C’est en se basant sur ce constat que les scientifiques ont bâti des indices biologiques. Ils répondent à des normes (cahier des charges précis) et permettent de comparer les résultats en minimisant au maximum les effets liés à la personne qui réalise l’observation, à l’hydroécorégion, etc. Les différents indices permettent d’appréhender le « bon état écologique » des eaux de surface<sup>4</sup>.
Ces indices ne permettent toutefois que de faire un diagnostic de l’état de dégradation de la biodiversité des milieux aquatiques, en mesurant les effets à relativement long terme de pressions chroniques. Ils permettent, par l’ampleur des effets sur l’abondance et la richesse, de quantifier l’intensité de cette pression. Par le maillage territorial, ils permettent d’identifier approximativement la localisation de cette pression. Cependant, d’autres outils sont nécessaires pour parvenir à anticiper, ou tout du moins à agir précocement, dès que les premiers effets d’une perturbation sont mesurables. Pour cela, des indicateurs à l’échelle moléculaire (expression des gènes) ou physiologique (modification de la reproduction par exemple) sont en cours de développement.
Les différents groupes utilisés sont les suivants<sup>5</sup> :
*Les diatomées (algues qui présentent une enveloppe externe en silice (sable), avec l’indice IBD2007<sup>6</sup> ;
*Les macrophytes (plantes aquatiques visibles à l’œil nue), avec l’indice IBMR<sup>7</sup> ;
*Les poissons, avec l’indice IPR+<sup>8</sup> ;
*Les macro-invertébrés, avec l’indice I<sub>2</sub>M<sub>2</sub><sup>9</sup>.
Ces différents indices servent en routine et sont utilisés dans toutes l’Europe. +
'''Conclusion'''
Pour finir, ce jeu peut également servir à faire émerger des stratégies face à la machine, comme prendre des risques qui paraîtraient illogiques contre un humain, afin d'explorer des scénarios dans lesquels l'IA n'a pas encore appris.
On peut également s'interroger sur la méthode pédagogique ou d'apprentissage à adopter, puisqu’au lieu de « punir » en enlevant la perle indésirable, on pourrait aussi bien « récompenser » en ajoutant par exemple une perle de même couleur à chaque coup gagnant de l'IA. Ce procédé a d’ailleurs un avantage puisque s’il permet d’améliorer les performances de l’IA d’un point de vue statistique, il laisse toujours une opportunité au joueur humain de gagner. +
En répondant à des questions et en relevant des défis, les joueurs prennent conscience de la complexité des interactions naturelles, mais aussi de l’impact des activités humaines sur le cycle de l’eau, la qualité des milieux et la survie des espèces. Les cartes "événements", intégrées au jeu, permettent d’aborder concrètement les effets du changement climatique sur le bassin versant et d’appréhender les solutions possibles à mettre en œuvre pour y faire face : restauration des zones humides, aménagement du territoire, préservation des cours d’eau, gestion durable de l’eau, etc.
Ce jeu vise ainsi à renforcer la compréhension globale du fonctionnement d’un bassin versant tout en encourageant une réflexion active sur les leviers d’action disponibles pour préserver ces espaces essentiels à la vie. +
Les espèces vivantes ne choisissent pas de changer en fonction des changements de leur environnement. Elles évoluent et donc changent en permanence sous l'effet de mutations génétiques, qui sont des modifications aléatoires et involontaires, pouvant entrainer des modifications de l'apparence, du comportement, de la taille des individus.
La hasard fait que certaines de ces modifications peuvent parfois avantager les individus qui en sont porteurs, comme ici en les rendant plus difficiles à distinguer pour leurs prédateurs. Les individus porteurs de cette modifications auront alors plus de chances de survivre et/ou de se reproduire et donc de transmettre cette modification à leur descendance, ce qui la rendra plus fréquente chez cette espèce. Au contraire, l'absence de mutation ou des mutations peuvent parfois représenter un désavantage pour les individus qui en sont porteurs, qui auront tendance à décliner voire à disparaitre chez l'espèce concernée. Sur une plus longue échelle, ces mécanismes de sélection naturelle sont aussi à l'origine de l'apparition de nouvelles espèces. +
Lorsque l'on entend un son il se passe la chose inverse: le son produit qui fait vibrer l'air se propage dans l'espace environnant, arrive jusqu'à notre tympan de notre oreille. Notre tympan, qui est lui aussi une membrane, se met à vibrer et grâce à d'autres organes présents dans notre oreille, cette vibration est interprétée comme un son. +
La question de la production de protéines est importante. Il faut en effet actuellement 5 tonnes de protéines végétales pour produire 1 tonne de protéines animales à destination des humains. Les idées ne manquent pas : insectes, algues, développement des plantations de légumineuses... Lesquelles seront les plus respectueuses de l'équité sociale ? +
Pour évaluer l’impact environnemental des transports, le ‘'''kilomètre alimentaire'''’ permet de calculer la quantité de CO<sub>2</sub> émise pour transporter une tonne d’aliments sur un kilomètre.
Le bateau est le moyen de transport qui émet le moins de CO<sub>2</sub>, de 15 à 30 grammes par tonne au kilomètre ; il est suivi par le train, la voiture, puis par le camion. L’avion a le plus fort impact, puisqu’il émet de 570 à 1580 grammes par tonne au kilomètre.
Nous pouvons également, par exemple, nous intéresser à la '''consommation d'eau''' dite "'''virtuelle'''" pour les aliments que nous consommons. En effet, nous “mangeons”, “portons” et « utilisons » plus d’eau que nous en buvons. Les objets et aliments de notre quotidien ont ainsi une empreinte eau : la quantité totale d’eau douce utilisée pour leur création, transformation et transport. +
On remarque que les éponges, même si elles sont bien essorées, contiennent encore de l’eau ? C’est la même chose pour le sol. Il a une capacité à retenir de l’eau. Pour un sol, la quantité d’eau qu’il peut absorber entre le moment où il est sec et le moment où il sature (il ne peut pas contenir plus d’eau) est appelée « réserve utile ». C’est la quantité d’eau qui peut en être facilement extraite, par les racines des plantes par exemple. Celle-ci est mesurée en millimètres de hauteur d’eau, comme la pluie. Elle varie principalement selon le type de sol (graviers, sable, terre argileuse).
Si un sol est privé d'eau pendant une longue période, il peut perdre ses réserves d'eau. C'était le cas de l'éponge toute sèche. Les pores qui retenaient l'eau se rétractent et sa structure se modifie. On observe parfois des fissures qui témoigne de son assèchement. Lorsque c'est le cas, l'eau a du mal à se frayer un chemin, le coefficient de ruissellement augmente alors fortement.
Lorsqu’une éponge est gorgée d’eau (dès le début ou après quelques instants d’arrosage) elle n’est plus capable d’en absorber. Son coefficient de ruissellement monte alors jusqu’à 100% (toute l’eau ruisselle) ! C'est la même chose pour le sol, si la pluie est trop intense ou dure trop longtemps, il finira par saturer.
Nos éponges ont des coefficients de ruissellement très différents selon leur état.
De la même façon, l’inclinaison ou le relief du sol peut influer fortement sur le ruissellement. Il est possible de tester cela facilement chez soi : l’eau s'écoule très rapidement sur les surfaces qui ne sont pas horizontales. Un sol en pente a un coefficient de ruissellement bien supérieur à celui d'un sol horizontal de même surface . Au contraire, si un sol comporte des bosses et des creux, ceux-ci vont ralentir l’écoulement de l’eau et l’aider à s’infiltrer. +
Pour définir l'isolation d'un matériau on utilise plusieurs grandeurs :
- la conductivité thermique ''lambda'' (W/m.°C) caractérise la capacité d'un matériau à transmettre la chaleur par conduction. Plus lambda est petit, plus le matériau est isolant. (les laines isolantes ont typiquement un lambda autour de 0,04 W/m.°C, la mousse PU allant jusqu'à 0,02)
- la résistance thermique ''R'' (en m<sup>2</sup>.°C/W) donne la capacité d'une paroi d'une certaine épaisseur à résister au transfert de chaleur ''R=e/lambda''.
Ainsi, plus un mur est épais, plus il est isolant. Ou, pur une épaisseur donnée, plus le matériau utilisé a un lambda petit, plus le mur est isolant.
- le coéfficient de transmission calorifique ''U'' (en W/m<sup>2</sup>.°C) est l'inverse de ''R'' et représente la capacité d'une paroi d'une épaisseur donnée à laisser passer la chaleur. Plus ''U'' est petit, plus la paroi est isolante.
Par exemple un mur en ossature bois et bottes de paille peut avoir un U=0,18 W/m<sup>2</sup>.°C soir un R=0,45 m<sup>2</sup>.°C/W
Un mur en pierre de 60 cm d'épaisseur (cela dépend de la pierre) a un U=3 W/m<sup>2</sup>.°C soit un R=0,45 m<sup>2</sup>.°C/W
Un double vitrage 4-16-4 à gaz argon a un U autour de 1,3 W/m<sup>2</sup>.°C +
Plongé dans l'eau, l’œuf subit deux forces, le poids et la poussée d’Archimède. Dans l'eau douce, l’œuf coule, cela signifie qu'il est plus dense que l'eau mais aussi que son poids est supérieur à la poussée d’Archimède.<br /> '''La poussée d'Archimède est une force qui s'oppose au poids. Elle s'applique sur les objets placés dans un fluide, comme l'eau.'''<br />Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte. L'eau devient alors plus dense que l’œuf, et l’œuf se met à flotter.<br /><br />Présentation et schéma des trois cas :<br /><br />* Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :<br /><div class="annotatedImageDiv" typeof="Image" data-resource="Fichier:Loeuf qui flotte Archimede coule.jpg" data-sourceimage="https://www.wikidebrouillard.org/images/2/2b/Loeuf_qui_flotte_Archimede_coule.jpg"><span ><div class="center"><div class="floatnone"><a href="/wiki/Fichier:Loeuf_qui_flotte_Archimede_coule.jpg" class="image"><img alt="Loeuf qui flotte Archimede coule.jpg" src="/images/2/2b/Loeuf_qui_flotte_Archimede_coule.jpg" width="488" height="400" data-file-width="488" data-file-height="400" /></a></div></div></span></div><br /><br /><br />L’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.<br /><br />* Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.<br /><div class="annotatedImageDiv" typeof="Image" data-resource="Fichier:Loeuf qui flotte Archimede flotte.jpg" data-sourceimage="https://www.wikidebrouillard.org/images/7/7b/Loeuf_qui_flotte_Archimede_flotte.jpg"><span ><div class="center"><div class="floatnone"><a href="/wiki/Fichier:Loeuf_qui_flotte_Archimede_flotte.jpg" class="image"><img alt="Loeuf qui flotte Archimede flotte.jpg" src="/images/7/7b/Loeuf_qui_flotte_Archimede_flotte.jpg" width="398" height="354" data-file-width="398" data-file-height="354" /></a></div></div></span></div><br /><br /><br />L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal. Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont la masse volumique varie en fonction de la quantité de sel. La densité de l’œuf est inférieure à la densité de l'eau salée dans le cas présent.<br /><br />* Troisième cas : l’œuf reste en sustentation (il reste entre deux eaux) dans la solution :<br /><div class="annotatedImageDiv" typeof="Image" data-resource="Fichier:L oeuf qui flotte en sustentation.jpg" data-sourceimage="https://www.wikidebrouillard.org/images/a/a1/L_oeuf_qui_flotte_en_sustentation.jpg"><span ><div class="center"><div class="floatnone"><a href="/wiki/Fichier:L_oeuf_qui_flotte_en_sustentation.jpg" class="image"><img alt="L oeuf qui flotte en sustentation.jpg" src="/images/a/a1/L_oeuf_qui_flotte_en_sustentation.jpg" width="435" height="332" data-file-width="435" data-file-height="332" /></a></div></div></span></div><br /><br /><br />La densité de l’œuf est égale à la densité de l'eau salée dans le cas présent.
Quand l’œuf est posé directement sur une surface lisse, son centre de gravité le fait rouler sur le côté. Mais lorsqu’il repose sur des grains de sel, ceux-ci agissent comme de petits cales, empêchant l’œuf de basculer. C’est un principe similaire à celui d’un trépied : avec trois points d’appui, un objet devient beaucoup plus stable. +
L'énergie de départ est le vent. On souffle sur l'hélice. L'hélice tourne et fait tourner l'axe du générateur, l'énergie du vent est alors transformée en énergie mécanique. Le moteur est utilisé comme une dynamo : il transforme cette énergie mécanique en énergie électrique en générant un courant qui traverse les fils électriques reliés à la diode. Celle-ci peut alors s'allumer si elle est connectée dans le bon sens du courant.
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Pour évaporer l'eau, on la porte à ébullition. C'est la température à partir de laquelle l'eau passe sous sa forme gazeuse. Pourtant dans la nature l'eau atteint rarement les 100°C et on constate de l'évaporation ! En réalité, le vent facilite grandement ce phénomène, notamment quand l'air est sec. [1]
Dans le cas où un composé peut s'évaporer et se retrouver dans l'atmosphère, on dit qu’il est volatil. Les polluants volatils peuvent être très compliqués à traiter car selon la météo, ils peuvent s'échapper et apparaitre à d'autres endroit.
Lorsque les polluants ne peuvent pas s'évaporer, leur concentration va augmenter. Le simulateur suivant permet de s'amuser avec les concentrations pour comprendre le phénomène :
https://www.phychiers.fr/concentrations/ +
Ici on a un réseau alimentaire très simplifié. En réalité les animaux ne se nourrissent pas en une fois.
Par ailleurs, dans l'environnement on retrouve des facteurs de bioaccumulation bien supérieurs à ceux-ci, allant jusqu'à 100 000 voir 1 million chez les organismes filtreurs ! +
Nous retrouvons cette réaction lors de la fabrication du pain. La farine contient un sucre (l'amidon) sur lequel les levures agissent, ce qui produit des bulles (de dioxyde de carbone) qui font gonfler la pâte. Les nombreuses alvéoles dans la mie de pain sont constituées par le gaz produit et emprisonné dans la pâte. Quant aux levures, elles sont dégradées pendant la cuisson.
La levure de boulanger permet donc dans la tiédeur du four de faire gonfler le pain et les brioches. Dans d’autres conditions, elle permet la fermentation alcoolique. +
Le dioxygène qui se trouve dans l’air est une molécule indispensable à notre vie, mais elle est très oxydante. L’exposition du corps à l’oxygène et au soleil est à la base de réactions chimiques qui vont fabriquer des produits toxiques, appelés radicaux libres. Ils attaquent à leur tour les cellules des êtres vivants, qui s'oxydent. Les réactions d’oxydation sont nécessaires à la vie mais elles peuvent également provoquer des maladies et jouent un rôle dans le vieillissement.
Les plantes et les animaux produisent de nombreuses substances qui les protègent des radicaux libres. Ce sont les « antioxydants », qui jouent le rôle d'une barrière chimique contre l'oxydation. Nous retrouvons entre autre la vitamine C, contenue naturellement dans le jus de citron. Les végétaux, fortement exposés aux rayons du soleil et en contact permanent avec l'oxygène, sont les aliments qui nous apportent le plus d’antioxydants.
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Les macroalgues (les algues non microscopiques) sont des végétaux photosynthétiques. Lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil, elles réalisent la photosynthèse : elles transforment le dioxyde de carbone et l'eau en sucre (glucose) et en oxygène. Pour cela elles utilisent l'énergie lumineuse qu'elles captent grâce à leurs pigments photosynthétiques. Selon les espèces, les algues possèdent différents pigments dont les plus connus sont les pigments verts, appartenant au groupe des chlorophylles. Chaque type de pigment absorbe une partie du spectre lumineux et renvoie les couleurs qu'il n'utilise pas et que nous pouvons voir (les pigments verts renvoient le vert, etc). Toutes les algues possèdent des pigments verts, mais chez les algues brunes et rouges des pigments supplémentaires masquent en partie la couleur verte.
En détruisant ces pigments supplémentaires avec de l'eau bouillante, on révèle la présence des pigments verts chez toutes les algues. On peut ensuite plonger les différentes algues dans un bain d’alcool à 90°, ce qui détruit les pigments chlorophylliens verts. On obtient alors des algues translucides, puisque tous leurs pigments ont été éliminés. +
L'eau est un élément chimique dit : ''thermodynamique''. C'est à dire qu'il est soumis au changement lorsque qu'il subit un changement de température.
L'eau est connue sous 3 différents états : la glace, le liquide, la vapeur.
Lors du passage de l'un à l'autre de ces états, les molécules qui composent l'eau vont s'agiter, s'agglomérer... à cause du changement de température.
La dilatation de l'eau ne s'effectue pas uniquement à cause de la chaleur.
Elle s'effectue également lorsque l'eau passe de l'état liquide à l'état solide (glace). En effet, l'eau à l'état solide prend également plus de place que dans un état liquide.
<br/> +
Dans les écosystèmes, les espèces peuvent être regroupées par traits fonctionnels.
Par exemple, pour des plantes, on peut regrouper l’ensemble des espèces ayant le même type racinaire au sein d’un premier trait, puis regrouper les espèces ayant des surfaces de feuilles équivalentes au sein d’un deuxième trait, etc.
Pour les macro-invertébrés, un trait peut être le régime alimentaire, comme nous l’avons vu dans cette fiche. Un insecte (Plécoptère) et un crustacé (Gammare) peuvent être présents dans le même groupe (déchiqueteur par exemple) pour cette caractéristique. Un autre trait peut être l’habitat utilisé (végétaux, cailloux, sable…). Le plécoptère et le gammare peuvent différer de ce point de vue là, le premier vivant plutôt sur des cailloux, le second dans les végétaux. Ils mangent donc la même chose, mais pas au même endroit dans la rivière !
La même espèce peut être regroupée avec des espèces différentes dans des traits différents, en fonction de la caractéristique de celle-ci qui sera considérée.
Une fois les traits renseignés pour les différentes espèces, il est possible d’avoir une image des différents processus ayant lieu dans un écosystème, comme la capacité à dégrader la litière (les feuilles mortes des arbres), la capacité d’une prairie à aller chercher les éléments nutritifs en profondeur, etc.
Cette pratique scientifique se nomme l’écologie fonctionnelle.
Ici, deux notions entrent en jeu :
- La '''diversité spécifique''' représente le nombre d’espèces présentes dans un milieu donné ;
- La '''diversité fonctionnelle''' peut être définie comme la diversité des traits fonctionnels, ces traits étant des composantes du phénotype des organismes qui influencent des processus écosystémiques.
Dans un écosystème, les espèces vont assurer des fonctions qui sont similaires (par exemple plusieurs espèces dégradent la litière) mais chaque espèce va réaliser cette fonction de façon un peu différente.
Plus la diversité spécifique est importante et plus la diversité fonctionnelle l’est aussi, plus les processus sont stables et pérennes. Lorsqu'advient une perturbation, certaines espèces seront capables d’y faire face et si certaines disparaissent, la redondance fonctionnelle fait que les processus vont pouvoir continuer à avoir lieu. Ce phénomène constitue donc aussi, entre autres, le moteur de la résilience des écosystèmes.
Dans les écosystèmes peu diversifiés, la moindre perturbation peut avoir des conséquences importantes sur les processus écosystémiques.