La copie est présentée avec soin

Thème 1 : La Terre dans l'unives, la vie et l'évolution du vivant : une planète habitée
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2nde 2011-2012
Thème 1 : La Terre dans l'unives, la vie et l'évolution du vivant : une planète habitée
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Correction du TP8 : Biodiversité et Evolution
Constat :
Constat : L'évolution des espèces est la conséquence de changements environnementaux et des
modifications de l'information génétique.
Un caractère donné est codé par un .gène.Celui-ci peut exister en différentes versions qu'on appelle
les .allèles.
Problème : Quels sont les mécanismes évolutifs permettant l'apparition, la transformation voire la
disparition des espèces ?
1- Titre pour le doc 1 : Pourcentage d'extinction des familles d'êtres vivants depuis 500 millions
d'années.
2-Les cinq principales crises biologiques après 500 Ma sont datées :
[il y a un peu plus de 500 millions d'années (Fin du Cambrien)]
-il y a 440 Ma environ (Fin du Ordovicien)
-il y a 365 MA (Fin du Dévonien)
- il y a 250 Ma (Fin du Permien)
- il y a 200 Ma (Fin du Trias)
- il y a 65 Ma (Fin du Crétacé).
Remarque : il y a eu d'autres crises biologiques d'importance moindre. Actuellement, les scientifiques
considèrent que notre planète connaît la 6ème crise biologique, dont l'Homme est en partie responsable.
ACTIVITE 2 : La sélection naturelle, exemple de la Phalène du bouleau
1- Les papillons sombres sont plus nombreux que les papillons clairs dans les environnements pollués.
C'est l'inverse pour les milieux non pollués.
On sait que ces papillons sont des proies pour les oiseaux
que les papillons noirs sont très visibles sur les troncs clairs (des milieux non pollués)
que les papillons clairs sont très visibles sur les troncs sombres (des milieux pollués).
On en déduit que les papillons sombres se font moins manger que les clairs dans les milieux industriels et
donc ils sont avantagés dans les milieux pollués. Les papillons clairs sont avantagés dans les milieux non
pollués.
2-
Evolution des deux formes de Phalènes
en zone industrielle
100,00%
90,00%
80,00%
70,00%
%
60,00%
forme claire
50,00%
forme sombre
40,00%
30,00%
20,00%
10,00%
0,00%
1848
1890
temps (années)
1960
1975
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3- Avant 1848, il n'y avait pas de papillons sombres. Ils apparaissent en 1848 suite à une mutation au
niveau de l'ADN sur le gène déterminant la couleur. Cette mutation fait apparaître un nouvel allèle codant
pour la couleur sombre des ailes.
Les premiers papillons sombres apparaissent dans les populations.
Comme la pollution en Angleterre est en augmentation à cette époque (liée à l'industrialisation), les troncs
d'arbres se recouvrent de particules sombres. Les papillons sombres, se faisant moins mangés que les
blancs, se reproduisent plus, leur nombre augmente. Les papillons blancs deviennent minoritaires.
En 1960, des mesures de lutte contre la pollution sont prises : la pollution diminue, les troncs deviennent
de nouveau clairs. Les papillons sombres sont alors plus facilement repérés par leurs prédateurs. Leur
nombre diminue peu à peu alors que la forme blanche progresse.
4- Définition de sélection naturelle :
Variation non aléatoire de la fréquence des allèles au sein des populations sous l'effet des caractéristiques
du milieu de vie. Par le jeu de la sélection naturelle, la fréquence des allèles qui, dans un milieu donné,
confèrent un avantage reproductif aux individus qui les portent, tend à augmenter dans la population.
5- La sélection naturelle a lieu sans intervention de l'Homme, contrairement à la sélection artificielle où
c'est l'homme qui choisit les individus qui se reproduisent pour améliorer les caractéristiques d'une race.
La sélection naturelle dépend du milieu de vie : les individus les plus adaptés survivent, se reproduisent
plus et leurs caractéristiques (et donc leurs allèles) sont donc transmises. Si le milieu change, les individus
les plus avantagés ne sont plus les mêmes.
Charles Darwin est le premier scientifique à avoir parlé le premier de sélection naturelle.
ACTIVITE 3 : L'apparition d'espèces et dérive génétique
1- Définition du terme ''espèce'' : ensemble d'individus capable de se reproduire entre eux et de
donner naissance à des descendants eux-même fertiles. Les individus d'une même espèce ont des
caractères morphologiques proches.
Le tigre a une morphologie différente de celle du lion ; cependant ces deux individus peuvent se
reproduire en captivité. On obtient un ligre avec un lion et une tigresse et on obtient un tigron
avec une lionne et un tigre mais ces descendants sont stériles.
Tigre et Lion sont bien deux espèces.
Tigre (espèce Panthera tigris)
Lionne et lion (espèce Panthera leo)
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http://tigersparadise.e-monsite.com/pages/hybrides.html
Un autre exemple :
Cheval mâle(Equus caballus)
Anesse (Equus asinus) (femelle)
Descendant appelé Bardot (stérile)
Cheval et âne sont donc bien deux espèces.
2- Définition de dérive génétique: variation aléatoire de la fréquence des allèles dans une
population. Elle est surtout une conséquence de la reproduction sexuée : d'une génération à la
suivante, seuls certains allèles sont transmis des parents aux descendants.
3- Au cours des générations, la dérive génétique conduit à une perte de diversité génétique(=perte
d'allèles) d'autant plus marquée que les populations sont petites. A l'aide du document 4, montrer
que la dérive a un impact d'autant plus fort que l'effectif de la population est petit.
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Sur le graphique du haut (doc 4 p. 91), un allèle sur les 3 (l'allèle 1) disparaît au bout de 25
générations dans la population avec 10 individus.
Dans la polution de 500 individus, aucun des trois allèles n'a disparu au bout de 40 générations.
Donc les allèles disparaissent d'autant plus vite dans les populations à petits effectifs. La dérive a
donc un impact d'autant plus fort que l'effectif de la population est petit.
Une modélisation sur la dérive à tester :
http://www.ac-nice.fr/svt/productions/freeware/derive/index.htm
Dans ce modèle, certains individus se reproduisent de façon aléatoire, ils peuvent avoir plusieurs
enfants (de la même couleur).
Exemple : au début on a une population avec 16 individus (3 allèles verts, 3 rouges, 3 gris, 3
bleus, 3 jaunes). Au bout de 10 générations, il est possible que la population ne contienne que des
allèles jaunes et rouges; les deux autres allèles ont disparu car les individus les portant ne se sont
pas reproduits au fil des générations.
En faisant varier l'effectif de la population, vous constaterez que plus l'effectif est petit, moins le
nombre de génération nécessaire pour avoir qu'une seule couleur est petit.
BILAN du TP :
Il était une fois...une espèce herbivore ''les niaisons''qui vivaient paisiblement dans un milieu où
l'herbe était de couleur rouge. Ces niaisons de couleur blanche sont donc très visibles dans l'herbe
rouge.
Un jour, une mutation au niveau de l'ADN se produit au niveau du gène de la couleur du poil des
niaisons. Désormais deux allèles existent pour ce gène : allèle blanc et allèle rouge. Des individus
au pelage rouge apparaissent dans la population mais ils restent minoritaires dans les grands
troupeaux de niaisons blancs.
Des prédateurs des niaisons envahissent leur plaine : les glones. Ils attrapent plus facilement les
niaisons blancs qu'ils voient bien dans l'herbe rouge. Les rares niaisons rouges échappent aux
glones. Ils sont adaptés à leur environnement avec l'herbe rouge et avantagés par rapport aux
niaisons blancs qui succombent aux glones.
Les niaisons rouges vont se reproduire et avoir des petits niaisons rouges qui ont même auront
des petits rouges...Bref, les niaisons rouges sont les seuls survivants. Ce passage illustre le
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mécanisme évolutif de la sélection naturelle.
Le territoire des niaisons est séparé en deux. Il ne peut y avoir d'échanges de niaisons d'un
territoire à l'autre : les deux territoires sont isolés par la rivière infranchissable. Il y a donc un
isolement géographique.
Dans un des territoires, l'environnement subit une modification : l'herbe devient verte (suite à une
mutation de l'ADN). Les niaisons rouges ne sont donc plus invisibles aux yeux des glones. Ils se
font manger. Seuls des niaisons verts, apparus également suite à une mutation, survivent et se
multiplient. Peu à peu, la morphologie des niaisons se modifie.
De l'autre côté de la rivière, les niaisons rouges ont aussi évolué au cours du temps. Ils ont une
grande queue, des écailles sur le dos.
Les deux populations séparées ont tellement évolué que les individus ne peuvent plus se
reproduire : les niaisons rouges et les verts sont donc maintenant considérés comme deux espèces.
Il y a eu spéciation suite à l'isolement géographique. Ce phénomène nécessite un grand nombre
de génération.
Résumé :
•
Les crises biologiques entraînent de fortes modifications des milieux.
•
L'apparition de nouveaux milieux favorise alors la sélection naturelle.
•
La sélection naturelle favorise le maintien d'allèles qui donne un avantage à un moment
t.
•
La sélection naturelle entraîne aussi le maintien d'allèles pouvant conduire à la
formation de nouvelles espèces.
•
Les crises biologiques créent également des populations à faible effectif.
•
La dérive génétique, qui se produit préférentiellement dans les petites populations, peut
également conduire aux mécanismes de la spéciation (=formation de nouvelles espèces).