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L'importance de l'échantillonnage environnemental
Les échantillons et les données provenant de l'environnement naturel peuvent être utilisés comme preuves pour étayer les théories scientifiques. L'échantillonnage permet d'effectuer des analyses statistiques, ce qui est essentiel pour étayer une hypothèse.
L'échantillonnage environnemental peut être utilisé pour identifier des espèces rares ou détecter des microbes nocifs.
L'échantillonnage environnemental doit être considéré comme fiable. Ton rapport d'expérience devra indiquer exactement ce que tu as fait, où et comment.
Types d'échantillonnage environnemental
Lorsqu'on étudie une zone environnementale, on en sait souvent très peu sur le site. Plusieurs approches peuvent être adoptées pour l'échantillonnage ; parfois, plus d'une approche peut être appliquée à la fois. Nous allons explorer trois méthodes d'échantillonnage environnemental: aléatoire, systématique et stratifié.
Échantillonnage aléatoire
L'échantillonnage aléatoire est utilisé lorsque chaque membre d'une population a la même probabilité d'être inclus, comme les marguerites dans un champ non géré.
Il est essentiel de s'assurer que tes échantillons ne sont pas biaisés. Pour ce faire, tu peux utiliser un générateur de nombres aléatoires pour sélectionner les nombres ou utiliser des références de grille.
Supposons que tu évalues le nombre de marguerites dans un champ. Tu effectues 20 mesures sur des quadrats et tu multiplies tes moyennes pour qu'elles correspondent à la superficie totale du champ. Lorsque tu effectues tes mesures, tu es attiré par une partie du champ où il y a beaucoup de marguerites. Tu décides de prendre une mesure à cet endroit. Il s'agit d'un échantillonnage biaisé.
Un échantillonnage biaisé entraîne une surreprésentation ou une sous-représentation de la variable et est mal vu en science.
Échantillonnage systématique
L'échantillonnage systématique est utilisé lorsque la zone d'étude comprend un gradient environnemental, comme un système de dunes de sable. Les transects sont des lignes placées le long du gradient et servent à effectuer des mesures régulières.
L'échantillonnage systématique montre comment un écosystème change le long d'un gradient.
Échantillonnage stratifié
L'échantillonnage stratifié est utilisé lorsque la zone d'échantillonnage peut être subdivisée. Après la division, des observations aléatoires proportionnelles sont prélevées dans chaque sous-section de la population.
Pour mettre cela en contexte, imagine qu'un champ soit couvert à 70 % de ray-grass et à 30 % de trèfle. Pour effectuer un échantillonnage stratifié, prélève 70 % de tes échantillons dans les zones de ray-grass et le reste dans les zones de trèfle.
Techniques d'échantillonnage environnemental
Avant de commencer cette section, passons en revue quelques mesures quantitatives essentielles.
Population d'espèces : groupe d'individus de la même espèce vivant dans une zone.
Richesse des espèces : le nombre d'espèces différentes présentes dans un écosystème.
Répartition des espèces : la façon dont une population est disposée dans l'espace.
Biodiversité : la variété de la vie dans un écosystème.
La connaissance de ces mesures quantitatives t'aidera à réaliser des échantillonnages environnementaux de manière efficace.
Quadrats
Lesquadrats sont utilisés pour évaluer la couverture et la fréquence de la végétation sur un site d'étude. Ils peuvent être utilisés dans le cadre d'un échantillonnage aléatoire, systématique et stratifié. Il en existe deux types : les quadrats àcadre et les quadratsà point.
Les quadrats peuvent être utilisés pour mesurer les facteurs biotiques liés à la taille de la population, à la richesse des espèces, à la répartition des espèces et à la biodiversité.
Lesfacteurs biotiques sont tous les organismes vivants qui ont un effet sur l'écosystème.
Lors de l'échantillonnage à l'aide d'un quadrat, il est essentiel de connaître la répartition des espèces. Une distribution plus clairsemée nécessite un quadrat de plus grande taille.
Pour en savoir plus, consulte notre article sur les quadrats !
Transects
Lestransects sont des lignes tracées sur le sol. Soit le transect est continu, où les observations sont faites en permanence, soit il est interrompu, où les mesures sont faites à intervalles réguliers. Les transects sont fréquemment utilisés dans l'échantillonnage systématique.
Listes d'espèces et échelle ACFOR
ACFOR signifie : abondant, commun, fréquent, occasionnel et rare.
Leslistes d'espèces et l'échelle ACFOR peuvent être utilisées pour déterminer la présence et l'abondance de différentes espèces. Il est essentiel de comprendre la richesse des espèces et la biodiversité.
Mesurer les taxons animaux dans et sur le sol
Il existe deux méthodes principales pour mesurer les invertébrés dans le sol : les pièges à fosse et les entonnoirs de Tüllgreen.
Lespièges à fosse sont de petits récipients enfoncés dans le sol dans lesquels tombent les invertébrés qui courent ou rampent.
Avant d'installer des pièges à fosse, il est essentiel de connaître la répartition des espèces.
Lesentonnoirs Tüllgreen sont utilisés pour extraire les invertébrés des échantillons de sol en laboratoire. L'échantillon est placé dans un entonnoir au-dessus d'un disque perforé, et l'ensemble du dispositif est placé sous une ampoule électrique. L'augmentation de la température et l'effet de séchage encouragent les invertébrés à se déplacer vers le bas à travers le disque perforé dans un récipient de collecte situé en dessous.
L'une ou l'autre méthode peut être employée pour mesurer les facteurs biotiques liés à la taille de la population, à la richesse des espèces, à la répartition des espèces et à la biodiversité des taxons animaux à la surface du sol et dans le sol.
Mesurer les taxons animaux sur les feuilles
Les invertébrés vivant sur les feuilles peuvent voler, ils doivent donc être collectés avec des méthodes différentes.
Lesfilets de balayage sont des filets robustes utilisés pour perturber la végétation non ligneuse. Le filet est déplacé dans un mouvement en forme de huit.
Lesplateaux de battage sont des feuilles blanches placées sur le sol sous les branches de la végétation ligneuse. Un bâton solide est utilisé pour secouer les branches afin que les invertébrés tombent sur la feuille.
L'une ou l'autre méthode peut être employée pour mesurer les facteurs biotiques liés à la taille de la population, à la richesse des espèces, à la répartition des espèces et à la biodiversité des taxons animaux sur le feuillage et des invertébrés volants.
Méthode de marquage, de relâchement et de recapture
Deséchantillons d'invertébrés ou de petits mammifères sont prélevés dans la population, comptés, puis marqués.
Plus tard, undeuxième échantillon est prélevé. Le nombre total d'individus, et le nombre total d'individus marqués, sont enregistrés.
L' indice de Lincoln est l'équation utilisée pour estimer la taille de la population.
L'indice de Lincoln est une formule utilisée pour estimer la taille des populations animales à partir de deux séries indépendantes de cas observés.
La méthode de marquage, de relâchement et de recapture repose sur plusieurs hypothèses, telles que le mélange aléatoire et l'absence de migration.
Méthodes d'échantillonnage aquatique
Lestechniques d'échantillonnage aquatique comprennent l'utilisation d'un filet de bassin. Le filet est utilisé pour agiter l' eau, déloger les invertébrés, puis se termine par un mouvement d'écopage pour recueillir les animaux dans le filet.
Si le lit du plan d'eau est pierreux ou sablonneux, tu peux utiliser l'échantillonnage par coups de pied . perturber légèrement le lit avec ton talon pour déloger les organismes benthiques, tels que les palourdes, les huîtres, les vers, etc.
Lesorganismes benthiques constituent une communauté complexe d'habitants des profondeurs.
Lesplus gros invertébrés peuvent être collectés à l'aide d'un échantillonneur surber (un filet qui repose sur l'eau). L'échantillonneur est placé en aval, de sorte que l'eau qui coule dirige les macroinvertébrés vers un filet de collecte.
Les méthodes basées sur les filets permettent d'évaluer la biodiversité, la richesse des espèces et la taille des populations.
Lemilieu de colonisation est une substance artificielle placée dans un habitat aquatique pour évaluer le taux de colonisation par différents organismes. Une gamme de matériaux doit être utilisée pour fournir des surfaces supplémentaires. Le milieu de colonisation est placé dans l'habitat aquatique et évalué régulièrement.
Cette méthode peut être utilisée pour déterminer larépartition des espèces et labiodiversité .
Facteurs abiotiques
Lesfacteurs abiotiques sont des composants non vivants des écosystèmes.
Les facteurs abiotiques d'un écosystème peuvent affecter la biodiversité et la répartition des espèces. De nombreuses espèces sont adaptées à certaines conditions abiotiques et ne peuvent pas survivre ailleurs. La mesure des facteurs abiotiques indique donc les conditions de vie des organismes dans l'habitat.
Les facteurs abiotiques comprennent la température, le pH, l'humidité, l'intensité de la lumière et le type de sol.
Ces facteurs peuvent également être mesurés dans les écosystèmes d'eau douce. Les principaux facteurs sont :
- la température (qui influe sur le métabolisme)
- La vitesse (influence la croissance)
- Le pH (affecte les espèces présentes)
- La concentration d'oxygène (affecte les espèces présentes)
- Les nutriments (influent sur la biodiversité)
- Lumière (détermine la production primaire)
- Substrat (influence la croissance et la structure de la communauté)
Méthodes d'échantillonnage environnemental du sol
Le sol joue un rôle essentiel dans le fonctionnement des écosystèmes. Il fournit des environnements et des nutriments aux plantes, filtre l' eau, prévient les inondations, favorise la biodiversité et stocke le carbone.
Lesol est le niveau le plus élevé de la croûte terrestre, composé de matière organique, de minéraux, de gaz et d'eau.
L'étude du sol et de ses facteurs édaphiques est essentielle pour comprendre les écosystèmes.
Lesfacteurs éd aphiques sont les propriétés du sol qui affectent les organismes vivant dans l'environnement du sol.
Lamesure des facteurs édaphiques aide les scientifiques à comprendre la structure des écosystèmes et les impacts du changement climatique.
Les facteurs édaphiques comprennent la température du sol, la teneur en eau, le pH, la structure du sol et la salinité.
Échantillonnage sur place
L'échantillonnage du sol peut se faire sur site ou hors site. Les méthodes d'échantillonnage sur site sont utilisées pour voir comment le sol interagit avec son environnement physique.
Taux d'infiltration du sol
Un taux d'infiltration rapide du sol est souhaitable pour la croissance des plantes.
Utilise un maillet pour frapper un tube d'infiltration dans le sol jusqu'à ce qu'il forme un joint.
Verse de l'eau dans le tube jusqu'à ce qu'elle atteigne un niveau standardisé.
Utilise un chronomètre pour noter le temps nécessaire à l'infiltration de l'eau.
Si nécessaire, ajoute de l'eau pour atteindre le niveau normalisé.
Le temps d'infiltration dépend de la composition et du compactage du sol.
Échantillonnage hors site
Lesméthodes hors site sont utilisées lorsque le sol doit être pesé ou analysé de près. Pour les techniques suivantes, les échantillons de sol sont prélevés à l'aide d'une truelle... et avec l'autorisation du propriétaire du terrain !
Le pH du sol
Le pH du sol peut limiter les plantes et les micro-organismes présents.
- Le pH du sol peut être mesuré à l'aide d'une sonde numérique portative.
- Ou bien, place un peu de terre dans un tube à essai. Ajoute du sulfate de baryum, de l'eau distillée et une solution d'indicateur.
- Le pH modifie la composition de la communauté.
Texture du sol
La texture du sol influence les plantes qui peuvent y pousser.
- La texture du sol est mesurée par les différentes proportions de sable, de limon et d'argile.
- Cela affecte le compactage et la composition de la communauté.
Teneur en eau du sol
Un taux d'humidité élevé dans le sol est souhaitable pour la croissance des plantes.
- Pèse un échantillon de sol frais, laisse-le sécher, puis pèse-le à nouveau.
- La différence entre les deux masses est la teneur en eau du sol, qui peut être exprimée en pourcentage.
- Tu peux sécher l'échantillon de sol à l'aide d'un four à 105°C ou le laisser sécher toute la nuit.
Teneur en humus
La teneur en humus du sol influence la fertilité des plantes.
L'humus est la matière organique sombre du sol, composée de matières végétales et animales en décomposition.
Pèse un échantillon de sol sec, brûle l'humus qu'il contient, puis pèse-le à nouveau.
La différence entre les deux masses est la teneur en humus, qui peut être exprimée en pourcentage
La façon la plus simple de brûler l'humus est d'utiliser un four ou un bec Bunsen.
Échantillonnage microbiologique de l'environnement
L'échantillonnage microbiologique dans l'environnement permet de localiser et d'identifier les populations microbiennes. Cela peut s'avérer essentiel pour la recherche environnementale ou même pour enquêter sur les épidémies.
L'échantillonnage microbiologique environnemental est complexe, mais les principales techniques d'échantillonnage sont résumées ici.
| MÉTHODE | COMMENT ÇA MARCHE | AVANTAGES | INCONVÉNIENTS |
| Méthode de rinçage du coton-tige | Un coton-tige est trempé dans un neutralisant et frotté contre la zone à tester. Le coton-tige est replacé dans le neutralisateur. 1ml du milieu est acquis et plaqué sur une boîte de Pétri. De l'agar est ajouté pour le dénombrement. | Cette méthode convient aux petits sites d'échantillonnage ou aux zones irrégulières avec des fissures et des crevasses. | Le nombre de micro-organismes peut être altéré dans le neutralisateur si le temps entre le prélèvement et l'ensemencement est trop long. |
| Méthode du rinçage | La surface est immergée dans un liquide stérile puis agitée pour détacher les micro-organismes. | Cette méthode est plus exacte et plus précise que la méthode de l'écouvillon car toute la surface est échantillonnée.La méthode du rinçage est la plus précise pour dénombrer les micro-organismes viables. | Le contaminant peut ne pas être soluble. Il pourrait également se retrouver piégé dans l'équipement. |
| Méthode par contact avec la gélose | Une plaque est délicatement placée sur des surfaces sélectionnées pour acquérir des échantillons, puis incubée. | Cette méthode est la méthode d'échantillonnage la plus simple et la plus pratique. Elle peut montrer une croissance continue lorsque le comptage discret est trop difficile. | Cette méthode ne convient pas aux surfaces inégales. |
| Méthode d'ensemencement direct de la gélose en surface | De la gélose stérile est pipetée sur la zone d'étude, étalée uniformément, puis incubée dans une chambre à forte humidité. Après incubation, les cercles de gélose sont inondés d'une solution aqueuse de coloration et laissés à température ambiante avant d'être comptés. | Cette méthode est la meilleure pour dénombrer les particules contenant des micro-organismes viables. | Une gélose relativement chaude peut tuer certains contaminants et faire oublier de petites colonies. |
Ledénombrement est la liste complète et ordonnée des éléments.
Méthodes d'échantillonnage environnemental - Principaux enseignements
L'échantillonnage environnemental est essentiel car il nous aide à étudier l'environnement. L'échantillonnage doit être fiable.
Il existe trois types d'échantillonnage : aléatoire, systématique et stratifié.
Les techniques d'échantillonnage environnemental comprennent les quadrats, les transects, les listes d'espèces, l'échelle ACFOR, les méthodes de marquage/relâchement/recapture et la mesure des facteurs abiotiques.
Le sol joue un rôle crucial dans le fonctionnement de l'écosystème. Le taux d'infiltration du sol peut être mesuré sur place, tandis que le pH, la teneur en humus, l'humidité et la composition du sol peuvent être étudiés hors site.
L'échantillonnage microbiologique est un domaine complexe. Différentes méthodes d'échantillonnage sont adaptées à d'autres conditions d'échantillonnage.
1. AQA, spécification des sciences de l'environnement. 2017
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3. Chunlong Zhang, Principes fondamentaux de l'échantillonnage et de l'analyse de l'environnement, 2007.
4. Dr Stefano Panzeri, Scholarpedia, 2008
5. Conseil des études sur le terrain, L'échantillonnage - les bases, 2022.
6. Robert Angelotti, A Direct Surface Agar Plate Laboratory Method for Quantitatively Detecting Bacterial Contamination on Non-Porous Surfaces, 1958 ( Méthode de laboratoire par plaque d'agar de surface directe pour la détection quantitative de la contamination bactérienne sur les surfaces non poreuses ).
7. The Royal Society, Lastructure des sols et ses avantages : An evidence synthesis, 2020
8. Sagar Aryal, Technique de la plaque de coulée - procédure, avantages, limites, 2019.
9. Somayeh Ramandi, Évaluation des procédures d'échantillonnage par écouvillonnage et rinçage et détermination du taux de récupération dans la validation du nettoyage en tenant compte de diverses surfaces, de la quantité et de la nature des résidus et des contaminants, 2020.
10. Viroxy Labs, Surface de surveillance environnementale, 2022
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