Problématique : Comment peut-on expliquer la biodiversité actuelle et son évolution ?
CHAPITRE A3 : LA BIODIVERSITÉ ET SON EVOLUTION
I- LES ÉCHELLES DE LA BIODIVERSITÉ
TP 7 : Les trois niveaux de la biodiversité
I- LES ÉCHELLES DE LA BIODIVERSITÉ
TP 7 : Les trois niveaux de la biodiversité
Correction :
1)
2)
On voit qu'il y a peu de différences de nucléotides entre ces deux allèles :
-Black-nspots comporte 1164 nucléotides alors que Red-nspots en contient 1157.
-Il n'y a que 41 nucléotides différents entre ces deux allèles. Ce qui donne 96,5% d'identité entre eux.
Chaque différence de nucléotide est due à une mutation qui a eu lieu au cours de l'évolution :
-soit un ajout d'un nucléotide dans l'un des deux allèles : ex : un C en plus en position 5 dans l'allèle Red-nspots.
-soit une disparition : ex : T et A disparait en position 101 et 102 dans l'allèle Red-nspots.
-soit le remplacement d'un nucléotide par un autre : ex : T remplace C en position 88 dans l'allèle Red-nspots.
3)
-Black-nspots comporte 1164 nucléotides alors que Red-nspots en contient 1157.
-Il n'y a que 41 nucléotides différents entre ces deux allèles. Ce qui donne 96,5% d'identité entre eux.
Chaque différence de nucléotide est due à une mutation qui a eu lieu au cours de l'évolution :
-soit un ajout d'un nucléotide dans l'un des deux allèles : ex : un C en plus en position 5 dans l'allèle Red-nspots.
-soit une disparition : ex : T et A disparait en position 101 et 102 dans l'allèle Red-nspots.
-soit le remplacement d'un nucléotide par un autre : ex : T remplace C en position 88 dans l'allèle Red-nspots.
3)
4) Le document 4 montre deux individus d’une même espèce mais très différents : le mâle ne ressemble pas à la femelle.
Or le document 3 indique que les individus d’une même espèce se ressemblent.
Donc la définition de l’espèce n’est pas vraiment suffisante.
Le document 4 montre que le pizzly est un hybride entre deux individus d’espèces différentes : un grizzly et un ours polaire, mais qu’il est fertile.
Or le document 3 indique que seuls des individus d’une même espèce ont une descendance féconde.
Le pizzly contredit donc la définition de l’espèce. L’espèce n’est donc qu’un concept créé par l’Homme.
Bilan du I : La biodiversité désigne la diversité du vivant et son évolution dans ses trois échelles :
-les variations entre les membres d’une même espèce (diversité génétique : différents allèles)
-les différentes espèces
-les différents écosystèmes (= ensemble du milieu de vie et des êtres vivants qui le peuplent) qui composent la biosphère (= ensemble de tous les êtres vivants du globe).
L’espèce est une notion utilisée pour décrire cette biodiversité mais elle n’est qu’un concept créé par l’Homme.
La diversité génétique au sein de chaque espèce repose sur la variabilité de l’ADN. Les différents allèles présents dans une même population proviennent de mutations qui se sont produites au cours des générations.
DÉFINITIONS :
-Échelles de biodiversité : trois niveaux de biodiversité : diversité génétique, des espèces et des écosystèmes.
-Mutation : modification d’un (ou plusieurs) nucléotide de l’ADN qui peut donner un nouvel allèle d’un gène.
II- Les changements de la biodiversité
Or le document 3 indique que les individus d’une même espèce se ressemblent.
Donc la définition de l’espèce n’est pas vraiment suffisante.
Le document 4 montre que le pizzly est un hybride entre deux individus d’espèces différentes : un grizzly et un ours polaire, mais qu’il est fertile.
Or le document 3 indique que seuls des individus d’une même espèce ont une descendance féconde.
Le pizzly contredit donc la définition de l’espèce. L’espèce n’est donc qu’un concept créé par l’Homme.
Bilan du I : La biodiversité désigne la diversité du vivant et son évolution dans ses trois échelles :
-les variations entre les membres d’une même espèce (diversité génétique : différents allèles)
-les différentes espèces
-les différents écosystèmes (= ensemble du milieu de vie et des êtres vivants qui le peuplent) qui composent la biosphère (= ensemble de tous les êtres vivants du globe).
L’espèce est une notion utilisée pour décrire cette biodiversité mais elle n’est qu’un concept créé par l’Homme.
La diversité génétique au sein de chaque espèce repose sur la variabilité de l’ADN. Les différents allèles présents dans une même population proviennent de mutations qui se sont produites au cours des générations.
DÉFINITIONS :
-Échelles de biodiversité : trois niveaux de biodiversité : diversité génétique, des espèces et des écosystèmes.
-Mutation : modification d’un (ou plusieurs) nucléotide de l’ADN qui peut donner un nouvel allèle d’un gène.
II- Les changements de la biodiversité
Cette frise montre des reconstitutions de 5 périodes différentes de l'histoire de la Terre réalisées à partir des fossiles découverts. Le graphique montre 5 crises de la biodiversité.
Graphique qui montre les 5 crises de la biodiversité qui ont eu lieu (taux d'extinction d'espèces très élevé).
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Graphique qui montre la diversification qui suit une crise :
le nombre de familles de mammifères et d'oiseaux augmente considérablement après la crise de -65 Ma.
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Les évènements à l'origine de la crise de la fin du Mésozoïque (ère secondaire) sont la chute d'une météorite dont le cratère a été daté et retrouvé dans le golfe du Mexique ainsi que d'immenses éruptions volcaniques qui ont duré des millions d'années dans le Deccan et dont on a retrouvé l'empilement des coulées de lave.
Cet arbre de parenté ou arbre phylogénétique montre que les oiseaux font partie du groupe des dinosaures. Ce sont les seuls de ce groupe à avoir survécu à la crise de la fin du mésozoïque (ère secondaire).
TP 8 : Des changements de la biodiversité au cours du temps
Correction :
1) Le document 1 montre que des individus de l'espèce Épinoche ont été séparés de ceux qui vivent dans la mer à la suite d'un séisme.
50 ans plus tard, ces individus ne peuvent plus se reproduire avec les autres : on a donc deux espèces différentes.
C'est un exemple d'évolution sur une courte échelle de temps.
2) Le taux d’extinction des oiseaux et mammifères est 14 fois plus élevé que ce qu’il devrait : le taux normal est de 0,2% alors qu’il est de 1,6 pour ces deux groupes.
Ces espèces disparaissent à cause de la destruction de leur habitat, de leur surexploitation, de la présence d’espèces invasives, de la pollution et des maladies.
C’est donc l’Homme qui est responsable de cette 6ème crise de la biodiversité.
Bilan du II : La biodiversité évolue en permanence. Cette évolution s’observe sur de courtes échelles de temps, tant au niveau génétique (nouveaux allèles par mutation) que spécifique (nouvelles espèces).
Les fossiles permettent d’étudier la biodiversité du passé et montrent que l’état actuel de la biodiversité n’est qu’une étape de l’histoire du vivant. Les êtres vivants actuels ne représentent qu’une infime partie des organismes ayant existé depuis le début de la vie.
De nombreux facteurs, dont l’activité humaine, modifient la biodiversité.
Par exemple, les crises biologiques correspondent à une modification importante de la biodiversité (extinctions massives suivies de diversification).
III- Les forces évolutives
TP9 : L’évolution de la biodiversité
Correction :
Hypothèse : Cette diminution de la biodiversité génétique chez les lions du cratère Ngorongoro est due au nombre d’individus qui est faible.
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Voici ce qu'ils peuvent avoir obtenu pour une population de 10 individus :
Population de départ
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Le graphique montre que l'allèle c a disparu à la 5ème génération.
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Population au bout de 10 générations.
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Voici ce qu'ils peuvent avoir obtenu pour une population de 30 individus :
Population de départ
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Le graphique montre que l'allèle a a disparu à la 32ème génération.
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Population au bout de 40 générations.
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Voici ce qu'ils peuvent avoir obtenu pour une population de 50 individus :
Population de départ
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Le graphique montre que l'allèle c a disparu à la 80ème génération.
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Population au bout de 80 générations.
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Conclusion : Moins il y a d’individus dans la population, plus l’allèle disparaît rapidement au cours des générations.
L’hypothèse est validée : la biodiversité est influencée par le nombre d’individus de la population.
Le hasard lors de la reproduction (méiose puis fécondation) fait que seuls certains allèles peuvent être transmis à la génération suivante : c’est la dérive génétique. Dans des petites populations, cette dérive génétique est visible davantage que dans des grandes.
2) Le document 2 montre que l'allèle N est présent chez 99% de la population dans la savane et donne un pelage clair.
Le document 3 montre qu'un léopard doit s'approcher de sa proie sans se faire repérer pour pouvoir la capturer.
Donc un léopard au pelage clair aura plus de proies dans la savane.
Le document 4 montre qu'un animal mieux nourri a un taux de fécondité plus important.
Donc les léopards clairs ont plus de petits dans la savane que les léopards sombres.
Dans la savane, les léopards de forme clairs sont donc avantagés : ils vont transmettre davantage leur allèle N à leurs descendants (les léopards sombres avec l'allèle n se reproduisent moins). Donc la génération suivante aura plus d’allèle N et ainsi de suite de génération en génération.
Ce qui explique les 99% de léopards à l’allèle N dans la savane.
Ce phénomène où un allèle donne un avantage aux individus qui le possèdent est appelé sélection naturelle.
3) Dans ces deux exemples, les individus de l’espèce ont été séparés en deux groupes (isolement géographique).
Chacun des deux groupes évolue de son côté par la dérive génétique, par la sélection naturelle (et d’éventuelles mutations) ce qui aboutit à deux groupes différents au cours des générations.
Si ensuite ils ne peuvent plus se reproduire entre eux, il y a formation de nouvelles espèces : c’est la spéciation.
Bilan du III : - La dérive génétique est une modification de la fréquence des allèles dans une population au cours des générations successives qui est aléatoire (= due au hasard). Lors de la reproduction, le hasard peut faire que seuls certains allèles sont transmis aux descendants. Elle se produit de façon plus rapide lorsque l’effectif de la population est faible.
- La sélection naturelle n’est pas due au hasard : Le milieu de vie et les interactions entre les êtres vivants exerce une pression sur les organismes qui favorise certains individus selon les allèles qu’ils possèdent. Ces individus auront une descendance plus nombreuse que d’autres dans certaines conditions et transmettront donc davantage leurs allèles à la génération suivante.
Toutes les populations se séparent en sous-populations au cours du temps à cause de facteurs environnementaux (séparations géographiques) ou génétiques (mutations conduisant à des incompatibilités et dérives). Les différences s’accumulent par dérive génétique et/ou la sélection naturelle. Si les sous-populations ne peuvent plus se reproduire, elles forment chacune une nouvelle espèce : c’est la spéciation.
IV- La communication interspécifique et la sélection sexuelle
TP10 : La communication entre individus de la même espèce
Correction :
1)
1)
2) Plus les paons ont un nombre d’ocelles élevé dans leur plumage plus ils ont de partenaires sexuels donc ils transmettent davantage l’allèle qui donne une longue queue à la génération suivante. C’est pour cela que les paons ont une longue queue malgré le désavantage qu'elle procure par rapport aux prédateurs.
3) La différence de chant nuptial est responsable de la spéciation des pouillots verdâtres : le message est modifié : les femelles de la population b ne sont pas attirées par les mâles de la population c et inversement.
Les événements qui ont conduit à cette situation sont la dérive génétique, la sélection naturelle et d’éventuelles mutations qui ont pu avoir lieu dans chacune des deux populations.
Les événements qui ont conduit à cette situation sont la dérive génétique, la sélection naturelle et d’éventuelles mutations qui ont pu avoir lieu dans chacune des deux populations.
Bilan du IV : La communication dans le monde vivant consiste en la transmission d’un message entre un organisme émetteur et un organisme récepteur qui peut modifier son comportement en réponse à ce message.
La communication est importante pour des fonctions biologiques comme la nutrition, la reproduction, la défense… Il existe une grande diversité de modalités de communication (biochimique (phéromones…), sonore (cris…), visuelle (couleur, forme…).
La communication entre individus au moment de la reproduction contribue à la sélection naturelle : c’est la sélection sexuelle (sélection majoritairement faite par les femelles).
Des difficultés dans la réception du signal peuvent générer sur le long terme un isolement reproducteur entre organismes de la même espèce et être à l’origine d’un événement de spéciation.
Schéma-bilan :
La communication est importante pour des fonctions biologiques comme la nutrition, la reproduction, la défense… Il existe une grande diversité de modalités de communication (biochimique (phéromones…), sonore (cris…), visuelle (couleur, forme…).
La communication entre individus au moment de la reproduction contribue à la sélection naturelle : c’est la sélection sexuelle (sélection majoritairement faite par les femelles).
Des difficultés dans la réception du signal peuvent générer sur le long terme un isolement reproducteur entre organismes de la même espèce et être à l’origine d’un événement de spéciation.
Schéma-bilan :
