pour avoir quelque chance de donner des résultats significatifs, la conservation génétique doit faire partie intégrante des politiques générales de développement, c’est-à-dire des politiques qui ne concernent pas seulement l’utilisation des forêts et des terres mais aussi les industries forestières, le commerce des produits forestiers et leurs liens avec d’autres secteurs. C’est l’État qui détient le pouvoir de formuler les politiques d’utilisation des terres, et qui possède les ressources nécessaires pour assurer un aménagement durable des forêts et la conservation des ressources génétiques de la nation.
La conservation de la grande diversité des essences et variétés des forêts naturelles est subordonnée à la préservation de composantes fonctionnelles essentielles de l’écosystème. Ces composantes entrent souvent dans toute une série d’interactions complexes, associant par exemple certaines essences et les animaux qui transportent le pollen, dispersent les semences, etc. Même si l’objectif est de conserver telles ou telles essences et populations cibles, dans la pratique cela revient à conserver des communautés entières, du moins tant que l’on ne possède pas une compréhension plus complète de la dynamique de l’écosystème (Gilbert, 1980 ; Terborgh, 1986 ; Whitmore, 1990).
Il a été reconnu aussi que la biologie de la reproduction, qui recouvre l’étude de la pollinisation, de la dispersion des graines et de la prédation, et la dynamique de la régénération des graines, plantules et gaulis, qui occupent à l’évidence une place importante dans la conservation des ressources génétiques, sont des questions que l’aménageur forestier se doit d’aborder (Palmer, 1989). Le nombre d’essences nécessitant une telle étude, même dans une seule forêt, est très important alors que le personnel qualifié est très peu nombreux. Une tâche importante consistera donc à fixer des priorités de recherche et à coordonner les travaux, sans quoi l’on risque de gaspiller ou de mal utiliser le capital scientifique limité dont on dispose. C’est ce que l’on observe en particulier dans les disciplines de la biologie de la reproduction et de la génétique des arbres tropicaux appliquées à la conservation et à l’aménagement des ressources (Bawa & Krugman, 1991). (source : http://www.fao.org/docrep/u6010f/u6010f08.htm).

3. Recherches actuelles

3.1. Ouvrages, rapports et articles scientifiques

Bawa, K.S. & Krugman, S.L. (1991) Reproductive biology and genetics of tropical trees in relation to conservation and management. In A. Gomez-Pompa, T.C. Whitmore & M. Hadley, eds. Rain forest regeneration and management. Paris, Unesco

Carrière S. (1999) Les orphelins de la forêt. Influence de l’agriculture itinérante sur brûlis des Ntumu et des pratiques agricoles associées sur la dynamique forestière du sud Cameroun. Thèse de doctorat en Biologie des Populations et Écologie, École doctorale de Biologie Intégrative, Département de Sciences et Techniques du Languedoc, Université de Montpellier II, Montpellier, 448p.

Gilbert, L.E. 1980. Food web organisation and conservation of neotropical diversity. In M.E. Soulé & B.A. Wilcox, eds. Conservation biology. Royaume-Uni, Sinauer. p. 11-33.

Palmer, J. 1989. Management of natural forest for sustainable timber production : a commentary. In D. Poore, ed. No timber without trees. Londres, Earthscan.

PIJL, L. van der. 1982. Principles of Dispersal in Higher Plants. 3rd revised & expanded ed. Springer-Verlag, Berlin

Terborgh, J. 1986. Keystone plant resources in the tropical forest. In M. Soulé, ed. Conservation biology. Sunderland, Royaume-Uni, Sinauer. p. 330-344.

Whitmore, T.C. 1990. Tropical rain forests. Oxford, Clarendon Press.

3.2. Sites Web

http://www4.ac-lille.fr/ svt/pupitre/sixieme/peuplement/peuplem.htm
http://www.fao.org/docrep/u6010f/u6010f08.htm

Rôle des arbres hors forêt : http://www.fao.org/DOCREP/005/Y2328F/y2328f04.htm

3.3. Sites Web et ouvrages pédagogiques pour enfants

Une graine, une plante ? (ecolesciences02504211.pdf).
Site Web : http://www.cndp.fr/textes_officiels/ecole/ecolesciences02504211.pdf

FRAPNA. Les corridors biologiques : pourquoi et comment les prendre en compte ? Version test du dossier pédagogique franco/suisse Colonie de vacances
Valais
Suisse Objectif Sciences International (OSI) organise des colonies de vacances scientifiques dans le Valais Suisse, ainsi que d’autres vacances à la montagne en suisse. De nombreuses thématiques sont proposées : nature, faune & flore, drones, géologie, architecture, paléontologie... Vous souhaitez plus d’informations ? Suivez ce lien sur les séjours nature. recommandé aux enseignants des classes du collège : 6^e à 4^e du cycle d’orientation : 7^e à 9^e. (Frapna_corridors.pdf) http://www.frapna.org/

4. Perspectives

 Établissement du mode de dispersion des essences forestières.

 La régénération des plantes et le rôle des mammifères et les oiseaux dans l’écosystème de la forêt de Prabouré et le Parc Naturel Régional de Livradois-Forez. Nous pourrions, à long terme, contraster ces données avec une zone non protégée où la chasse est pratiquée et l’urbanisation permise et ses conséquences pour la survie des plantes zoochores lorsque leurs agents de dispersion sont peu nombreux, voire absents.

 Détermination d’espèces frugivores clé dans la forêt de Prabouré.

 Potentialité de migration des essences forestières dans le cadre des changements climatiques - Intégration des processus de survie, fructification et dispersion (cf. FadyPichot06.pdf)

 Déterminer les espèces indigènes et les espèces introduites ainsi que les éventuelles espèces envahissantes. Déterminer l’une des causes des proliférations de ces dernières est leur mode de dispersion.

 Les agriculteurs auvergnats, aux alentours de Prabouré, vivent quasi-majoritairement de plantation et de la coupe de l’épicéa, et de rien d’autre. C’est même cette omniprésence de sapin qui peut réduire la biodiversité. Notre forêt sur le terrain du Centre, est beaucoup plus diversifiée, et l’idée est d’en faire une banque locale de diversité pour ressemer naturellement les environs.

 Rôle dans la régénération et la dispersion des graines des arbres isolés hors forêt : Les arbres hors forêt sont essentiellement des arbres à fonctions et usages multiples ; ils renvoient davantage que les arbres forestiers à la société. Leurs fonctions productives, écologiques et culturelles sont les unes et les autres tout aussi déterminantes. Elles donnent lieu à des rôles sociaux, économiques et environnementaux, qui contribuent à la subsistance et aux revenus des ménages, participent au fonctionnement des économies nationales et internationales et favorisent la conservation et la durabilité des ressources arborées. Examiner leur place dans les stratégies de revenus des paysans, leur valeur dans la constitution des indicateurs économiques et de marché, ainsi que leurs effets dans le maintien des écosystèmes, représente un défi et une innovation dans l’approche des questions forestières. Dans les pays industrialisés, les principales raisons données par les agriculteurs pour entretenir des arbres dans leurs champs sont le rôle d’ombrage et d’abri, de protection des sols, d’amélioration de l’environnement rural et paysager (http://www.fao.org/DOCREP/005/Y2328F/y2328f04.htm).

Pour atteindre nos objectifs, ce projet commencera par une recherche documentaire sur les termes scientifiques et définitions des concepts de base nécessaires à la compréhension de l’écologie végétale. Cette recherche documentaire devra ensuite se compléter par l’acquisition de documents qui permettent l’identification des espèces végétales (notamment les arbres) présentes sur le site (forêt de Prabouré) ainsi que le mode de dispersion de leurs graines, voire utiliser déjà et compléter l’herbier de l’association.
La démarche d’investigation doit se suivre par un repérage sur le terrain des espèces autochtones, introduites et envahissantes qui possèdent les caractéristiques les plus adaptées pour illustrer cette activité et réaliser nos expériences.
Dans cette première étape de la méthodologie de recherche, nous allons :
 Formuler un questionnement, effectuer et partager des recherches,
 Observer et définir les caractéristiques des plantes et de leurs différents modes de dispersion,
 Exprimer par écrit des résultats et communiquer ses connaissances sur différents supports (textes, schémas, dessins, photographies),
 Réaliser un inventaire des espèces végétales recherchées et caractériser les espèces clé animales et végétales pour l’équilibre écologique de la forêt.

Les bases du projet mises en place, il pourra ensuite évoluer au sein même des activités et avec les enfants selon leur âge. Ainsi, voici une première liste d’activités permettant de développer ce projet :

 Graines et fruits : activité d’observation des graines et leurs adaptations pour se déplacer…Déduction des syndromes les plus courants.
 Rôle des arbres isolés : expérience avec des collecteurs de graines.
 Classification des stratégies : sélection r et sélection K.
 Observation : par qui sont mangés les fruits de cette plante.
 Transects phénologiques et de fructification : établissement d’un calendrier phénologique et de fructification.
 Succession et climax : la régénération forestière, comment ça marche ?. Quadrats de végétation.
 Élaboration d’un herbier et une carpothèque (banque de graines) de référence.

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