Thème 3 :Une histoire du vivant Chapitre 1 : La biodiversité et son évolution Mise en situation : Article CNRS - Paul Watson
Publié le 10/05/2025
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«
Thème 3 :Une histoire du vivant
Chapitre 1 : La biodiversité et son évolution
Mise en situation : Article CNRS - Paul Watson
Introduction
epuisquelquesannées,onassisteà uneprisedeconsciencecollectivedel’impactdesactivitéshumainessurlesé cosystèmes.
D
Cela concerne notamment le réchauffement climatique (Thème1) et la crise profonde de la biodiversité.
oncernant la crise de la biodiversité, nous voyons fleurir des titres d’article comme « 6ème Extinction : 7 % des espèces
C
probablementdéjàdisparues»(CNRS)ou«Oùsontpasséslesoiseauxdeschamps?»(CNRS).Lesscientifiquesnousalertentdonc
sur une diminution forte de la biodiversité.Danscechapitre,nousessaieronsdecomprendrequelsoutilsetquelquesmesures
permettent d’arriver à ce type de constat.
Objectif du chapitre : l’idée est de découvrir,comprendre et poser un regard critique sur les différents outils qui permettent de
⇒
mesurer la biodiversité.
Nous allons démontrer que le suivi de la biodiversité est un travail complexe à de nombreux égards, qui
utilise des méthodes variées et s’appuie notamment sur des outils mathématiques probabilistes et des outils statistiques.
Problématique: Comment mesurer la biodiversité et son évolution afin d’en tirer des conclusions ?
I -La biodiversité et son analyse
Qu’est-ce que la biodiversité ?
éfinitiondelabiodiversité:Labiodiversitédésignel’ensembledesê tresvivantsainsiquelesé cosystèmesdanslesquelsils
D
vivent.
Ce terme comprend également les interactions des espèces entre elles et avec leurs milieux.
n distingue trois niveaux de biodiversité : la biodiversité génétique (variété génétique au sein d’une même espèce), la
O
biodiversitéspécifique(variétéd’espèceauseind’uné cosystème)etlabiodiversitéécosystémique(variétédesé cosystèmesà
l’échelle régionale ou mondiale).
I l existe sur Terre un grand nombre d’espèces,2 130000 espècesont été répertoriées grâce aux différentesméthodes
d’apprentissagesen 2024,.
Mais les scientifiquesaffirment cependant qu’une part importante de la biodiversité reste à découvrir,
au total on estime qu’il en existe entre 8 et 20 millions .
Comment mesure-t-on la biodiversité ?
a biodiversité se mesure entre autres par des techniques d’échantillonnage qui permettent d’estimer le nombre d’espèces dans
L
différents écosystèmes.
Les composantes de la biodiversité peuvent aussi être décrites par l’abondance (nombre d’individus)
d’une population, d’une espèce ou d’un plus grand taxon (groupe).
Il existe différentes méthodes pour analyser les populations :
Activité 1 – Technique d'échantillonnage : Mesurede la biodiversité par la méthode CMR
⇒Quantifier l’effectif d’une population ou d’un taxon plus vaste à partir de résultats d’échantillonnage.
Correction Activité 1
-
a méthode decapture-marquage-recapturerepose surdes calculs effectués sur un échantillon, permet d’estimer
L
l’abondance d’une population.Si on suppose que laproportion d’individus marqués est identique dans l’échantillon de
recapture et dans la population totale, l’effectif de celle-ci s’obtient par le calcul d’une quatrième proportionnelle.
ctivité 2 – Proportion d’un caractère : Fréquence d’un caractère et intervalle de confiance +
A
⇒En utilisant une formule donnée pour un intervallede confiance au niveau de confiance de 95 %, estimer un
paramètre inconnu dans une population de grande taille à partir des résultats observés sur un échantillon.
Correction Activité 2
-
À partir d’un seul échantillon d’une population, on peut estimer lafréquence des individus portant uncaractère
phénotypique donné à l’aided’un intervalle de confiance.Cette fréquence permet d'estimer la proportion du caractère
dans la population totale.
Une telle estimation est toujours assortie d’un niveau de confiance strictement inférieur à 100 %
en raison de la fluctuation des échantillons.
Notons que plus la taille de l'échantillon est grande, plus l'estimation est
précise;
Activité3 – Mesure de la biodiversité par le DNAbarcoding(métagénomique)
⇒ Exploiter des résultats de métagénomique.
Correction Activité 3
-
es méthodes parmétagénomiqueconsistent àé chantillonnernon plus des êtres vivants, mais uniquement des
L
fragments d’ADN et à identifier ces fragments d’ADN dans une banque de données.L’ADN étant le supportuniversel de
l’information génétique, l’analyse de ses séquences permet donc de différencier des individus et d’accéder à une multitude
d’informations contenues dans celles-ci.Cette méthodes'affranchit de la nécessité d’identifier les espèces sur place, et
elle permet d’identifier des êtres vivants microscopiques, qu’on ne peut pas forcément cultiver en laboratoire.L’ensemble
des taxons sont concernés par cette méthode, qui peut être appliquée dans différents types d’environnements (un océan,
un échantillon de sol, un prélèvement de peau, le contenu d’un tube digestif ou les produits d’excrétion d’un animal).
Vocabulaire
A
●
bondance :nombre total d'organismes d'une ou plusieursespèces dans un espace donné.
● Biodiversité spécifique :diversité des espèces vivantesdans un espace donné.
● Échantillonnage :action de prélever un échantillon,c'est-à-dire une petite quantité visant à donner une idée de
l'ensemble
II- L’évolution génétique des populations
Comment évolue la composition génétique des populations ?
La composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération.
Comment décrit-on mathématiquement la composition génétique des populations ?
ctivité4 –Le modèle de Hardy-Weinberg : l’analysede l’évolution d’une population cas de la drépanocytose
A
⇒ Analyser une situation d’évolution biologique expliquant un écart par rapport au modèle de Hardy-Weinberg
Correction Activité 4
e modèle mathématique deHardy-Weinbergutilise lathéorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de
L
transmission des allèles dans une population.
En assimilant les probabilités à des fréquences pour des effectifs de grande taille
(loi des grands nombres),le modèle prédit que lastructure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une
génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation, de sélection et de dérive).Cette
stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy- Weinberg.
our un gène à deux allèles (exemple: lobe des oreilles)Aeta, les fréquences alléliquesf(A)=petf( a)=qrestent constantes au
P
cours des générations.
La distribution génotypique de la population est ainsi stable :f( A//A)=p2 , f( a//a)=q2,f( A//a)=2pq.
Cette
stabilité est appelée l'équilibre de Hardy-Weinberg.
es limites du modèle s’expriment dans les écarts entre les fréquences observées sur une population naturelle et les résultats du
L
modèle trouvent leur explication dans les processus réels mis en jeu notamment par les effets de forces évolutives qui modifient la
composition génétique de la population au cours du temps(mutation, sélection naturelle, dérive génétique, migration, etc.).
Vocabulaire
● É
quilibre de Hardy-Weinberg :situation théoriquede structure génotypique conforme aux hypothèses de
Hardy-Weinberg (absence de sélection, de migration, etc.).
Elle se caractérise par une stabilité des fréquences
génotypiques et alléliques de génération en génération.
G
●
énotype :composition allélique de l'ensemble desgènes d'un individu.
● Panmixie :maintien d'une reproduction aléatoire entreindividus dans une population.
● Phénotype :ensemble des caractéristiques observablesd'un organisme, résultant de l'interaction entre son génome et
son environnement.
III- L’impact de l’Homme sur la biodiversité
Quelles sont les conséquences des activités humaines sur la biodiversité ?
es activitéshumaines(surexploitation, fragmentation des écosystèmes, etc.) ont des conséquences sur la biodiversité et ses
L
composantes, dont la variation d’abondance.
L'être humain est responsable de la majorité des extinctions qui affectent la biodiversité.
Le taux d'extinction actuel est très élevé,
avec des centaines d'espèces qui....
»
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