Séance 8 - Observer les changements de biodiversité végétale grâce aux pollens fossiles

Johnsonburg Swamp Preserve (États-Unis)

Introduction

La tourbière de Francis Lake se situe dans l’aire naturelle de Johnsonburg Swamp dans le Nord-Est des États-Unis (New Jersey). Dans ce type de milieu, les grains de pollen se déposent et s’accumulent couche après couche au fil du temps.

En prélevant des échantillons à différentes profondeurs, on obtient une chronologie : plus on descend, plus les dépôts sont anciens. Chaque profondeur correspond donc à une époque différente et offre un instantané de la végétation qui entourait le site à ce moment-là.

Dans cette séance, vous utiliserez les pourcentages de pollens mesurés à diverses profondeurs pour raconter comment le paysage a évolué au cours du temps, sans a priori : à vous d’identifier les espèces, de comparer les périodes et de proposer des hypothèses pour expliquer les changements observés.

Consignes (Utiliser des outils numériques de traitement de données)

Identifier les espèces A, B, C, D et E en utilisant les photographies des grains de pollen et la clé d’identification. Noter pour chacune le nom de la plante correspondant.
Ouvrir LibreOffice Calc. Copier les données du tableau « Abondance relative des pollens (en %) » et coller dans une nouvelle feuille Calc.
Sélectionner les colonnes Âge, Espèce A, Espèce B, Espèce C, Espèce D, Espèce E.
Aller dans Insertion → Diagramme.
Choisir Diagramme en Zones → Pourcentage empilé.
Dans Plage de données, cocher Première colonne comme étiquette (pour utiliser l’Âge sur l’axe X). Valider.
Observer le graphique obtenu (aires 100 % empilées).
Indiquer la/les espèces végétales majoritaires vers 15 000 ans BP (repérer la valeur la plus proche dans l’axe des âges).
Indiquer la/les espèces végétales majoritaires vers 5 000 ans BP.
À partir du graphique :
- Décrire le paysage vers 15 000 ans.
- Décrire le paysage vers 5 000 ans.
- Proposer une explication aux changements observés entre ces deux périodes.

Ressources

Document 1. Abondance relative des pollens dénombrés aux différentes profondeurs de la tourbière de Francis Lake aux États-Unis.

Document 2. Photographie des pollens observés dans la tourbière de Francis Lake aux États-Unis.

Espèce A

Espèce B

Espèce C

Espèce D

Espèce E

Document 3. Outils d'identification des grains de pollent

Document 4. Espèces majoritaires selon le climat et le milieu.

Quand le climat est froid et sec (fin de la dernière glaciation), le paysage est surtout ouvert : taïga dominées par les graminées (Poaceae), avec des pins (Pinus) résistants au froid. Le bouleau (Betula), espèce pionnière, s’installe vite sur les sols nus après le retrait des glaces ; il peut devenir localement majoritaire au début du réchauffement, avant d’être supplanté.

Quand le climat devient plus doux et humide (Holocène), le paysage se referme en forêts tempérées : les chênes (Quercus) puis les hêtres (Fagus) progressent fortement et deviennent majoritaires. En parallèle, les pins et les graminées reculent, signe de la diminution des milieux ouverts.

Paysage de taïga

Paysage de forêt tempérée

Autoévaluation

Critères à respecter :

J’ai identifié correctement les espèces A, B, C, D et E à partir des photographies et de la clé d’identification, et j’ai noté pour chacune le nom de la plante.
J’ai importé le tableau dans LibreOffice Calc et j’ai créé le diagramme en Zones → Pourcentage empilé, en cochant Première colonne comme étiquette.
J’ai repéré la/les espèces majoritaires vers 15 000 ans BP à partir du graphique.
J’ai repéré la/les espèces majoritaires vers 5 000 ans BP à partir du graphique.
À partir du graphique, j’ai décrit le paysage vers 15 000 ans et vers 5 000 ans, puis j’ai proposé une explication aux changements de biodiversité observés entre ces deux périodes.

Comment se noter :

5 critères respectés → 5/5
4 critères respectés → 4/5
3 critères respectés → 3/5
2 critères respectés → 2/5
1 critère respecté → 1/5

Bilan

8.1 – Les pollens fossiles, témoins des climats passés

Les grains de pollen fossiles renseignent sur les plantes présentes à différentes époques. On observe que :

en périodes froides : pollens de conifères et herbacées dominent,
en périodes tempérées : pollens d’arbres feuillus deviennent plus fréquents.

8.2 – Influence du climat sur la biodiversité végétale

Ces observations montrent que les changements climatiques influencent la composition de la flore : certaines espèces deviennent dominantes, d’autres déclinent ou disparaissent selon les conditions. La biodiversité réagit donc aux variations environnementales.

Découverte de métiers

Palynologue (8 ans après le bac) : étudier les grains de pollen actuels et fossiles ; reconstituer la végétation et les environnements passés ; contribuer à des projets de recherche, d’environnement ou de gestion de sites naturels.
Paléoécologue (8 ans après le bac) : reconstituer les écosystèmes anciens et leur dynamique à partir d’indices (pollens, fossiles, sédiments) ; analyser les réponses des milieux aux variations climatiques ; éclairer les actions de conservation.
Botaniste spécialisé·e en écologie ou conservation (5–8 ans après le bac) : étudier la diversité végétale actuelle ; réaliser des suivis de populations et des plans de gestion ; participer à la restauration écologique et à la protection des habitats.

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