Seconde _ Chapitre 6_ Biodiversité

Chapitre 6 La biodiversité : résultat et étape de l'évolution

PARTIE I.3

• Diversité génétique

PARTIE I.4

• Biodiveristé au cours du temps

INTRODUCTION CARTE MENTALE PARTIE I.1

• Biodiversité et écosystèmes

PARTIE I.2

• Diversité espèce

PARTIE II.1

• Dérive génétique

PARTIE II.2

• Sélection naturelle

PARTIE II.3

• Spéciation

INTRODUCTION

Actuellement, on a décrit environ 1,5 millions d'espèces mais la Terre abriterait entre 10 et 100 millions d'espèces différentes. Le terme biodiversité a été créé très récemment par Walter G. Rosen en 1985. La biodiversité peut être définie comme l'ensemble des espèces localisées à un endroit donné.

Problématique : Comment décrire la biodiversité et comment la répertorier ?

Plan chapitre

Plan chapitre

ACTIVITE CARTE MENTALE

Aide 1

Activité _ Consignes

Aide 2

Activité _ Documents 1 à 5

Plan chapitre

Biodiversité et écosystèmes

Constat : Il existe actuellement sur notre planète une grande variété de milieux qui hébergent une multitude d'êtres vivants interagissant entre eux et avec leur milieu de vie. Ces êtres vivants sont de toutes formes et de toutes tailles avec, au sein de chaque espèce, des individus parfois très différents. Connaître la biodiversité, c'est étudier l'ensemble de ces aspects. Problème : Comment s'organise la biodiversité actuelle ? I. La biodiversité à différentes échelles 1. La biodiversité et les écosystèmes

Définition : Biodiversité + échelles de la biodiversité

Définition : écosystème

Plan chapitre

La biodiversité correspond à la diversité du monde vivant et à sa dynamique (à son évolution). La biodiversité s'observe à 3 échelles : -la diversité des écosystèmes (milieu de vie + espèces => forêt, lac, banquise, désert ...). -la diversité des espèces (ours polaire, être humain, grizzly ...). -la diversité génétique au sein d'une même espèce (ADN différents entre individus, gène, allèle).

Nathan éducation, p.71

Diversité des espèces

2. La diversité des espèces

La notion d'espèce

Un exemple avec 3 ours _ Activité carte mentale

Espèce jumelle

Recenser les espèces dans un milieu

Plan chapitre

Des espèces jumelles sont des espèces qui présentent des similitudes sur le plan de la morphologie, de la physiologie et/ou du comportement, mais qui appartiennent à des espèces différentes en raison de leurs différences génétiques et de leur isolement reproductif dans le temps et l'espace.

Exemple : Araignées Lycosa : Lycosa thorelli et Lycosa carbonelli Grâce à des études réalisées en laboratoire, ce que l'on croyait être une seule espèce est devenu 2. Elles se ressemblent énormément d'un point de vue morphologique, mais elles diffèrent énormément sur le plan reproductif et du comportement sexuel.

Afin de rencenser la diversité des espèces au sein d'un milieu: -"pitfall" : trou dans le sol piégeant les insectes rampants -"parapluie japonais" : capture les insectes au niveau des branches -méthode des quadrats : recensement de la biodiversité végétale en déterminant les espèces présentes et en estimant la quantité des individus pour chacune. -méthode des transects : analyse réalisée le long d'un trajet linéaire (comptage des chants d'oiseaux). Après récolte des organismes, on trie et on identifie les espèces présentes à l'aide de clé de détermination. 2 méthodes importantes actuellement : -CMR : Capture Marquage Recapture On capture les individus, on les marque à l'aide d'une puce et on les recapture l'année suivante (étude des déplacements des amphibiens ...) -L'ADN environnemental : on récupère de l'eau dans un milieu et on séquence l'ADN présent.

Méthodes des quadrats

Diversité génétique

3. La diversité génétique

Un exemple

BILAN

Plan chapitre

Dans une même espèce, les individus se ressemblent, mais peuvent présenter des variations individuelles. La cocinelle arlequin Harmonia axyridis présente une grande diversité de phénotypes au niveau de l'ornementation de ses élytres.

Comment expliquer ces différences ? Formuler une hypothèse que vous écrirez sur votre cahier

CONSIGNES Ouvrir Geniegen2 (MCML ou sur internet directement). Cliquer sur "ouvrir la banque de séquences" Saisir quelques mots : cocinelle arlequin Cliquer sur "séquence du gène Pannier de la cocinelle" Charger ces séquences. Dans fichier / Actions / Aligner les séquences Qu'observez-vous ?

La biodiversité au cours des temps géologiques

Constat : L'étude des fossiles (traces ou restes d'êtres viavnts) conservés dans les roches sédimentaires permet de découvrir les êtres vivants du passé et de reconstituer des écosystèmes. Problème : Que nous apprend l'étude de la biodiversité passée ? 4. La biodiversité au cours des temps géologiques

Un exemple : évolution de quelques familles au cours des temps

Un exemple : Famille d'ammmonites et de mammifères

BILAN

Plan chapitre

Les forces évolutives : la dérive génétique

Constat : Dans un milieu naturel, au fil des générations, la composition génétique des populations change sans lien apparent avec les contraintes de l'environnement. Problème : Quels sont les mécanismes qui expliquent ces différences de diversité génétique ? II. Les forces évolutives 1. La dérive génétique

BILAN

TP éléphant avec le logiciel Edu'modèles

TP éléphant _ correction

Un autre exemple

Plan chapitre

Modèle sans braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 22

Modèle sans braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 40

Modèle sans braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 100

Modèle sans braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 200

Modèle sans braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 300

Modèle AVEC braconnage sans prédateur ; effectif population éléphant = 22

Modèle sans braconnage AVEC prédateur ; effectif population éléphant = 22

Plan chapitre

Les forces évolutives : la sélection naturelle

Constat : Les individus d'une population sont soumis à des contraintes de leur milieu de vie. Au cours du temps, ces contraintes peuvent changer : c'est la sélection naturelle. Problème : Quelle est l'influence des contraintes du milieu sur une population ? 2. La sélection naturelle

Un autre exemple

BILAN

Plan chapitre

Les forces évolutives : la spéciation

Constat : Au cours du temps, une population d'individus se modifie sous l'action de la sélection naturelle et/ou par dérive génétique. L'accumulation de modifications peut conduire à l'apparition de nouvelles espèces : on parle de spéciation. Problème : Dans quelles conditions peuvent se former de nouvelles espèces ? 3. La spéciation

EXERCICES

Des exemples

BILAN

Plan chapitre

Plan chapitre

Sélection, dérive ou les deux ?

Apprenti

Confirmé

Explore le monde, étudie des populations et détermine les mécanismes qui les font évoluer.

Expert

Remplis ta fiche au fur et à mesure !

Sélection, dérive ou les deux ?

Apprenti

Confirmé

Explore le monde, étudie des populations et détermine les mécanismes qui les font évoluer.

Expert

Reprends la correction !

La fréquence d'un allèle au sein de tous les génotypes (ensemble des allèles) d'une population est appelée fréquence allélique. Chaque parent ne transmet à un enfant que la moitiè de ses allèles. De plus, certains individus n'auront pas de descendants et donc ne transmettront pas leurs allèles. Ce changement explique la dérive génétique, c'est à dire la variation aléatoire des fréquences alléliques au fil des générations. Plus les effectifs d'une population sont faibles, plus la dérive génétique est grande.

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 22)

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 22)

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 100)

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 22)

Les écosystèmes correspondent au milieu de vie (= biotope) et aux êtres vivants (= biocénose) qui le composent et interagissent avec lui. Le biotope ou milieu de vie présente divers paramètres physiques : la température, l'hygrométrie, la luminosité... Les écosystèmes sont diversifiés et déterminés principalement par 2 paramètres physiques : la température et l'hygrométrie (humidité). Exemple d'écosystèmes : => Déserts (chaud et sec) => Savane (prairies chaudes) => Toundra (Steppes froides et arides) => Taïga (forêts froides)

Famille : regroupement d'espèces partageant des points communs morphologiques et/ou anatomiques. Ce niveau de classification est très utilisé pour l'étude des fossiles pour lesquels la notion d'espèce est inacessible (interfécondité impossible à tester).

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps en présence d'un prédateur (effectif de départ = 22)

La diversité génétique aussi appelée diversité intraspécifique (diversité à l'intérieur d'une espèce) correspond à la diversité au niveau des gènes. Un gène est un fragment d'ADN qui code pour un caractère. Les gènes peuvent exister sous plusieurs formes appelées allèles, qui diffèrent légèrement les uns des autres à cause de mutation (modification au niveau de la séquence nucléotidique de la séquence d'ADN). Les allèles sont donc responsables des différentes versions d'un même caractère, générant ainsi une diversité des phénotypes observés au sein des populations.

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 300)

La biodiversité évolue en permanence. Les fossiles nous apprennent que les espèces actuelles ne représentent qu'une petite partie du total des espèces ayant existé depuis l'apparition de la vie sur Terre. La disparition des espèces est un phénomène naturel qui est généralement lent mais intervient parfois de façon très brutale : on parle de crise biologique. Par exemple, lors de la dernière grande crise biologique, la crise Crétacé Tertiaire (- 65 Ma), près de 75% des espèces ont disparu en particulier, toutes les espèces de Dinosaures. Ces périodes de crise biologique donc d'extinction massive sont suivies d'une période de diversification (formation de nouvelles espèces).

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 200)

Afin d'étudier, l'évolution de familles d'ammonites et de mammifères, réaliser les graphiques sur un tableur de l'évolution des ammonites et des mammifères.

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps (effectif de départ = 40)

Dans une population, il existe des différences génétiques entre les individus. Le milieu de vie, incluant les interactions entre organismes, exerce une pression sur les organismes. Cette pression favorise certains individus de la population (meilleure survie, meilleure reproduction) et les allèles qu'ils portent. Ceux-ci pourront donc avoir une descendance plus nombreuses que les autres individus. Leurs allèles deviendront donc plus fréquents à la génération suivante : c'est la sélection naturelle.

Evolution des effectifs d'éléphants avec et sans défenses dans le Parc Addo au cours du temps en présence d'un braconnier (effectif de départ = 22)

L'espèce est un outil intellectuel créé par l'être humain. D'un point de vue biologique, l'espèce est définie comme un ensemble d'individus semblables (caractéristiques en commun), capables de se reproduire et d'avoir une descendance fertile. C'est un concept utile pour décrire, distinguer, comparer, classer la biodiversité et donc pour se repérer de manière cohérente. Attention, cette définition ne rend pas compte de la réalité biologique, qui reste complexe. La définition biologique de l'espèce présente ainsi des limites mises en évidence par l'existence d'hybrides fertiles, de zones de cohabitation, d'espèces jumelles ... Donc, les critères de ressemblance et d'isolement reproducteur qui sont sensés permettre la distinction des espèces sont des notions floues dans la réalité.

Une population peut se diviser en sous-populations au cours du temps. Par sélection naturelle et/ou dérive génétique, ces sous-populations accumulent des différences génétiques. Lorsque ces différences sont telles que les individus de 2 sous-populations ne peuvent plus se reproduire entre eux, chaque sous-population forme une nouvelle espèce : c'est la spéciation.