La Biodiversité et son évolution – Terminales

••• RAPPELS du cours de SECONDE •••

Les entrées de la Biodiversité

a. La Biodiversité spécifique fait appel à la diversité des espèces. Une espèce se caractérise dans le cas du Lion et du Tigre par la capacité des individus à se reproduire entre-eux et avoir une descendance fertile. Le Ligre est un hybride stérile ce qui démontre que Lion et Tigre ne sont pas de la même espèce.

Les espèces sont précisées universellement par un nom scientifique. Exemple l’Homme moderne est nommé Homo sapiens, le Tigre, Panthera tigris et le Lion Panthera leo. C’est un suédois célèbre, Linné qui a « inventé » et fixé dans les années 1750 les noms scientifiques (la date de 1758 est retenue pour les animaux, 1754 pour les végétaux). Ces derniers sont composés du genre avec une initiale en majuscule et de l’espèce (tout en minuscule). Les noms scientifiques doivent être écrits en italique (ou soulignés lorsqu’ils sont manuscrits). Qu’on se trouve au Japon ou en France les noms scientifiques sont identiques : c’est un langage universel.

b. La Biodiversité génétique fait appel à la diversité des individus d’une même espèce. Si elle est fondamentalement orientée par l’hérédité, la diversité des individus est aussi influencée par l’environnement.

Chez l’Homme, la diversité de la couleur des yeux  par exemple est héritée des parents. L’entraînement sportif modifie la morphologie des individus. Ainsi des jumeaux génétiquement identiques vont différer selon que l’un des deux fait du sport alors que l’autre non. Les Chiens (Canis familiaris) présentent une grande diversité génétique : on parle de races de chiens. Tous les chiens appartiennent à la même espèce.

c. La Biodiversité écosystémique correspond à la diversité des habitats ou écosystèmes. Etang, mare, rivière ou ruisseau sont par exemple autant d’habitats aquatiques.

Retenir au moins Les trois types de Biodiversité, l’origine et le mode de rédaction des noms scientifiques. Vous devez connaître quelques exemples personnels pour chacun des concepts (2 ou 3 au moins).

La Biodiversité change au cours du temps

Nous allons résumer par grandes étapes les éléments importants de l’histoire de la Vie depuis son origine.

Précambrien (5 Ga – 600 Ma)

• Apparition de la Vie vers 3,8 Ga : ce sont des Procaryotes (Bactéries).
• Premiers Eucaryotes.
• Il y a 600 Ma, la faune et la flore marine sont diversifiées : voir image ci-dessous.

Ère Primaire (600 Ma – 300 Ma environ)

• Premiers Poissons.
• « Sortie des eaux » : c’est à dire colonisation des continents jusqu’alors déserts, par la flore et la faune. Premiers Amphibiens.
• Premiers Reptiles.

Ère Secondaire (300 Ma – 65 Ma environ)

• Epoque des Dinosaures (Reptiles) et des Ammonites (Mollusques).
• Premiers Oiseaux. Exemple : Archaeopteryx.
• Premiers Mammifères.
• Il y a 65 Ma : crise Crétacé-Tertiaire : chute d’un météorite majeur au Mexique et volcanisme actif. Ceci se traduit par la disparition des Dinosaures et des Ammonites notamment.

Ère Tertiaire (65 Ma – 3 Ma environ)

• Premiers Primates (Lémuriens et Singes), premiers humains.
• Formation des Alpes et de l’Himalaya…

Ère Quaternaire (depuis 3 Ma environ)

• Premiers humains du genre Homo (ex. Homo habilis, Homo erectus, Homo sapiens).
• Formation de nos paysages.
• La biosphère est profondément modifiée par l’Homme moderne : Industrialisation, pollution, réchauffement planétaire, disparition des espèces, espèces exotiques envahissantes.

Retenir au moins… Le fait que la Biodiversité change au cours du temps. Les grandes dates des cinq périodes (précambrien et les quatre ères), les événements principaux et ajouter les éléments principaux qui vous avez déjà vus dans le chapitre 1 (cliquez).

L’Évolution de la Biodiversité

Les mutations (formant de nouveaux allèles) conduisent à l’apparition de nouvelles caractéristiques dans les populations quand elles concernent les cellules sexuelles (ex. spermatozoïdes, ovules). Elles apparaissent au hasard de génération en génération chez les êtres vivants. Elles sont régulièrement défavorables, voire morbides (maladies génétiques) car elles tendent à destabiliser un « système » qui fonctionnait jusqu’alors. Dans d’autres cas, elles n’ont aucun impact sur les nouveaux individus. Elles sont dites neutres. Parfois elles sont favorables ou permettent aux individus d’accéder à de nouvelles ressources de l’environnement.

Deux populations d’une même espèce initiale isolées par exemple par une barrière géographique (mer, vallée profonde, montagne…) ou distantes géographiquement vont évoluer différemment par l’apparition au hasard d’allèles différents selon les populations. C’est un phénomène de spéciation (formation de nouvelles espèces) par dérive génétique : les gènes dérivent au hasard.

Selon les conditions du milieu ou selon leurs modifications, les individus (mutants) qui, par hasard, sont les plus adaptés ont plus de chance de survie et transmettront à leurs descendants leurs caractéristiques génétiques particulières. Ils auront une descendance plus nombreuse dont les caractéristiques tendent à concerner progressivement toute la population. Il s’agit du phénomène de sélection naturelle des individus les plus adaptés. De nouvelles espèces apparaissent : c’est encore un phénomène de spéciation. C’est le britannique, Charles Darwin qui a, au milieu du XIX^eme siècle, publié les bases de la sélection naturelle. Sa théorie est toujours d’actualité et a été améliorée et confirmée par les connaissances sur la génétique qui sont postérieures à son travail.

Retenir au moins… La notion de mutation et les grands types correspondants, avec des exemples personnels. Les deux principes présentés ici comme moteurs de l’évolution

Communication intra-spécifique et sélection sexuelle

La communication consiste en la transmission d’un message depuis un émetteur vers un récepteur qui peut modifier ou non son comportement en conséquence. La communication intraspécifique concerne des individus de la même espèce par des signaux variés : sonores, visuels, chimiques comme les phéromones. Elle intervient dans diverses fonctions du vivant comme la défense, la survie, les soins parentaux ou la recherche de partenaires sexuels. Celle-ci est souvent plus compliquée pour des espèces qui vivent en société.

Dans le cadre de la reproduction, la communication intra-spécifique intervient dans la sélection sexuelle. Les parades nuptiales par exemple chez les Oiseaux peuvent être spectaculaires. Les femelles choisissent les mâles qui émettent certains signaux qui ont leur préférence, ou, qu’elles sont en mesure de comprendre.

Des changements fortuits dans les comportements peuvent très rapidement conduire à un isolement de populations et former du fait d’incapacités de compréhension entre populations différentes, à la formation de nouvelles espèces (spéciation).

Retenir au moins… Vérifiez que vous maîtrisez tout le vocabulaire de ce passage. Un exemple de sélection sexuelle au moins doit être connu.

••• Conclusion : cours de seconde •••

La Biodiversité, diversité du vivant est étudié selon trois options : la diversité des espèces, la diversité des gènes soulignant les variations possibles au sein d’une espèce et la diversité des habitats. On parle de Biodiversité spécifique, génétique et écosystémique. Elle n’est pas figé et elle change au cours des temps géologiques : si la Vie apparaît il y a près de 4 Ga, elle n’apparaît clairement diversifiée vers 600 Ma, et ce n’est qu’il y a 500 Ma environ que les êtres vivants colonisent les continents. Ils ont été confinés dans l’hydrosphère pendant plusieurs milliards d’années. L’Évolution est le principal moteur des changements de la Biodiversité. Elle se fait au hasard par dérive génétique ou sous la pression de l’environnement, par sélection naturelle. La sélection sexuelle est un autre motif d’évolution des êtres vivants chez les animaux. La formation de nouvelles espèces se fait au fil du temps : on parle de spéciation.

Retenir au moins… La conclusion est évidemment à bien connaître et bien comprendre.

••• POUR ALLER PLUS LOIN •••

• Comment une nouvelle espèce apparaît ? La spéciation ➚ (Facultatif : à lire si vous le souhaitez)

→ Aller plus loin en Terminales

Une des caractéristiques du cours de terminale est de rassembler des connaissances variées afin de leur donner plus de sens, ce qui permet des approfondissements et des synthèses plus intéressantes et complètes. Toutefois nous ne faisons qu’effleurer un partie des savoirs. J’ai mis en évidence en vert quelques termes de biologie (appris ou non dans les classes antérieures) qui donnent du sens. Il est utile de les comprendre et mieux de les maîtriser. De manière générale il s’agit de comprendre et maîtriser quelques exemples représentatifs (encadrés gris) des phénomènes étudiés.

Éléments de Biodiversité spécifique pour la France : elle est exceptionnelle !

Retenir au moins… La France a une importante responsabilité pour la conservation de la Biodiversité en particulier en raison de territoires Outre Mer avec des espèces nombreuses et des habitats remarquables. À l’échelle du territoire métropolitain, la Biodiversité spécifique est plus importante dans le sud que dans le nord du pays.

Quelques compléments sur la notion d’Évolution

L’Évolution concerne les mécanismes par lesquels les populations varient, les espèces se modifient, divergent, s’adaptent ou naissent. La spéciation concerne les mêmes mécanismes qui conduisent progressivement à l’apparition de nouvelles espèces à partir d’espèces préexistantes.

Le Moustique du métro de Londres (Culex molestus) bien que souvent considéré comme une simple forme du Moustique domestique (Culex pipiens) et issu de populations de ce dernier est une espèce à part entière. Ses populations se développent underground dans l’espace du métro de Londres et se nourrissent du sang des Mammifères qui fréquentent cet habitat : Rats, Souris, Humains. Les femelles de Moustiques domestiques se nourrissent en plein air du sang des Oiseaux et accessoirement de celui de Mammifères. Les populations de Moustiques du métro de Londres piégés ont évolué dans une ambiance chaude avec de la nourriture disponible toute l’année et n’a plus aucun contact avec les Moustiques vivant en surface, en plein air. Elles ont évolué à un tel point qu’elles se sont tellement spécialisé qu’elles sont devenues une espèce à part entière, en conséquence incapable de se reproduire avec les Moustiques domestiques. On trouve des formes différentes de Moustiques du métro selon les lignes urbaines, génétiquement différentes (Biodiversité génétique). C’est un exemple d’évolution très rapide puisqu’une nouvelle espèce apparaît à l’échelle du siècle ! Très récemment des nouvelles recherches montreraient que le Moustique du métro de Londres serait plus ancien et qu’il existerait avant la mise en place du métro : à suivre…

Retenir au moins… Renforcer la notion de spéciation, à savoir les éléments de l’évolution qui tendent vers la formation plus ou moins avancée de nouvelles espèces. Les exemples donnés ici ont valeur d’illustration. Ils permettent d’illustrer les grands principes. Inutile de les apprendre.

La Biodiversité est dynamique : microévolution et macroévolution, approfondissements des définitions

L’Évolution est un des moteurs à l’origine de la Biodiversité et de son changement. Les crises géologiques sont un facteur propre à bouleverser la Biodiversité d’une période donnée. On distingue la microévolution qui se déroule au jour le jour, petit à petit et la macroévolution liée aux crises géologiques et qui se concrétisent par de grands changements de la Biodiversité.

L’Homme est à l’origine d’une nouvelle crise biologique en conduisant à la disparition de nombreuses espèces. Notons que des espèces dites invasives, sont aussi favorisées par l’Homme et remplacent les espèces naturellement présentes.

De nombreux êtres vivants aujourd’hui disparus ont habités sur Terre. La biodiversité actuelle n’est qu’une étape dans l’évolution du Vivant. Des crises biologiques se traduisent par une rénovation du monde vivant, certaines espèces disparaissent alors que d’autres se diversifient. Ce sont alors des groupes entiers qui sont modifiés. Actuellement sous l’action de l’Homme une nouvelle crise biologique majeure agit dans la Biosphère, c’est la crise anthropogène avec disparition de nombreuses espèces à un rythme accéléré. La disparition des Dinosaures survenue il y a 66 Ma est bien documentée.

L’évolution de la Biodiversité s’explique par des forces évolutives s’exerçant au niveau des populations. Des mutations (formation de nouveaux allèles) apparaissent au hasard de génération en génération chez les êtres vivants. En conséquence deux populations d’une même espèce initiale isolées par exemple par une barrière géographique (mer, vallée profonde, montagne…) ou distantes géographiquement vont évoluer différemment par l’apparition d’allèles différents selon les populations. C’est un phénomène de spéciation (formation de nouvelles espèces) par dérive génétique : les gènes dérivent au hasard.

Selon les conditions du milieu ou selon leurs modifications, les individus (mutants) qui, par hasard, sont les plus adaptés ont plus de chance de survie et transmettront à leurs descendants leurs caractéristiques génétiques particulières. Ils auront une descendance plus nombreuse et ainsi les caractéristiques tendent à concerner progressivement toute la population. Il s’agit du phénomène de sélection naturelle des individus les plus adaptés. De nouvelles espèces apparaissent : c’est encore un phénomène de spéciation. C’est le britannique, Charles Darwin (1809-1882) qui a, au milieu du XIX^e siècle (1859), publié les bases de la sélection naturelle. Sa théorie est toujours d’actualité et a été améliorée et confirmée par les connaissances sur la génétique qui sont postérieures à son travail.

La sélection sexuelle des partenaires a aussi une influence sur l’évolution. Seuls les individus choisis lors du partage de partenaires sexuels, se reproduisent correctement et transmettent en conséquence leurs caractéristiques génétiques.

Retenir au moins… Les exemples donnés ici viennent illustrer des notions importantes comme la microévolution qui se déroule au jour le jour au fil des mutations aléatoires et la macroévolution qui succède à des crises majeures de l’environnement alors que de nombreuses espèces ou groupes d’êtres vivants disparaissent. Le cas de la disparition des Dinosaures il y a 66 Ma suivi de l’expansion des Mammifères et de leur diversification mérite d’être connu. La dérive génétique favorisant la formation de nouvelles espèces en particulier sur les archipels (comme les Galapagos ou les îles Canaries) est un cas fréquent et intéressant qu’il s’agit de bien comprendre. Les deux autres moteurs principaux de l’évolution sont rappelés voire illustrés par de nouveaux exemples (sélection naturelle et sélection sexuelle). Il ne faut pas oublier que l’Homme dans le cadre de la domestication ou des cultures est aussi avec la sélection artificielle (exemples races de chiens, variétés de maïs) intervient dans l’évolution de certains êtres vivants.

LA SUITE N’EST PAS AU PROGRAMME DU PROCHAIN DEVOIR

La Biodiversité est ordonnée : la Classification du vivant

La Biodiversité est ordonnée par les scientifiques de manière à lui donner du sens. Il s’agit de réalisation la Classification des êtres vivants selon une science qui se nomme la Systématique.

Le monde vivant est organisé en trois règnes dont deux de type unicellulaire (parfois coloniaux) et procaryotique (ADN directement dans le cytoplasme) indépendants, les Archées et les Bactéries et un présentant un ADN protégé dans un noyau, les Eucaryotes (unicellulaires, coloniaux ou pluricellulaires). Les humains sont des Eucaryotes. On y distingue plusieurs règnes dont les principaux sont les Végétaux, la Fonge (Champignons et Lichens¹) et les Animaux. On range dans un règne « mélangé », des groupes plus ou moins dépendants d’êtres vivants unicellulaires qui sont soit mobiles (type « animaux ») ou réalisant la photosynthèse (type « végétaux »). Ils sont nommés Protistes. On y trouve aussi des êtres ambivalents se déplaçant et réalisant la photosynthèse comme les Euglènes. Les Euglènes se comportent donc comme des animaux car elles se déplacent, mais fonctionnent aussi comme des végétaux puisqu’elles intègrent dans leur métabolisme la photosynthèse.

Les humains appartiennent aux animaux à symétrie bilatérale (droite / gauche) autour d’un axe vertébral. Ce sont des Bilatériens, Vertébrés. Parmi ces derniers, suite à la conquête des continents par certains poissons à quatre nageoire se sont formés les Tétrapodes (quatre pattes) dont nous faisons partie. Les Tétrapodes ont développé un ensemble qui allaite ses petits, les Mammifères. Les Mammifères présentent trois groupes fondamentaux : ceux qui pondent des œufs (anciens et dont il ne reste que de rares espèces sur Terre tels les Ornithorynques et les Échidnés), ceux dont la naissance se fait très tôt, le développant se terminant dans une poche marsupiale (les Marsupiaux : Kangourous, Koalas etc.) dont il ne reste que quelques secteurs du monde encore occupés (Australie, Amérique) et les plus fréquents dont le développement se termine dans le ventre de la mère, au sein d’un placenta (gestation, grossesse… accouchement). Ce sont les Mammifères placentaires dont nous faisons partie. Si les premiers Mammifères ont dominé les paysage avant les Dinosaures (fin de l’ère primaire ou Paléozoïque), des espèces géantes se sont éteintes suite à une crise géologique majeure. Les Dinosaures ont alors occupé l’environnement terrestre notamment pendant plus de 200 Ma, alors que de tout petits Mammifères vivaient caché par exemple dans des terriers au cours de l’ère secondaire (ou Mésozoïque). Alors que les Dinosaures disparaissent subitement (crise il y a 66 Ma), l’environnement libre permet l’expression de la diversité des Mammifères, mais aussi des Oiseaux (descendant directs de Dinosaures : les survivants). Parmi eux les Primates (qui ont des mains) se distinguent rapidement, vers 50 Ma, avec deux groupes principaux : les Lémuriens (relégués sur Madagascar) et les Singes dont nous faisons partie. La famille des Hominidés, la nôtre, comprennent les Orang-outans, les Gorilles, les Chimpanzés et les Humains (lignée humaine comprenant les Hommes préhistoriques). Leur étude sera l’objet du dernier chapitre de l’année.

Conservation de la Biodiversité

Des efforts de conservation de la Biodiversité actuelle sont menés sous la notion de Protection de la Nature. Ceux-ci sont justifiés selon une approche éthique qui se base sur la responsabilité de l’Homme à préserver le patrimoine mondial vivant. A celle-ci s’ajoute une approche matérialiste qui est en rapport avec la conservation du réservoir moléculaire ou d’organismes dont l’Homme pourrait avoir besoin.

La Protection de la Nature se justifie sur la nécessité de notre approvisionnement en biens et ressources (alimentation, matières premières, médicaments…), l’importance de l’organisation des cycles biologiques (Oxygène, Gaz carbonique, maintien des Sols, recyclage…), la régulation du Climat, de la pollution, de la pollinisation, des catastrophes naturelles, des maladies ou des espèces envahissantes, de services culturels (enrichissement personnel ou social, patrimoine, tourisme), ainsi que de services inattendus que nous n’avons pas encore décelés.

L’érosion actuelle de la Biodiversité est décrite sous la notion de Crise anthropogène.

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Notes

1. Les Lichens sont des êtres vivants liés à la stabilisation entre des végétaux (des algues) et des Champignons. On les classe dans la Fonge près des Champignons. Ils sont donc formés à l’origine de deux espèces différentes. L’association est devenue tellement stable que les deux espèces concernées ne peuvent plus vivre séparément. La symbiose que les lient est obligatoire et on doit considérer qu’il s’agit d’êtres vivants à part entière malgré leur double origine. ↩︎