A. Présentation générale.
Ecojob est un logiciel didactique qui permet d'aborder d'une manière extrêmement active l'étude des principaux mécanismes écologiques : compétitions inter- et intra-spécifiques, phénomène de succession végétale, interactions proie/prédateur et hôte/parasite, dispersion des ravageurs dans les monocultures, facteurs biotiques et abiotiques, action de l'homme sur les milieux naturels, techniques de l'Ecologie de terrain, lutte biologique, etc.
Le travail réalisé par l'élève à l'aide d'Ecojob comporte en principe deux phases :
La véritable simulation commence alors : sur des cartes animées ainsi que par graphiques, on peut observer l'évolution simultanée des principaux paramètres (biomasses, populations de ravageurs, de prédateurs, de parasites, de pollinisateurs; récoltes de fruits, etc.). Souvent il s'avère difficile d'empêcher la catastrophe écologique : les chenilles tordeuses dévastent les plantations et de nombreuses espèces disparaissent. Il faut alors recommencer une nouvelle tentative, en essayant de contrôler les facteurs clés : répartition spatiale des plantations, contrôle des populations de prédateurs, etc. L'expérimentation avec Ecojob est passionnante. Il faut constamment analyser ce qui se produit en réponse des actions entreprises, et développer une véritable stratégie de gestion.
Au fil des tentatives effectuées, apparaît aussi la nécessité de suivre une démarche scientifique rigoureuse. L'utilisateur doit comprendre en effet qu'il ne peut faire varier plusieurs paramètres à la fois sans éprouver ensuite de graves difficultés pour l'interprétation des résultats qui s'ensuivent.
Ce logiciel très graphique (on y voit grandir les arbres, voler les papillons et les oiseaux, attaquer les prédateurs...) ne nécessite pas d'apprentissage, et se pilote aisément à l'aide de la souris et/ou du clavier.
B. Objectifs pédagogiques.
Les principaux objectifs de ce logiciel sont de faire comprendre à l'élève que :
C. La simulation.
Le travail réalisé par l'élève à l'aide d'ECOJOB sera un travail de simulation, au sens scientifique du terme. Cette expression s'emploie quand on essaye de reproduire, à l'aide d'un ordinateur, le comportement d'un système dont l'évolution dépend d'un grand nombre de paramètres à la fois.
Le noyau d'un programme de simulation scientifique est donc un modèle mathématique faisant intervenir un grand nombre de variables. Les relations entre ces variables, prises deux à deux, sont en général assez simples. L'esprit humain peut assez aisément se représenter chacune de ces relations, par une fonction mathématique ou un graphique, par exemple.
Par contre, quand toutes les variables agissent simultanément les unes sur les autres, l'ensemble ne peut plus être décrit d'une manière globale, et les prévisions de son comportement deviennent très difficiles. Pour s'en construire une représentation imagée, par exemple, il faudrait être capable de réaliser des graphiques dans un espace à 10, à 20 dimensions, ou peut-être davantage !
La simulation consiste alors à écrire un programme d'ordinateur qui calcule l'évolution de chaque variable en fonction des valeurs numériques attribuées aux autres, chaque nouvelle valeur entraînant à son tour une nouvelle modification de l'ensemble du système, et ainsi de suite, la chaîne de calculs étant bouclée sur elle-même.
L'évolution d'un tel système complexe est au départ imprévisible, surtout dans le détail, mais son analyse permet de repérer les influences prépondérantes, de déterminer quels sont les paramètres essentiels et ceux qui ne jouent qu'un rôle secondaire. La recherche consiste alors à modifier l'une ou l'autre des données de départ, parfois de façon minime, puis à observer l'effet produit sur l'ensemble. On peut assister ainsi à divers types d'évolution, pouvant conduire aussi bien à la stabilité qu'au chaos, ou encore à des phénomènes oscillatoires. Plus le modèle est complexe, plus il est passionnant d'étudier les facteurs qui commandent son évolution.
D. Modèle mathématique utilisé
Le modèle mathématique mis en oeuvre dans Ecojob intègre les paramètres suivants :
Les caractéristiques et l'état initial de l'écosystème étant établis au départ de façon aléatoire, chaque utilisateur du programme est assuré d'observer une situation et une évolution originales. Il est passionnant d'élaborer des stratégies de gestion, car leur résultat est très difficilement prévisible.
E. Gestion de l'écosystème.
Pour tous les travaux de gestion envisageables, une multitude de stratégies peuvent être mises en oeuvre.
ECOJOB dispose de plusieurs fonctions qui aident l'utilisateur à mettre en place ses plans de gestion. La répartition spatiale des actions et leur programmation dans le temps sont facilitées.
Plusieurs "patrons" sont disponibles : Pour le défrichage, par exemple, on choisit sur la carte de l'île la surface à traiter, puis on opte soit pour la coupe à blanc, soit pour un défrichage partiel de zones bien délimitées : en bandes parallèles, en damier, en clairières isolées, etc.
On peut de la même façon disposer les plantations à son gré dans divers secteurs de l'île. Le débroussaillement, les épandages d'insecticide et d'engrais peuvent être limités automatiquement aux secteurs plantés.
On peut programmer certaines actions dans le temps, de manière à ce qu'elles soient automatiquement réalisées avec une périodicité bien définie. C'est le cas pour la dispersion de carabes d'élevage dans les plantations (lutte biologique), c'est le cas aussi pour les épandages d'insecticide et d'engrais ainsi que pour la chasse des oiseaux.
F. Espèces présentées.
On peut découvrir sur l'île trente et une espèces végétales différentes, qui sont représentées à des tailles diverses en fonction de leur croissance. Quinze espèces d'insectes peuvent être capturées au cours d'explorations de l'île. Il est proposé d'estimer l'effectif de leurs populations par la méthode de l'index de Lincoln (technique de capture - marquage - recapture). On peut aussi voir voler des oiseaux et des papillons, constater de visu la prédation des chenilles par les carabes, observer l'ichneumon repérant une chenille pour la transpercer de son ovipositeur.
Le "suivi" de ces espèces diffère selon l'importance qu'elles occupent dans le modèle mathématique mis en oeuvre pour la simulation. Ce qu'il advient de l'espèce fruitière est montré en détail : les arbres grandissent en fonction de la richesse du sol, dépérissent ou meurent en fonction de la progression des ravageurs, etc ...
Parmi les espèces animales rencontrées, cinq jouent un rôle effectif dans la simulation : les tordeuses, carabes, ichneumons déjà cités, dont les populations sont suivies secteur par secteur, auxquels il faut ajouter les oiseaux et nymphalidés butineurs suivis globalement pour l'île entière.
G. Succession.
Le phénomène de succession végétale peut s'observer aisément dans tout secteur mis en friche récente. Les espèces qui s'installent naturellement sur ces nouvelles terres disponibles sont d'abord des espèces dites pionnières, souvent des espèces robustes, pouvant supporter le plein soleil et le vent, par exemple. Elles sont suivies par d'autres, la diversité et la biomasse augmentant graduellement jusqu'à une situation d'équilibre dynamique relativement stable, souvent appelée climax. ECOJOB propose des facilités pour l'observation du phénomène. Il suffit de défricher un secteur et de lancer la simulation. Au cours du temps qui s'écoule ensuite, on commande à plusieurs reprises des explorations de ce secteur. La simple observation des changements opérés dans le paysage permet déjà de constater la diversification et l'augmentation de biomasse.
Pour une étude un peu plus approfondie, on peut prendre note des espèces présentes, en faisant usage d'une sorte de bloc-notes électronique dans lequel il suffit de pointer les rubriques voulues. On procède ainsi à plusieurs reprises au cours du temps qui passe. Une fonction d'ECOJOB permet ensuite d'obtenir l'affichage structuré des données mises en mémoire de la sorte, comme on procède dans la réalité à partir d'une base de données.
H. Relations proie/prédateur & hôte/parasite.
L'utilisateur d'ECOJOB devra étudier soigneusement ces relations, qui sont fort subtiles.
Un prédateur consomme un nombre de proies variable, suivant ce qu'il peut trouver, bien sûr, mais aussi suivant son appétit. Il se multiplie si les proies sont abondantes, et dépérit dans le cas contraire. La situation se complique si les proies sont consommées par plusieurs prédateurs dont l'efficacité de prédation et le taux de reproduction diffèrent.
Les parasites interagissent avec leur hôte d'une manière semblable, mais avec la différence importante que leur cycle reproducteur est généralement synchronisé sur celui de l'hôte, alors que dans le cas de la relation prédateur/proie, des générations successives de proies et de prédateurs se chevauchent plus communément. Les modèles mathématiques à mettre en oeuvre ne sont donc pas les mêmes.
Les ichneumons adultes sont butineurs. La disponibilité de chenilles tordeuses pour pondre leurs oeufs n'est donc pas la seule condition de leur survie : ils doivent pouvoir aussi disposer de fleurs diverses. Les défrichages et débroussaillements excessifs risquent de les faire disparaître. Notons au passage qu'ils jouent aussi un certain rôle dans la pollinisation des arbres fruitiers.
Quand l'effectif d'une population devient assez grand, et surtout quand ses besoins dépassent ses ressources, une certaine proportion d'individus émigre à la recherche de meilleures conditions d'existence. L'émigration des tordeuses est grandement facilitée si les secteurs contigus sont accueillants : le ravageur pourra donc se propager bien plus rapidement dans des plantations homogènes que dans des plantations espacées.
Notons que la dispersion des carabes suit à peu près la même règle, alors que celle des ichneumons est plus rapide (Ces insectes sont de bons voiliers).
Les oiseaux, eux aussi, ont leurs exigences particulières. Ils ne peuvent subsister s'ils ne disposent pas de sites suffisamment variés pour leur nidification. Leur rythme de reproduction est nettement plus faible que celui des insectes, et ils doivent trouver de la nourriture en toute saison.
I. Autres concepts écologiques mis en évidence.
Le travail avec ECOJOB aboutit presque à coup sûr à une réflexion de plus en plus approfondie. Les questions qui se posent à l'apprenti gestionnaire en cours de simulation sont de plus en plus nombreuses, et les réponses de moins en moins évidentes. Le professeur pourra au passage attirer l'attention sur un grand nombre de concepts écologiques :
Tel que vous l'installez, le logiciel ainsi obtenu fonctionne en version de démonstration. Vous pourrez le transformer en version complète en lui fournissant votre numéro de licence spécifique au démarrage. Ce numéro de licence ne vous sera cependant remis qu'en échange de votre versement.
Rapport d'évaluation de Ecojob par le Ministère de l'Education du Québec
Cliquez ici pour télécharger le logiciel Ecojob
Cliquez ici pour télécharger le livret de documention d'Ecojob (fichier PDF)
(Vous pouvez aisément consulter et imprimer ce livret à l'aide du logiciel gratuit
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