LA BIODIVERSITÉ ET SA MODIFICATION 1) Évolution des

SVT
Terminale S
chapitre 1
P.BUISSON
lycée MOUNIER
LA BIODIVERSITÉ ET SA MODIFICATION
Dans ce chapitre, il s’agit de comprendre les mécanismes qui expliquent les variations de la diversité génétique et phénotypi que des populations au cours du
temps. Ce chapitre a donc pour objectif de montrer de manière simple les mécanismes de l’évolution des populations, c’est-à-dire comment l’environnement ou
le hasard vont modifier les populations. Ce sera le premier paragraphe.
Cette diversité au sein d’une population peut parfois être à l’origine d’une spéciation, alors que les modifications de l’environnement pourront être à l’origine de
la disparition d’espèces. Cela sera notre deuxième paragraphe.
rappel définition biodiversité vue en seconde :
La biodiversité, étymologiquement « diversité du vivant », peut s’envisager à trois niveaux différents :
– À grande échelle, la biodiversité correspond à la diversité des écosystèmes.
Il existe de très nombreux écosystèmes différents présents sur Terre.
– La biodiversité correspond à la diversité des espèces présentes dans un écosystème donné.
C’est par exemple la variété des espèces présentes dans un écosystème forestier.
– À plus petite échelle, il existe une diversité génétique.
Dans une espèce, de nombreux gènes présentent plusieurs versions ou allèles.
La biodiversité se modifie sous l’effet de nombreux facteurs.
Ainsi, la biodiversité n’a pas toujours été celle que nous observons aujourd’hui. Les espèces actuelles représentent une infime partie du total
des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie il y a plus de 3,5 milliards d’années.
La biodiversité actuelle est donc le résultat de plus de 3 milliards d’années d’évolution au cours desquelles des espèces sont apparus et
d’autres ont disparus.
1) Évolution des populations
Étude de 4 exemples (consigne : question page 58) : docs 1 et 2 p 56/57, doc 1 p 58, doc 2 p 59, doc 3 p 59
Conseils d’exploitation et corrigé → voir fiches pages 2 et 3
La diversité des populations change au cours des générations sous l’effet :
- de la pression du milieu ( prédateurs, climat, pollution, etc …) → voir définition sélection naturelle (p 64)
- de la concurrence entre les êtres vivants (pour la nourriture, sélection sexuelle)
- du hasard → voir définition de la dérive génétique (p 67).
L'évolution est la transformation des populations qui résulte des différences de survie et du nombre de descendants.
2) La spéciation
La diversité du vivant est en partie décrite comme une diversité d'espèces.
La définition de l'espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés qui permettent d'apprécier le caractère plus ou
moins distinct de deux populations, et d’ailleurs le concept d'espèce s'est modifié au cours de l'histoire de la biologie.
→ fiche de travail « comment définir une espèce ? » page 4
→ corrigé page 5
La biodiversité des espèces changeant au cours de l’évolution, on peut se poser la question des mécanismes d’apparition ou de
disparition des espèces.
→ voir la fiche d’interview de G. Lecointre page 6
→ illustration par les deux exemples des docs 1 et 2 p 62/63
doc1 : exemple de spéciation par changement d’habitat, chaque espèce exploitant une niche écologique différente.
doc 2 : mécanisme de spéciation par séparation géographique. (montre aussi définition d’espèce applicable à une
population que durant un laps de temps)
Une espèce supplémentaire est définie si un nouvel ensemble s'individualise :
- par isolement géographique (causes climatiques ou tectoniques)
- par migration
- par isolement reproductif (à cause de mutations rendant impossible la reproduction avec le reste de la population)
Après la séparation la dérive génétique modifie différemment chaque population.
On peut donc donner une définition « génétique » de l’espèce :
Une espèce est une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations.
Remarque : comme une espèce provient toujours de l’isolement d’individus, on ne peut pas vraiment dire qu’une espèce « nait »
mais qu’elle provient d’une autre.
Mais une population d'individus identifiée comme constituant une espèce n'est définie que durant un laps de temps fini.
→ exemples du Dodo et des Mammifères du doc 3 p 63
→ exemples de la disparition des barrières géographiques du doc 2 p 63 (si les hybrides sont fertiles cela donne une nouvelle
espèce rassemblant les anciennes).
On dit qu'une espèce disparaît si l'ensemble des individus concernés disparaît (doc 3 p 63) ou cesse d'être isolé
génétiquement (doc 2 p 63).
→ lecture : article du Monde « nous sommes tous des mutants » page 6
SVT
Terminale S
P.BUISSON
lycée MOUNIER
Aides pour l’étude des documents pages 58/59
Document 1 :
• Identifiez les paramètres qui varient dans le milieu et ses incidences sur les graines.
• Identifiez les variations observées au sein de la population de pinsons.
• Identifiez dans le texte le lien entre des caractéristiques des pinsons et les caractéristiques des graines.
• Indiquez alors l’aspect des individus qui survivront à la sécheresse.
• En déduire l’aspect des descendants compte tenu des informations fournies sur les individus qui pourront se
reproduire.
• En vous rappelant de ce que vous savez de la sélection naturelle, proposez un modèle expliquant la variation de la
hauteur du bec chez le Pinson des Galápagos.
Document 2 :
• Identifiez le paramètre qui varie expérimentalement ici.
• Comparez les résultats à l’expérience témoin. N’oubliez pas les barres d’incertitude pour ne pas fausser les
interprétations.
• Conclure sur l’importance du paramètre étudié sur la capacité de reproduction chez cet oiseau.
Document 3 :
• Indiquez dans un premier temps que l’allèle étudié ne confère ni avantage ni inconvénient aux individus qui le
portent.
• Décrivez brièvement les variations de fréquence de l’allèle dans quelques populations représentatives au fil des
générations.
• Identifiez s’il existe un paramètre qui diffère entre ces populations.
• À l’aide de vos acquis de seconde sur la dérive génétique, conclure sur l’origine des différences dans la fréquence
de l’allèle étudié entre les populations.
SVT
Terminale S
P.BUISSON
lycée MOUNIER
→ exemple de la phalène du bouleau
1. La forme carbonaria pourrait résulter soit d’une mutation spontanée, soit d’une mutation induite par un agent
mutagène, présent dans les polluants par exemple.
2. Les formes carbonaria survivent mieux dans les bois des régions industrielles alors que les formes claires survivent
mieux dans les régions rurales non polluées. Les formes claires sont davantage mangées dans les régions
industrielles. Or dans ces régions les bouleaux sont sombres, ce qui permet aux formes carbonaria de mieux se
dissimuler des prédateurs, au contraire des formes typica. Le raisonnement est inverse pour les formes carbonaria
dans les zones claires.
Conclusion : la survie différentielle des formes sombres ou claires s’explique par le fait que la forme qui peut
le mieux se dissimuler aux prédateurs est celle qui a le plus de chance de survivre, donc de se reproduire et
de transmettre ses allèles → sélection naturelle
(3. D’après la modélisation, si la prédation était le seul facteur expliquant la fréquence des formes carbonaria dans les régions, la
fréquence devrait diminuer brutalement et devenir nulle (ou quasiment) à partir de 15 km autour de Liverpool. Or les résultats des
échantillonnages ne correspondent pas au modèle, ce qui montre que d’autres paramètres influent.)
(4. En 1830, alors qu’il n’y avait aucune pollution car les industries n’existaient pas, il n’existe aucune forme carbonaria. En 1950,
les formes carbonaria sont très répandues dans les régions industrialisées, et quasiment absents ailleurs. Le seul facteur ayant
varié étant l’environnement (apparition des industries), on a une première corrélation entre modification de l’environnement et
modification des populations de papillons. Suite à la politique de désindustrialisation, le pourcentage de formes carbonaria diminue
rapidement dans la population de papillons et cela aussi bien à Manchester qu’au Michigan.
Ces résultats ayant été observés pour d’autres papillons dans des conditions environnementales comparables, on en déduit que
les modifications de l’environnement sont bien à l’origine des modifications des populations.)
→ exemple du pinson des Galapagos
Le document présente les variations de quelques paramètres des Pinsons et des graines des Galápagos entre 1975
et 1978. La sécheresse de 1977 entraîne une moindre abondance des graines (de 1 000 à 300 g/m²). Ces graines
sont en outre très dures. D’après le texte, la hauteur du bec des oiseaux est proportionnelle à sa capacité à se nourrir
de graines dures. Ceci montre que les pinsons à « gros bec » pourront mieux se nourrir que les autres durant cette
période de sécheresse.
Suite à la sécheresse, on observe une diminution de la taille de la population de pinsons et une augmentation de la
hauteur du bec parmi les survivants et les nouvelles générations. Or le texte indique que ce caractère est
transmissible à la descendance. Ainsi, lors de la sécheresse, seuls les animaux ayant le bec le plus haut ont plus de
facilité de se nourrir des graines dures, les autres ont péri, ce qui explique la réduction de la population. Ceux qui ont
pu se reproduire possédaient un bec haut, caractère héritable qu’ils ont transmis à leur descendance. Ces nouveaux
pinsons étaient encore avantagés pour se nourrir, ce qui fait qu’ils ont pu mieux se nourrir et ont eu une probabilité
plus grande de se reproduire et de transmettre ainsi cette forme du caractère à leur descendance.
Conclusion : ce document montre que la transformation des populations résulte d’une survie différentielle
entre les individus suite à une modification du milieu (pression de sélection) et d’une concurrence entre les
êtres vivants pour l’alimentation.
→ exemple de l’Euplecte
Le document présente le résultat d’une série d’expériences sur l’Euplecte à longue queue. Les oiseaux de départ
visitent le même nombre de nid, ils not donc eu le même nombre de partenaires et se sont reproduits avec le même
succès. Après manipulation de la longueur du plumage de la queue, les mâles ayant des plumes rallongées ont un
meilleur succès reproducteur que les individus témoins ou que ceux qui ont eu des plumes raccourcies. Ainsi, la taille
des plumes de la queue augmente la probabilité d’un individu de se reproduire.
Conclusion : la concurrence entre les êtres vivants pour la reproduction est un facteur qui explique la
modification des populations au cours du temps. → sélection sexuelle
Remarque : bien comprendre la différence entre sélection naturelle et sélection sexuelle.
Un long plumage est un handicap pour la survie des individus qui sont des proies, le plumage devrait donc
être le plus court possible. Or c’est l’inverse car les femelles sont davantage attirées par les mâles qui
possèdent un long plumage. Les deux contraintes jouent de manière opposée sur le caractère, la taille
observée pouvant être interprétée comme un compromis entre les deux pressions de sélection.
→ exemple de la couleur des yeux de la Drosophile
Le document présente le suivi d’un allèle qui ne confère ni avantage ni inconvénient à des drosophiles. Ces résultats
montrent que suivant la population, l’allèle peut se maintenir à une fréquence voisine de la fréquence initiale,
disparaître complètement ou au contraire devenir le seul allèle présent dans la population. Les résultats sont très
différents suivant les populations. Or, il n’y a aucune différence entre ces populations dans les conditions initiales et
elles sont élevées dans le même environnement. La seule explication possible à ces variations est le fait du hasard
lors des brassages génétiques.
Conclusion : la diversité des populations change au fil des générations sous l’effet du hasard.
SVT
Terminale S
P.BUISSON
lycée MOUNIER
Comment définir une espèce ?
1) Voici deux définitions possibles de l’espèce ; l’une est une définition « biologique », l’autre une définition « typologique ».
Indiquez pour chacune d’elles le qualificatif qui lui correspond.
Définition ………………………………………..
Un individu appartient à une espèce s’il
ressemble au « type » de l’espèce = individu
placé dans la collection d’un musée.
Définition ………………………………………..
Deux individus sont de la même espèce s’ils
peuvent se reproduire entre eux et avoir une
descendance fertile.
2) Voici quelques citations de scientifiques célèbres. Indiquez si leurs points de vue correspondent à une des définitions ci-dessus
et si oui laquelle.
« Je donne le nom d’espèce à toute collection d’individus,
qui pendant une longue durée, se ressemblent tellement
par toutes les parties composées entre elles, que ces
individus ne présentent que de petites différences
accidentelles »
Jean-Baptiste de Monet, chevalier de Lamarck (1744-1829)
3) Si les points de vue diffèrent c’est que les deux définitions reposent sur des critères ayant à la fois des avantages et des
inconvénients. Remplissez le tableau suivant avec les termes choisis dans la liste suivante :
cohérente avec la théorie de l’évolution, interfécondité, parfois difficilement compatible avec la diversité des individus, facile à
utiliser dans la plupart des cas, ressemblance, non testable sur les fossiles et la plupart des espèces actuelles (élevage impossible
par exemple)
définition typologique
définition biologique
Critère
Avantage
Inconvénient
4) Pour illustrer la difficulté à appliquer l’une ou l’autre des deux définitions, prenez le cas du chou et du navet (doc 2 p 61) et le
cas des 3 populations de Chrysoperles du doc 3 p 61. Pour chacun des deux cas appliquer successivement les deux définitions
pour déterminer s’il s’agit d’une même espèce ou pas.
selon définition typologique
rappel critère
Chou et Navet
3 populations de
Chrysoperles
selon définition biologique
SVT
Terminale S
P.BUISSON
lycée MOUNIER
Comment définir une espèce ?
1) Voici deux définitions possibles de l’espèce ; l’une est une définition « biologique », l’autre une définition « typologique ».
Indiquez pour chacune d’elles le qualificatif qui lui correspond.
Définition …TYPOLOGIQUE……………..
Définition ……BIOLOGIQUE………………..
Un individu appartient à une espèce s’il
Deux individus sont de la même espèce s’ils
ressemble au « type » de l’espèce = individu
peuvent se reproduire entre eux et avoir une
placé dans la collection d’un musée.
descendance fertile.
2) Voici quelques citations de scientifiques célèbres. Indiquez si leurs points de vue correspondent à une des définitions ci-dessus
et si oui laquelle.
« Je donne le nom d’espèce à toute collection d’individus,
qui pendant une longue durée, se ressemblent tellement
par toutes les parties composées entre elles, que ces
individus ne présentent que de petites différences
accidentelles »
Jean-Baptiste de Monet, chevalier de Lamarck (1744-1829)
3) Si les points de vue diffèrent c’est que les deux définitions reposent sur des critères ayant à la fois des avantages et des inconvénients.
Remplissez le tableau suivant avec les termes choisis dans la liste suivante :
cohérente avec la théorie de l’évolution, interfécondité, parfois difficilement compatible avec la diversité des individus, facile à utiliser dans la
plupart des cas, ressemblance, non testable sur les fossiles et la plupart des espèces actuelles (élevage impossible par exemple)
définition typologique
définition biologique
Critère
ressemblance
interfécondité
Avantage
facile à utiliser dans la plupart des cas
cohérente avec la théorie de l’évolution
Inconvénient
parfois difficilement compatible avec la diversité
des individus
non testable sur les fossiles et la plupart des
espèces actuelles (élevage impossible par exemple)
4) Pour illustrer la difficulté à appliquer l’une ou l’autre des deux définitions, prenez le cas des céréales blé et seigle du doc 2 p 61
et le cas des 3 populations de Chrysoperles du doc 3 p 61. Pour chacun des deux cas appliquer successivement les deux définitions
pour déterminer s’il s’agit d’une même espèce ou pas.
selon définition typologique
selon définition biologique
rappel critère
ressemblance
interfécondité
Chou et Navet
2 espèces (ne se ressemblent pas)
1 espèce (hybride = Colza qui est fertile)
1 espèce (morphologiquement identiques)
3 espèces (non interfécondes)
3 populations de
Chrysoperles
SVT
Terminale S
P.BUISSON
lycée MOUNIER
Belin TS 2012