Colon i za t ion Le jeu de la colonisation de l'île Daphné de l'archipel des Galapagos Les îles Galapagos sont des îles volcaniques situées au large de l'Équateur dans le Pacifique. Pour que ce genre d'îles soit colonisé par des êtres vivants, il faut qu'ils arrivent du continent ce qui se fait très lentement ici car les iles sont très éloignées. Deux espèces végétales principales se sont installées sur l'île Daphné: une espèce de cactus (cactus opuntia) produisant de petites graines et une plante à fleurs (trilubus) qui produit de grosses graines. Un peu plus tard deux espèces de pinsons sont arrivées: le pinson fauvette (certhidea olivacea) à bec long et fin typiquement insectivore et le Geospize à bec moyen typiquement granivore chez qui l'on observe d'importantes variations de la taille et de la largeur du bec que l'on désignera par « moy+ » mangeant de grosses graines, « moy- » qui mangent de petites graines et « moy » mangeant aussi bien des grosses que des petites graines. On considérera qu'il n'y a aucune hybridation (mélange) entre les différentes espèces de pinsons car la reproduction des pinsons est très liée au chant qui est spécifique selon le patrimoine génétique des pinsons (donc leur type). Les pinsons de Darwin: http://fr.wikipedia.org/wiki/Pinson_de_Darwin Les pinsons de Darwin (connus aussi sous le nom de pinsons des Galápagos) sont 13 ou 14 espèces différentes mais apparentées que Charles Darwin a récoltées en recensant la faune sur les îles Galápagos durant son voyage sur l'HMS Beagle. Treize espèces résident sur les îles Galápagos et une sur les îles Cocos. Bien que ces oiseaux aient joué un grand rôle dans la conception de la théorie darwinienne de l'évolution par la sélection naturelle, Darwin, durant son voyage autour du monde à bord de l'HMS Beagle, n'avait pas conscience de leur importance. On suppose souvent que c'est la découverte de ces oiseaux dans l'archipel des Galapágos qui inspira la théorie de l'évolution à Darwin mais ce n'est pas tout à fait exact : ce n'est qu'à son retour à la suite de nombreux échanges scientifiques que Darwin s'apercevra de l'intérêt que présentent ces multiples espèces d'oiseaux pour comprendre les phénomènes de spéciation et d'évolution par sélection naturelle. L'expression "pinsons de Darwin" est d'abord apparue en 1936 mais elle fut véritablement popularisée en 1947 à travers les écrits de David Lack. C ol on ization Le Jeu Nous sommes en 1980, l'île Daphné a été colonisée par des cactus et des trilububus 16 couples de pinsons arrivent sur l'île: 4 couples de pinsons fauvettes, et 12 de Géospize à bec moyen (4 couples de chaque forme). But du jeu: Déterminer l'évolution de la population de pinsons sur l'ile de Daphné Détermination des effectifs d'une nouvelle génération Nombre d’anciens couples restant en vie Indicateur de survie Nombre de Sources de nourriture Compétiteurs pour ces nouveaux couples mangeable ressources donnés par la reproduction Diviser le nombre de 1 source = +2 1 compétiteur = -2 couples actuel par 2 2 sources = +4 2 compétiteurs = -4 (à arrondir au chiffre Aucune source = -4 Absence de supérieur si besoin) Lancer le dé compétiteurs = +4 Évènement Piochez une « carte événement » au hasard et modifiez l'indicateur de populations en fonction de ses indications (ajoutez ce qui est indiqué à l'IS) survie des Feuille de jeu Pinsons fauvette Moy + Moy Moy - 4 4 4 4 Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Pinsons à gros bec Évènement = Effectif Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif ... Évènement = Effectif Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Évènement = Effectif Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Indicateur de survie Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif Effectif C olo n ization C a r te s é v è n e m e n ts Colonisation par Géospiza magnirostris (2 couples) (Géospize à gros bec) Ce pinson se nourrit uniquement de grosses graines. Il pèse deux fois le poids d'un Géospize à bec moyen et lui vole donc très facilement sa nourriture !! Cette nouvelle variété fait maintenant partie de la population de votre île ! Il va falloir suivre aussi maintenant son évolution... Points de compétition: -3 pour les autres mangeurs de grosses graines Sécheresse !!! Cette année est catastrophique ! Le phénomène El nino prive les Galapagos de leur pluie habituelle !! C'est la sécheresse !!! Une catastrophe pour le trilubus qui disparaît rapidement... Points de ressources: -3 pour les mangeurs de grosses graines Colonisation de l'île par le pourpier Cette plante rampante produit de petites graines en abondance. Points de ressources: +3 pour les mangeurs de petites graines Maladie du cactus Un champignon parasite vient de s'implanter sur l'île !!!! La plupart des cactus meurent !... Points de ressources: -3 pour les mangeurs de petites graines Une hygrométrie parfaite pour le trilubus Cette année a été magnifique pour le trilubus, une température idéale, une hygrométrie parfaite... Le trilubus se développe à grande vitesse !!! Points de ressources: +2 pour les mangeurs de grosses garines C ol on ization I n t e r p r é t a t io n Les espèces: On considère que l'on a 3 espèces: le pinson fauvette, le Géospize à bec moyen et le Géospize à gros bec. Il y a les différentes formes du Géospize à gros bec ( « moy+ », « moy- » et « moy ») pour évoquer la variabilité au sein d'une espèce. Sélection naturelle: Disponibilité d'une ressource: Illustration avec la présence ou non d'une ressource mangeable. L'importance du facteur favorisant ou handicapant est évoquée avec les « évènements » dont l'importance est variable et peut venir renforcer ou créer un désavantage ou un avantage. Compétition pour une ressource: La compétition existe ici entre deux espèces ou deux formes d'une même espèce (Géospize à bec moyen) sur la consommation d'une ressource. Dérive génétique: Elle est observable lors de l'étape 1 au sein de la population de Géospizes à bec moyen puisque les indicateurs de survie sont à « 0 » pour les trois formes. L'évolution est donc totalement aléatoire. Spéciation: En fonction de l'évolution de leur ile, certains groupes devraient avoir seulement une forme de Géospize à bec moyen. Le lien entre l'isolement géographique, l'isolement génétique donc l'arrêt des hybridations par reproduction (chants trop différents) mène à l'apparition d'espèces distinctes. Dans le cas des pinsons, l'isolement géographique n'est même pas nécessaire puisque le chant varie directement avec les caractères des individus, avec le temps, des individus avec une taille de bec trop différente ne se reproduiront plus ensemble. Crise biologique: Lorsque la pression de sélection générale devient trop forte (accumulation de facteurs négatifs + populations restreintes), plusieurs espèces peuvent disparaître à la fois. La disparition de deux ou trois formes de Géospizes peut être extrapolée à de nombreuses autres espèces. Bilan du jeu: Une évolution des population au hasard quand il n'y a pas de pression sélective extérieure, ensuite des avantages ou des désavantages se dessinent mais ils ne sont que temporaires... Les changements observés n'ont pas de sens ! Il n'y a aucun finalisme !!! Une population ne risque pas l'extinction quand elle possède une importante diversité génétique donc une variabilité des individus. C'est tout l'intérêt de la biodiversité génétique au sein d'une espèce. C ol on ization Informationscompl ément aires L'évolution des pinsons se poursuit en temps réel! Les pinsons des Galapagos étudiés par Charles Darwin il y a plus d'un siècle montrent des signes d'évolution. Les becs de ces oiseaux continuent de présenter des changements de leur forme, une adaptation au manque de nourriture et à la compétition avec de nouvelles espèces. Ces modifications se seraient produites dans un intervalle de deux décennies. Cette modification de phénotype serait la première observée en temps réel dans la nature selon les biologistes de l'université de Princeton qui étudie le cas du Géospize à bec moyen et du Géospize à gros bec sur l'île de Daphné aux Galapagos. Le Géospize à bec moyen intéresse les scientifiques depuis Charles Darwin en 1831, la grande diversité des formes de bec étant remarquable chez cette espèce. En 1982, le Géospize à gros bec s'est installé sur Daphné. Avec un poids de 30 grammes, il est presque deux fois plus gros que le Géospize à bec moyen et a facilement pris l'avantage pour s'approprier les graines de Tribulus, leur source principale de nourriture. Ces graines étaient alors présentes en grande quantité sur l'île, mais le problème a commencé en 2003 après une sécheresse qui a provoqué une compétition entre ces espèces. En 2004, il y avait environ 150 Géospizes à gros bec et 235 Géospizes à bec moyen, qui ont rapidement épuisé les réserves de graines. Près de 137 Géospizes à gros bec furent victimes de la disette, ainsi que 152 Géospizes à bec moyen. Parmi les Géospizes à bec moyen, ceux possédant un gros bec étaient les plus mal lotis et seuls 13% survécurent, ramenant la taille moyenne des becs à sa limite inférieure: avant la sécheresse la longueur moyenne était de 11,2 mm, en 2005 10,6 mm, soit 5% de baisse. La hauteur du bec diminua aussi de 9,4 mm à 8,6 mm en moyenne. La pression de la sélection aurait ainsi favorisé les petits becs, mieux adaptés aux petites graines de cactus. Les époux Grant, les successeurs de Darwin les Grant ont décrit les mécanismes par lesquels différentes populations de pinsons des Galapagos peuvent être isolées du point de vue reproducteur et évoluer ainsi en nouvelles espèces. Ils ont découvert que lorsqu'elles choisissent un compagnon, les femelles des pinsons des Galapagos distinguent les mâles sur la base de leur chant. Le chant lui-même et la préférence pour un certain type de chant sont transmis des parents aux petits au moyen de l'apprentissage. Les chants sont transmis comme un héritage culturel de père en fils. Ce processus garantit que les femelles ne s'accouplent qu'avec des mâles ayant le même background génétique, ce qui favorise un isolement reproducteur entre les groupes, préalable essentiel pour la spéciation. Un ancêtre unique Selon l'étude "On the Origin of Darwin's Finches" d'Akie Sato, Herbert Tichy, Colm O'hUigin, Peter R. Grant, B. Rosemary Grant et Jan Klein, les pinsons des Galápagos auraient un ancêtre commun qui aurait atteint l'archipel à partir de l'Amérique centrale ou du Sud. Des descendants de cet ancêtre sur l'archipel auraient ensuite colonisé les îles Cocos pour donner naissance au Géospize olive (Pinaroloxias inornata). Les chercheurs ont analysé les séquences de deux segments d'ADN mitochondrial et deux marqueurs nucléaires pour identifier le groupe d'espèces le plus proche des pinsons de Darwin. Dans ce but, ils ont étudié les séquences génétiques de 28 espèces représentatives des principaux groupes de la famille des Fringilles, de deux espèces ne faisant pas partie de cette famille, et de 13 espèces de géospizes. En outre, ils ont pris en compte les séquences d'ADN mitochondrial de 180 autres espèces de Fringilles pour essayer de décrire au mieux l'historique de cette grande famille en Amérique centrale et du Sud. L'étude a identifié le genre Tiaris, et en particulier le Sporophile obscure (Tiaris obscura) comme étant l'espèce la plus proche des pinsons de Darwin parmi les espèces étudiées. Ces derniers ont ainsi divergé du groupe Tiaris après que les différentes espèces de ce groupe aient divergé entre elles. La divergence et la dispersion du groupe Tiaris ont débuté dans le Golf du mexique et dans les îles des Antilles, puis se sont poursuivies en Amérique centrale et du Sud, d'où les ancêtres des pinsons de Darwin ont colonisé les Galápagos il y a environ 2,3 millions d'années, à une période d'intenses bouleversements climatiques associés à la fermeture de l'Isthme du Panama et à la progression de la glaciation du Pleistocène. Diverses espèces aux becs différents sont apparues par la suite dans les différentes îles, résultat d'une adaptation aux conditions écologiques locales par un mécanisme de sélection naturelle. http://www.ornithomedia.com/magazine/mag_art441_3.htm