TraAM - Atelier éco-indicateurs pour montrer un changement climatique publié le 10/06/2021  - mis à jour le 16/06/2021

 Article de synthèse générale du projet

Extrait du programme

Partie "enjeux planétaires contemporains" / Thème "Les climats de la Terre : comprendre le passé pour agir aujourd’hui et demain"
Chapeau du programme : "L’objectif de ce thème est de s’approprier les outils nécessaires pour appréhender les enjeux climatiques contemporains en établissant des comparaisons avec différents exemples de variations climatiques passées. Il s’agit en particulier de comprendre que les méthodes d’étude et les mécanismes expliquant les variations constatées peuvent être de natures différentes."

Matériels nécessaires

• photographies de dents avec échelles lisibles
• logiciel tableur/past
• logiciel Mesurim2 avec tutoriel :
  Tutoriel Mesurim2 (PDF de 2.7 Mo)

Compétences travaillées

• proposer des hypothèses pour résoudre un problème
• utiliser des instruments de mesure et des techniques de collecte
• interpréter des résultats et en tirer des conclusions
• identifier et choisir les outils pour garder trace de ses recherches
• utiliser des logiciels d’acquisition de données, de simulation et des bases de données.

Compétences du CRCN

• domaine 1 : informations et données : gérer des données / traiter des données
• domaine 2 : communication et collaboration : collaborer
• domaine 3 : création de contenus : développer des documents multimédias / adapter des documents à leur finalité
• domaine 5 : environnement et numérique : évoluer dans un environnement numérique

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Scénario

• formulation d’hypothèses par les élèves : (réinvestissement des notions vues dans les séances précédentes : certaines espèces fossiles sont caractéristiques d’environnements glaciaires (Mammouths) ou tropicaux (fougères arborescentes)...)
• question : Quels indicateurs peuvent révéler des variations plus fines du climat ?
• formulation d’hypothèses

Nous allons ici utiliser les vraies données d’un paléontologue qui travaille sur des dents fossiles.

• formulation d’hypothèses sur le lien entre dents et climats

 Présentation de Gildas Merceron, Paléontologue

Documents utiles :

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Travail à réaliser par les élèves à partir de la base de données :

• base de données sur les micro-usures :
  Ces données ne pouvant être mesurées par les élèves, on leur fournit une base de données déjà renseignée.
  Les élèves disposent de l’indice textural de microstructure qui couple les données de complexité et d’anisotropie déterminées pour 125 individus, datés soit du Vallésien, soit du Turolien, dans deux régions : la Catalogne et les Balkans.
  L’objectif est de traiter ces données à l’aide d’un tableur de façon à mettre en évidence les variations de ce paramètre en Europe au niveau de cette limite temporelle. Un simple calcul de moyenne par groupe pourra permettre de dégager des tendances.

• base de données sur les méso-usures :
  Pour les données de méso-usure, les élèves vont devoir réaliser les mesures (à l’aide de Mesurim2 en ligne) sur des photos d’un grand nombre de molaires d’Hipparion afin de déterminer le degré d’usure des cuspides.
  Les données étant nombreuses, on répartira les mesures entre les élèves et les résultats seront mis en commun sur un fichier collaboratif. On pourra éventuellement ne laisser que quelques mesures à réaliser pour compléter la base de données.
  Il pourra être intéressant de commencer par les faire tous travailler sur la même dent pour montrer les écarts de mesures obtenus et renforcer la notion d’avoir recours à des valeurs statistiques pour plus de fiabilité.
  De la même manière que pour les données de micro-usure, les élèves devront ensuite traiter ces données à l’aide d’un tableur de façon à mettre en évidence les variations de la méso-usure en Europe au niveau de cette limite temporelle (Calculer les moyennes par groupes d’individus.)

Remarque : le fichier est complet, les lignes colorées en jaune sont à évider pour laisser les élèves les compléter grâce à leurs mesures.

Dans les deux cas, il sera nécessaire de les faire réfléchir sur la significativité statistique des différences obtenues, cette partie statistique étant indissociable du travail du chercheur. Le test de Student pourra alors être mis en œuvre.
Un rapprochement avec le collègue de mathématiques pourra être envisagé afin d’approfondir l’exploitation des données (écart-type, variance, intervalle de confiance…)
Ce test peut être effectué en ligne à l’aide de l’outil Biosta TGC - Statistiques en ligne ou bien en utilisant la fonction du tableur.
Ce test permet de calculer une valeur appelée p. Plus la valeur de p est petite, plus la probabilité que les différences calculées soient significatives est grande. On admet en général une valeur limite de 0,05 , c’est-à-dire que lorsque p<0.05, on peut considérer les différences comme significatives.

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Interprétation des données :

• Résultats du calcul des moyennes de micro-usure par régions et par périodes

Régions	Vallésien	Turolien
Catalogne	-0,048	1,094
Balkans	-0,407	0,306

Dans les deux régions, on constate une tendance à l’augmentation de l’indice de micro-usure, ce qui tend à montrer une consommation d’aliments plus abrasifs de type graminées.

• Résultats du calcul des moyennes de méso-usure par régions et par périodes

Régions	Vallésien	Turolien
Catalogne	0,214	0,181
Balkans	0,147	0,157

Les résultats ne varient pas dans le même sens entre l’Europe de l’Est et de l’Ouest. La diminution du relief dentaire en Espagne indique une usure plus prononcée au Turolien, ce qui indique des individus au régime alimentaire de type paisseur de graminées, donc un milieu plus ouvert.
Mais les variations dans les Balkans semblent indiquer une évolution contraire, avec une diminution de la méso-usure et donc un milieu plus fermé avec une alimentation davantage constituée de feuillages et un régime brouteur.

Ces deux résultats peuvent paraître contradictoires.
Mais : Il convient de rappeler que méso et micro-usure renseignent sur des échelles temporelles différentes (de l’ordre de quelques mois pour la méso-usure contre quelques jours ou semaines pour la micro-usure.). Les deux paramètres peuvent donc varier de façon différente.
Les tests de fiabilité des différences indiquent que les différences observées dans les Balkans ne sont pas significatives, pour la méso comme pour la micro-usure.
On peut constater un changement de régime alimentaire chez les hipparions de Catalogne il y a 8,7Ma à la limite Vallésien/Turolien. Les signaux montrent une transition vers une alimentation plus abrasive, donc à base de graminées, caractéristique d’un environnement plus ouvert qu’auparavant. Ce changement peut s’interpréter comme une transition vers un climat plus sec en Europe de l’Ouest, défavorable aux Grands singes et potentiellement responsable de leur déclin.
En revanche, l’absence de changements significatifs dans les Balkans ne met pas en évidence de changement majeur à cette période en Europe de l’Est. [Dans cette région, les changements ont eu lieu plus tardivement autour de 7.2 millions d’années, soit plus de 1 million d’années après la transition Vallésien/Turolien. (Bohme et al. 2017, Kostopoulos 2009, Rey et al. 2013),]

D’autres études paléontologiques ont confirmé des variations dans les paléo-précipitations importantes en Europe de l’Ouest à cette période. Ces paléo-précipitations ont été établies sur la base du pourcentage d’amphibiens récoltés dans les registres fossiles et corrélés avec les précipitations annuelles. Ces données pourront être montrées aux élèves pour élargir la discussion et montrer comment des données d’origines très différentes peuvent converger et permettre d’étayer des hypothèses.

Pour aller plus loin...

 Recherche menées par l’équipe de Gildas Merceron