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Chap. 4 : La biodiversité et son évolution
mercredi 17 janvier 2024, par
La biodiversité est étudiée depuis longtemps par les scientifiques qui cherchent à connaitre à la fois la diversité des espèces présentes sur Terre mais également leurs effectifs et les variations individuelles au sein des populations. Le résultat de ces travaux indique que la biodiversité est en constante évolution sous l’action de forces évolutives mais peut parfois être mise à mal par l’espèce humaine.
Comment estimer et étudier la biodiversité et son évolution ?Quelles impacts ont les activités humaines sur la biodiversité ?
1. Échantillonner des populations
La biodiversité d’un écosystème ne se limite pas à sa richesse en espèce.Il est souvent utile de connaitre avec le plus de précision possible le nombre d’individus dans une population. Pour cela la recherche en écologie a mis au point des protocoles permettant d’estimer la taille d’une population ou la proportion d’individus présentant un caractère donné.
Comment estimer l’abondance d’une population dont les membres sont mobiles ?
Activité 1:Estimer l’abondance d’une population méthode de Captage-marquage-recapture (CMR)
Solution de l’exercice :
M=346, n=380 et m=208, calcul de l’effectif total N : N= n x M / m = 380 x 346 / 208 = 632 papillons.
Dans le milieu étudié, il y a environ 632 papillons Azuré du Serpolet.
Vidéo sur la méthode CMR : https://www.youtube.com/watch?v=aibIY9_U9mY
VOCABULAIRE
Biodiversité (nf) :c’est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces
écosystème (nm) :ensemble composé d’un environnement donné et de toutes les espèces (plantes, animaux, organismes) qui s’y nourrissent, y vivent, s’y reproduisent et interagissent entre elles
Biodiversité spécifique : Il s’agit de la diversité des espèces sur Terre ou dans un écosystème donné.La diversité des espèces (ou spécifique)
Espèce : On définit une espèce comme un ensemble d’individus se ressemblant et capables de se reproduire entre eux et de donner naissance à une descendance elle-même fertiles
Population : ensembles d’individus d’une même espèce (unité biologique), à un endroit donné (unité spatiale) et un instant donné (unité temporelle).
Abondance relative : au sein d’un écosystème donné, proportion d’individus d’une espèce par rapport au nombre total d’individu de cet écosystème.
Biodiversité génétique : Elle représente la diversité des gènes (diversité des allèles) dans une même espèce, c’est-à-dire qu’elle se réfère à la variabilité qui existe dans les espèces.Plus celle-ci est grande plus l’espèce sera adapté à l’environnement et ses changements.
Activité 2 Estimer la proportion d’un caractère (biodiversité génétique) - notion d’intervalle de confiance
Comment estimer la proportion d’un caractère dans une population à partir d’un échantillon ?
La diversité des caractères et donc des individus à l’intérieur d’une même espèce est une composante de la biodiversité, on peut vouloir estimer alors la proportion d’un caractère dans une population.
Comme pour la méthode CRM, on travaille toujours sur un échantillon et jamais sur la population totale par incapacité de la connaitre. Cette échantillonnage ne permet que d’estimer un résultat , il possède ainsi un incertitude que l’on quantifie par un intervalle de confiance et non plus un résultat unique au sein duquel on pense que notre estimation se trouve avec un niveau de confiance de 95%.
Déterminer si la surreprésentation des mâles aurait été avérée dans le cas d’un échantillon comprenant 72 mâles et 48 femelles
On trouve un intervalle de confiance de [72/120 - 1/v120 ; 72/120 + 1/v120] soit [0.509 ; 0.691] en % [51% ; 69%]. D’une population passant de 30 individus à 120 individus, on remarque que la surrepresentation est toujours la (60% de mâles), mais qu’en augmentant l’effectif , l’intervalle d’incertitude diminue. on est passé de [42% ; 78%] à [51% ; 69%]. En conclusion, on peut dire qu’il y a entre 51% à 69% de mâles dans la population avec une certitude de 95% (d’avoir raison).
Plus l’échantillon est grand plus l’incertitude diminue.
BILAN
Un échantillon n’est pas strictement représentatif de la populaton, ainsi les résultats obtenus ne sont jamais assortis d’un niveau de confiance de 100%. On appelle intervalle de confiance l’intervalle de valeurs contenant cette estimation pour un niveau de confiance donné.Cet intervalle est d’autant plus réduit que l’effectif de l’échantillon est grand. Il peut se calculer pour un niveau de confiance de 95%, à partir de l’effectif n de l’échantillon, et le la fréquence f du caractère dans celui-ci, par la formule [f -1/Vn ; f + 1/Vn] avec Vn racine carrée de n
2. L’évolution génétique des populations
Activité 3 La méthode de Hardy-Weinberg
La biodiversité change au cours du temps, ces changements reposent sur des forces évolutives : les mutations, la sélection naturelle et la dérive génétique. Les travaux de Godfrey Hardy et Wilhen Weinberg ont permis de modéliser la structure génétique d’une population au fil des générations.
Comment prédire la composition génétique d’une population au cours du temps ?
VOCABULAIRE
Force évolutive (nf) : tout processus qui modifie la structure génétique de la population. La dérive génétique, les mutations, le choix du partenaire sexuels, les migrations ou la sélection naturelle sont des forces évolutives.
allèle (nm) : Différentes versions d’un même gènes, par exemple le gène codant pour la couleur des cheveux possèdent différents allèles : brun, blond, noir, roux....
Fréquence allélique : fréquence d’un allèle par rapport aux autres allèles d’un même gène dans une population.
Fréquence génotypique : fréquence d’n génotype par rapport aux autres génotypes d’un même gène dans une population.
Génotype (nm):ensembles des allèles portés par un individu, on le réduit souvent aux allèles du ou des gènes étudiés.
Déterminez les fréquences alléliques f(R) et f(B) de l’exemple donné dans le doc.2
Calculez la fréquence de chaque génotype à la génération 2 (doc.4), en considérant que les fleurs présentées dans le doc.2 constituent la génération parent.
Pouvez-vous dire si la population de pétunias est à l’équilibre selon le modèle d’Hardy Weinberg ?
BILAN
La diversité génétique des individus s’explique par la présence de différentes versions d’un même gène : les allèles.On décrit une population par la fréquence des allèles et des génotypes présents.Le modèle mathématique de Hardy-Wenberg prédit que la structure génétique (fréquences alléliques et génotypique) d’une population de grand effectif est stable au cours du temps. Cette équilibre repose sur certaines conditions : reproduction aléatoire, absence de migration, de mutation et de sélection naturelle.
3. L’impact des activités humaines sur la biodiversité
La période que nous vivons est très souvent qualifiée de sixième crise de la biodiversité principalement causée par les activités humaines.
VOCABULAIRE
Dérive génétique (nf) : C’est un mécanisme aléatoire, au sein d’une population par lequel on observe une modification de la fréquence des allèles. Si cette population est faible, la diversité génétique est faible handicapant ainsi la capacité de l’espèce a s’adapter au changement d’environnement, ce qui peut menacer la survie de l’espèce à long terme.
Activité 4 : Le cétacé du Yangtsé
https://fr.unesco.org/courier/2021-3/au-chevet-cetaces-du-yangtse
Un autre mammifère marin menacé avant extinction ?????
https://www.youtube.com/watch?v=C4okYOrGATs
Énumérez les causes possibles de la disparition des dauphins Yantsé.
Quelles processus biologiques a pu accélérer la disparition ?
Pollution, surpêche et barrages
BILAN
Par la pollution, l’urbanisation, le réchauffement climatique ou la surexploitation, les activités humaines entraînent la destruction d’écosystème. L’abondance des espèces peut alors diminuer dramatiquement, ce qui conduit à leur extinction. La fragmentation des milieux (cliquer sur le lien), par exemple par le passage de routes, entraîne une fragmentation des populations