Colon i za t ion

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