Quadrats

As-tu déjà utilisé des quadrats ? Tu as peut-être prélevé des échantillons sur le terrain de jeu de ton école pendant l'une de tes matières scientifiques. Si ce n'est pas le cas, ne t'inquiète pas. Les quadrats sont des cadres (généralement carrés) utilisés pour identifier une zone d'échantillonnage et compter les individus qui s'y trouvent.

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    Bien qu'ils soient appelés quadrats (quad = quatre), ils ne doivent pas nécessairement être carrés (c'est-à-dire avoir quatre côtés égaux). Ils peuvent avoir n'importe quelle forme, à condition que tu puisses calculer leur surface. Mais pour faciliter les choses, la plupart des quadrats sont carrés. Cela t'évite de perdre du temps à faire des calculs complexes alors que tu pourrais être en train d'échantillonner l'environnement !


    Quadrats : Définition

    La définition d'un quadrat est une pièce d'équipement utilisée pour identifier une zone d'échantillonnage et étudier les organismes sessiles qui s'y trouvent.

    Sessile signifie le contraire de mobile, c'est-à-dire qu'il ne bouge pas.

    Les quadrats sont utilisés pour estimer l'abondance et la répartition d'une espèce.

    Il existe trois types de quadrats : les quadrats à cadre, les quadrats à grille et les quadrats à points. Nous reviendrons plus en détail sur ces trois types de quadrats.

    Carrés de grille carrés StudySmarterFig. 1 - Un quadrat à grille mesurant la végétation dans un habitat de dunes de sable. Source : Wikimedia Commons

    Échantillonnage par quadrat

    Les quadrats sont utilisés pour mesurer les facteurs biotiques (composants vivants d'un écosystème). Il existe quatre facteurs biotiques principaux sur lesquels il faut se concentrer :

    • Taille de la population : le nombre d'individus d'une même espèce vivant dans un habitat.

    • Richesse des espèces : nombre d'espèces présentes dans un habitat.

    • Répartition des espèces : comment les espèces sont disposées dans l'espace dans un habitat.

    • Biodiversité : la mesure de la variété et de l'abondance des espèces dans un habitat.

    La mesure des facteurs biotiques d'un écosystème est utile pour la recherche et la surveillance. Associées à des mesures abiotiques, les données peuvent aider à dresser un tableau détaillé d'un écosystème.

    Méthodes d'échantillonnage par quadrats

    Les quadrats peuvent être utilisés pour les trois types d'échantillonnage : aléatoire, systématique et stratifié.

    • L'échantillonnage aléatoire est vraiment impartial ; chaque membre de la population a une chance égale d'être sélectionné. Un générateur de nombres aléatoires est utilisé pour sélectionner les coordonnées du site d'étude où les mesures des quadrats seront prises.
    • Dans l'échantillonnage systématique, les membres de la population sont choisis à intervalles uniformes. Cette méthode garantit la couverture du site d'étude et est particulièrement utile lorsque le site d'étude présente un gradient environnemental. Les emplacements des quadrats sont prédéterminés à l'aide d'une carte ou d'un transect.

    Les transects reviendront plus tard, alors continue de lire.

    • Dans l'échantillonnage stratifié, la population est divisée en groupes connus, puis échantillonnée au hasard au sein de ces groupes. Le nombre de personnes échantillonnées dans chaque groupe est proportionnel à la taille du groupe. Les emplacements des quadrats sont choisis au hasard au sein des groupes.

    Quadrats à cadre, quadrats à grille et quadrats à points

    Étudions les trois types de quadrats. À chacun est associé un calcul utilisé pour évaluer les facteurs biotiques.

    QuadratDescriptionCalculs
    CadreUn cadre carré (généralement 1m2) qui est placé directement sur la végétation. Ils sont généralement fabriqués en plastique, en tuyau PVC, en métal ou en bois. Toutes les espèces se trouvant dans la zone du cadre sont identifiées et comptées. Pourcentage Fréquence
    GrilleSemblable aux quadrats à cadre, mais ils sont subdivisés en carrés (généralement 25 ou 100).Pourcentage de couverture
    PointUn cadre en forme de T, où la barre du T contient 10 longues épingles. Le quadrat est poussé vers le sol. Les différentes plantes touchées par les épingles sont identifiées et comptées.Fréquence locale

    Les quadrats sont utilisés pour l'échantillonnage passif - c'est-à-dire l'échantillonnage sans retirer les organismes de leur habitat naturel. Les organismes sont généralement comptés à la main. Tu peux aussi prendre une photo pour une analyse ultérieure.

    Quadrats et transects

    Un transect est une ligne droite tracée à travers une zone d'échantillonnage. Les transects sont des outils couramment utilisés lors de l'échantillonnage d'un site d'étude qui présente un gradient environnemental.

    Un gradient environnemental est un changement de facteurs abiotiques dans l'espace.

    Les dunes de sable sont un exemple courant d'habitat soumis à un gradient environnemental.

    Les transects sont utilisés pour l'échantillonnage systématique -lorsque les échantillons sont prélevés à des intervalles fixes et réguliers.

    Il existe deux types de transects : les transects continus et les transects interrompus.

    • Sur les transects continus, tu enregistres la végétation sur toute la longueur du transect. Ils fournissent un niveau de détail élevé, mais leur utilisation prend beaucoup de temps. Ils ne conviennent donc qu'aux courtes distances.

    • Sur les transects interrompus, tu enregistres la végétation à intervalles réguliers le long du transect. L'utilisation d'un transect interrompu est beaucoup plus rapide, mais ne fournit pas autant de détails qu'un transect continu.

    Lorsque l'échantillonnage systématique est combiné à des mesures abiotiques, les données peuvent être utilisées pour démontrer la succession écologique. La composition de la communauté varie en fonction des conditions physiques de l'écosystème.

    Quels sont les stades de la succession des dunes de sable ?

    StadeConditions physiquesCommunautés végétales
    Dunes embryonnairesConditions alcalines et salées, exposition au vent et à l'eau de mer.Plantes pionnières éparses, par exemple le sabot et l'herbe de Lyme.
    Dunes jaunesMoins salées, plus stables, surélevées par rapport à la plage.Graminées qui construisent les dunes, par exemple l'ammophile et la fétuque rouge.
    Dunes grisesPlus abritées, le pH du sol diminueCouverture végétale complète, par exemple orchidées et fougères.
    Communauté ClimaxAbritée, avec des sols acides et une forte teneur en humus.Grands arbustes et arbres, par exemple chêne et bruyère.

    Quadrats dunes jaunes StudySmarterFig. 3 - Dunes jaunes à Hayle, en Cornouailles. Source : unsplash.com

    Diagrammes en cerf-volant

    Les diagrammes en cerf-volant permettent de comparer les fréquences le long d'un même transect. Le transect est représenté sur l'axe des abscisses. La fréquence de chaque espèce est indiquée par la largeur du "cerf-volant".

    Évaluer les populations de plantes à l'aide de quadrats

    Lorsque l'on étudie la végétation, il est important de tenir compte de la taille du quadrat. La taille de ton quadrat est généralement liée à la taille de la végétation étudiée. Par exemple :

    • Quadrats de 10 cm x 10 cm : utilisés pour les très petites plantes, par exemple les algues ou les bryophytes.

    • Quadrats de 25 cm x 25 cm : utilisés pour les herbages courts ou d'autres végétaux à croissance lente

    • Quadrats de 50 cm x 50 cm : utilisés pour les herbes longues ou les landes.

    Lorsque l'on étudie une très grande végétation, comme les arbres, il est plus facile de délimiter des parcelles sur le sol à l'aide de rubans à mesurer.

    De plus, lorsque tu planifies ton travail sur le terrain, tu dois prendre en compte le nombre d'échantillons de quadrats que tu prélèveras. Tu dois prendre suffisamment d'échantillons pour minimiser l'effet des anomalies et effectuer des tests statistiques, mais pas trop pour ne pas manquer de temps. Il est recommandé de prélever au minimum 10 échantillons de quadrats pour chaque site d'étude.

    Voyons maintenant les calculs qui sont effectués à partir des données des quadrats. Ces calculs peuvent être utilisés pour déterminer la taille de la population, la richesse des espèces, la répartition des espèces et la biodiversité.

    Fréquence en pourcentage

    Tu peux calculer le pourcentage de fréquence d'une espèce à l'aide des données de ton quadrat cadre.

    Fréquence en pourcentage = (nombre de quadrats contenant l'espèce cible ÷ nombre total de quadrats) x 100

    Par exemple, l'ammophile se trouve dans 3 quadrats sur 20.

    Fréquence en pourcentage = (3 ÷ 20) x 100 = 15 %.

    La fréquence en pourcentage de l'ammophile est de 15 %.

    Pourcentage de couverture

    Tu peux estimer le pourcentage de couverture des différentes espèces à l'aide d'un quadrat quadrillé. Si un carré interne est occupé à plus de la moitié par une espèce, on suppose que l'espèce couvre tout le carré. Les résultats de plusieurs quadrats peuvent être amalgamés et faire l'objet d'une moyenne afin d'obtenir une estimation pour l'ensemble de la zone d'étude.

    Un inconvénient de cette technique est que la couverture des plantes est souvent surestimée ou sous-estimée.

    Fréquence locale

    Tu peux estimer la fréquence locale en utilisant les données d'un quadrat ponctuel.

    Fréquence locale = (nombre d'occurrences d'uneespèce/nombretotal d'épingles) x 100

    Si des mesures ont été prises sur un quadrat de 15 points, cela représente un total de 150 épingles. Disons que 40 épingles ont touché des chardons.

    Fréquence locale = (40 ÷150) x 100 = 26,7 %.

    Utilisation des quadrats

    Prête une attention particulière à cette section - tu en auras peut-être besoin pour planifier tes travaux pratiques, et c'est une question typique de l'examen.

    • Place des mètres ruban à angle droit pour diviser le site d'étude en une grille.

    • Utilise un générateur de nombres aléatoires pour produire des coordonnées à l'intérieur de la grille. Place un quadrat à chaque coordonnée.

    • Utilise une clé pour identifier les espèces présentes dans chaque quadrat.

    • Ensuite, compte le nombre d'individus ou estime le pourcentage de couverture dans chaque quadrat. Si tu es pressé par le temps, prends plutôt des photos de chaque quadrat et fais cette partie plus tard.

    • Inscris tes résultats dans un tableau.

    • Calcule l'abondance moyenne de chaque espèce.

    Avantages et inconvénients des quadrats

    Pesons le pour et le contre de l'échantillonnage par quadrat.

    AvantagesInconvénients
    • Simple à utiliser
    • Matériel abordable
    • Ne nuit pas à l'espèce étudiée
    • Permet une conception simple de l'étude
    • Ne convient pas aux organismes mobiles
    • Peut être physiquement difficile à utiliser
    • Possibilité d'introduire des erreurs : taille incorrecte des quadrats, espacement inapproprié.

    J'espère que cet article t'a apporté des éclaircissements sur les quadrats. Rappelle-toi qu'ils sont utilisés pour identifier une zone d'échantillonnage et étudier les organismes sessiles qui s'y trouvent. Il existe trois types de quadrats : le cadre, la grille et le point. À chacun est associé un calcul permettant d'évaluer les facteurs biotiques.

    Quadrats - Principaux enseignements

    • Un quadrat est un équipement utilisé pour identifier une zone d'échantillonnage et étudier les organismes sessiles qui s'y trouvent.
    • Les quadrats sont utilisés pour mesurer les facteurs biotiques d'un écosystème. Cela est utile pour la recherche et la surveillance. Il existe trois types de méthodes d'échantillonnage : aléatoire, systématique et stratifié.
    • Il existe trois types de quadrats : le cadre, la grille et le point. À chacun est associé un calcul utilisé pour évaluer les facteurs biotiques.
    • Un transect est une ligne droite tracée à travers une erreur d'échantillonnage, généralement utilisée lorsque le site d'étude connaît un gradient environnemental. Les transects sont soit continus, soit interrompus.
    • Lorsque l'on étudie des populations de plantes, il est important de prélever un nombre adéquat d'échantillons en utilisant la bonne taille de quadrat.
    • Il existe trois calculs qui utilisent les données des quadrats : le pourcentage de fréquence, le pourcentage de couverture et la fréquence locale.

    1. Lorna Dawson, Dunes de sable, Institut James Hutton, 2015

    2. Neil Chalmers, The OU Project Guide : Fieldwork and Statistics for Ecological Projects (Travail de terrain et statistiques pour les projets écologiques), 1989.

    Questions fréquemment posées en Quadrats
    Qu'est-ce qu'un quadrat en études environnementales?
    Un quadrat est une parcelle de terrain carrée utilisée pour échantillonner et étudier les plantes et les organismes dans une zone spécifique.
    Comment utilise-t-on un quadrat en forêt?
    Utiliser un quadrat en forêt consiste à marquer une zone carrée et à recenser toutes les espèces végétales présentes dans cette zone pour des études de biodiversité.
    Pourquoi les quadrats sont-ils importants en écologie?
    Les quadrats sont importants parce qu'ils permettent une évaluation précise de la biodiversité et de la densité des espèces dans une zone spécifique.
    Quels sont les avantages de l'utilisation de quadrats?
    Utiliser des quadrats permet de standardiser les échantillonnages, facilite les comparaisons entre différents sites et aide à surveiller les changements écologiques au fil du temps.

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    Choisis 3 organismes que tu pourrais échantillonner à l'aide d'un quadrat.

    Ce type de quadrat est subdivisé en carrés.

    Ce type de quadrat est un simple cadre carré.

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