Biodiversité

La biodiversité

Avant de commencer

Pour vous aider, des icones ont été placées dans le Genially, voici leur signification : Copier les informations de la page dans le cahier Lire/consulter les informations de la page. Manipuler avec l'ordinateur ou avec le matériel fourniA la fin, ranger tout le matériel (ordinateur compris) et nettoyez votre espace de travail le cas échéant.

Introduction : la biodiversité menacée !

Comme de nombreux autres groupes d'êtres vivants, les Insectes payent un lourd tribu depuis quelques décennies. Leur effectif aurait chuté de 75% en 10 ans seulement. En 2019, l'IPBES alertait sur le déclin de la nature " à un rythme sans précédent dans l'histoire humaine ".

Problème : qu'est-ce que la biodiversité ?

Objectifs

• Expliquer ce qu'est la biodiversité, comprendre ses trois échelles et notamment celle liée à la diversité génétique des individus.
• Comprendre les conséquences des activités humaines sur les écosystèmes.

Nous choisissons les Coccinelles comme sujet d'étude et notamment les Coccinelles asiatiques avec leur grande variabilité de couleurs.

Consignes générales

Matériel disponible/nécessaire :

Ordinateur (logiciel Anagène) Divers fichiers (données ADN) Cahier

Consignes générales

Se rendre au laboratoire pour commencer les recherches.

Précisions

Aide à la résolution :Cette carte doit présenter les données suivantes :

• Une définition précise de la biodiversité
• Les trois échelles de la biodiversité et les éléments la composant, la notion de population
• La définition d’une espèce (exemple de la Coccinelle arlequin)
• Les caractéristiques des Coccinelles (morphologique, exemples d'espèces...)
• La génétique de la Coccinelle asiatique (caryotype, chromosomes, gène, allèles découverts, fonctionnement, explication des différentes couleurs)
• L’impact des activités humaines sur la biodiversité.

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 1

Individu 2

Résultat

Précisions

Que se passe-t-il lorsque deux coccinelles présentant des motifs différents se reproduisent ? Lorsque l’on croise des individus homozygotes pour pannier, on constate que les descendants hétérozygotes obtenus présentent une coloration noire partout où au moins l’un des deux parents est noir (Tan 1946). Autrement dit, l’ensemble des zones noires des descendants correspond à l’union des zones noires des deux parents. On peut donc établir la relation de dominance suivante entre les allèles du gène : Black 2spots > Black 4spots > Black nspots > Red nspots

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 2

Résultat

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 2

Résultat

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Résultat

Individu 2

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 2

Résultat

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 2

Résultat

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Individu 2

Résultat

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

Les croisements

Vous décidez de réaliser des croisements entre les coccinelles. Cliquer sur deux individus pour voir les résultats de la reproduction.

4 allèles présents chez la Coccinelle asiatique

Coccinelle à 7 points Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots

Reproduction impossible

Refaire un croisement

La lutte biologique

Les coccinelles jouent un rôle clé dans la lutte biologique contre les ravageurs, grâce à leur voracité à éliminer les pucerons et autres organismes nuisibles aux plantes. Cette caractéristique fait des coccinelles de précieuses alliées dans l'agriculture, car elles aident à lutter contre les ravageurs sans avoir recours à des pesticides chimiques nocifs pour l'environnement et la santé humaine.

Les espèces envahissantes

Après être restée discrète pendant plusieurs décennies, la Coccinelle asiatique s'est rapidement montrée envahissante. Un premier foyer d'invasion a été détecté en Amérique du Nord-Est en 1988, puis un second en Amérique du Nord-Ouest en 1991. Elle a ainsi colonisé tous les continents. La Coccinelle asiatique menace ses cousines européennes. Une étude de 2013 a révélé que les coccinelles asiatiques sont porteurs sains de microsporidies, un parasite mortel pour les autres coccinelles. L’introduction de coccinelles asiatiques sur les sols européens est l’un des meilleurs exemples de lutte biologique mal contrôlée.

La notion d'espèce

L’espèce est un concept créé par l’être humain pour décrire la biodiversité. L’espèce est définie comme un groupe d’êtres vivants qui se ressemblent, qui peuvent se reproduire entre eux (interféconds) et dont la descendance est viable et fertile. Ex : l’Être humain, la Souris domestique, la Carotte sauvage … NB : Certains êtres vivants sont issus de la reproduction entre 2 espèces différentes : ce sont des hybrides interspécifiques.

Les hybrides

Ce sont des êtres vivants qui sont issus de la reproduction entre 2 espèces différentes. étalon + ânesse --> bardot âne + jument --> mulet lion + tigresse --> ligre lionne + tigre --> tigron vache + bison --> beefalo vache + yack --> dzo ours polaire + grizzly --> pizzly .... Pour illustrer cette notion avec les coccinelles : vous allez avoir la possibilité de réaliser des croisements.

La biodiversité

La biodiversité, c'est le tissu vivant de notre planète. Cela recouvre l’ensemble des milieux naturels et des formes de vie (plantes, animaux, champignons, bactéries…) ainsi que toutes les relations et interactions (coopération, prédation, symbiose…) qui existent entre les organismes vivants eux-mêmes et entre ces organismes et leurs milieux de vie. Nous, les humains, appartenons à une espèce – Homo sapiens – qui constitue l’un des fils de ce tissu.

Extrait de gouv.fr

La biodiversité des zones coralliennes est certainement l'une des plus riche sur Terre.

Les trois échelles de la biodiversité

1ère échelle de la biodiversité : diversité des écosystèmes

Les trois échelles de la biodiversité

1ère échelle de la biodiversité : diversité des écosystèmes

D'autres paramètres permettent de définir un écosystème : la luminosité, la durée du jour et de la nuit, la quantité de végétaux, la densité animale...

Les trois échelles de la biodiversité

2e échelle de la biodiversité : diversité des espèces

Exemple de l'écosystème forêt tempérée. On distingue deux composantes de base : la biotope qui correspond au milieu et la biocénose qui est l'ensemble des êtres vivants retrouvés et leurs relations

Les trois échelles de la biodiversité

3e échelle de la biodiversité : diversité des individus

Exemple de la Coccinelle arlequin (Harmonia axyridis) Cette diversité est liée à la diversité génétique et notamment les différents allèles présents chez les individus.

© Entomart

Les coccinelles

C’est un ensemble d’Insectes appartenant au groupe des Coléoptères. Ce sont des Insectes de petite taille (de 0,8 mm à 1,8 cm). Leur corps a une face ventrale plane et une face dorsale arrondi en dôme. Comme tous les Coléoptères, elles possèdent des élytres, c’est-à-dire que leur première paire d’ailes est rigidifiée, ne sert pas au vol et vient s’accoler et protéger la deuxième paire d’ailes sur le dos au repos. Les élytres peuvent être marqués de taches, points ou bandes. Elles présentent des couleurs diverses souvent vives, aux motifs variés (signalant aux prédateurs qu'elles sont amères ou toxiques). Halyzia sedecimguttata

Les coccinelles

Les coccinelles

Il y aurait 6 000 espèces de part le monde. En France, les espèces les plus fréquentes sont : Coccinelle à 7 points (Coccinella septempunctata) Coccinelle à deux points (Adalia bipunctata) Coccinelle à vingt-deux points, coccinelle jaune (Psyllobora vigintiduopunctata)

Les coccinelles

Coccinelle à virgule (Exochomus quadripustulatus) Coccinelle maculée (Coleomegilla maculata) Coccinelle asiatique (Harmonia axyridis)

La Coccinelle asiatique (Harmonia axyridis)

La Coccinelle asiatique ou Coccinelle arlequin est originaire de Chine. Elle a été importée massivement depuis les années 1980 aux États-Unis et en Europe pour la lutte biologique. Cette coccinelle présente une grande diversité de couleurs et surtout de motifs. Les tâches peuvent être absentes, très petites, peu nombreuses ou au contraire être présentes sur la majeure partie des élytres à telle point que la couleur de la coccinelle s’inverse : noire à points rouges. La couleur de base est, elle aussi, sujette à des variations allant du rouge à plusieurs nuances de jaunes. Les élytres sont ornés de zéro à 19 points.

Les coccinelles

Diversité phénotypique* de la Coccinelle asiatique. *Phénotype : aspect observable d'un être vivant

© Entomart

Les coccinelles

4 variants principaux peuvent être distingués : Black 2spots Black 4spots Black nspots Red nspots Nous souhaitons étudier cette variabilité de couleur. Pour cela, dans les pages suivantes, nous réaliserons des analyses génétiques pour déterminer le fonctionnement de la couleur chez cette espèce.

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Grâce à une technique d'immunofluorescence, vous pouvez mettre en évidence le gène en rouge sur les chromosomes. Etablir dans un premier le caryotype de cette espèce en déplaçant les chromosomes ci-dessous. Déterminer sur quelle paire de chromosomes se situe le gène recherché. Vous pouvez déplacer les chromosomes pour les ranger.

Le gène est sur la paire n°...

Introduire le mot de passe

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Vous étudiez les séquences de trois régions du chromosome 4 pour déterminer laquelle porte le gène responsable des variations de couleur. Pour chaque région, il existe deux versions représentées ici par une étoile et un triangle. Choisir laquelle de ces régions porte le gène responsable de la couleur.

La région portant le gène est la n°...

Introduire le mot de passe

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Dans la région 3 que vous venez d'identifier, trois gènes sont présents. Il s'agit désormais d'identifier celui qui est responsable de la coloration noire chez les Coccinelles. Pour cela, vous optez pour la technique de l'inactivation. Il s'agit de rendre inopérant un gène pour observer ce qui se passe quand il ne fonctionne pas. Vous pouvez choisir d'inactiver les gènes suivants : - le gène hb - le gène pnr - le gène isp Inactiver le gène hb Inactiver le gène pnr Inactiver le gène isp Quand vous aurez déterminer le nom du gène, vous pourrez poursuivre les recherches :

Nom du gène

Introduire le mot de passe

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Pour vérifier le rôle du gène hb, vous décidez de le désactiver. Voici les résultats.

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Pour vérifier le rôle du gène pnr, vous décidez de le désactiver. Voici les résultats.

Le gène responsable de la variabilité de couleur

Pour vérifier le rôle du gène isp, vous décidez de le désactiver. Voici les résultats.

Le gène responsable de la couleur noire est...

Introduire le mot de passe

Séquence le gène pnr

La séquence est composée de millions d'informations, impossible de l'étudier telle quelle. Vous décidez d'utiliser un outil numérique pour l'analyser plus facilement. Vous choisissez l'application en ligne : GenieGen2. 1. Utiliser le lien suivant : 2. choisir "Charger la séquence" et aller chercher le fichier "pannier.edi" dans l'ordinateur. 3. Faire Alt-A ou Actions, Aligner les séquences. Interprétation : La première ligne correspond à la séquence d'ADN du premier individu. Les lignes suivantes montrent les possibles différences avec le premier individu. Quand la lettre est en grisé, cela signifie que l'information est la même que chez le premier individu. Quand la lettre est en noire, cela signifie que l'information est différente. Quand il y a un tiret, cela signifie que le nucléotide présent chez le premier individu n'est pas présent chez l'individu comparé.