Rappels : La vie est apparue sur Terre il y a environ 3,8 Ga et a permis l’évolution d’une grande diversité d’organisme vivants. La biodiversité recouvre l’ensemble de cette diversité biologique, à tous les niveaux d’organisation : génétique, spécifique et écosystémique.

La notion d’évolution des espèces est clairement décrite par Darwin en 1859 (où il parle notamment de sélection naturelle) et a soulevé de grands débats et controverses au sein de la communauté scientifique de l’époque.

Aujourd’hui les outils mathématiques permettent d’évaluer la biodiversité et de modéliser l’influence des mécanismes évolutifs dans sa dynamique au cours du temps.

Comment estimer la biodiversité et étudier son évolution ?

I/ Evaluer la biodiversité pour mieux la connaitre.

         1- Quantifier la biodiversité

Activité 1 TP

Annexe- documents

Annexe 2 Protocole logiciel BLAST

Correction

Bilan 1 : Il existe sur Terre un grand nombre d’espèces dont seule une faible proportion est effectivement connue. La biodiversité se mesure par des techniques d’échantillonnage (piégeage, observation, écoute ou prélèvement de spécimen ou d’ADN) qui permettent d’estimer le nombre d’espèces (richesse spécifique) dans différents milieux. 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.

Il existe plusieurs méthodes permettant d’estimer un effectif à partir d’échantillons. La méthode de « capture–marquage-recapture » (CMR) repose sur des calculs effectués sur un échantillon. Si on suppose que la proportion 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. Le CMR permet d’estimer l’abondance d’une population.

        2- Estimer la proportion des caractères dans les populations.

Activité 2

Bilan 2 : A partir d’un seul échantillon, l’effectif d’une population portant un caractère phénotypique donné peut également être estimé à l’aide d’un intervalle de confiance. Une telle estimation est toujours assortie d’un niveau de confiance strictement inférieur à 100% en raison de la fluctuation des échantillons. Pour un niveau de confiance donné, l’estimation est d’autant plus précise que la taille de l’échantillon est grande et/ou qu’il a été fait un grand nombre d’estimation (donc plusieurs échantillons).

II/ la composition génétique des populations au cours du temps.

Activité 3

Bilan 3 : La diversité génétique d’une population s’explique par la présence de différentes versions d’un même gène : les allèles.

Le modèle mathématique de Hardy-Weinberg utilise la théorie des probabilités pour décrire le phénomène aléatoire de 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 la structure génétique d’une population de grand effectif est stable d’une génération à l’autre sous certaines conditions (absence de migration, de mutation et de sélection). Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.

Contrairement à ce que prédit le modèle de Hardy-Weinberg, la composition génétique des populations change de génération en génération (ce qui participe à l’évolution de l’espèce). Cela s’explique par le fait que les conditions du modèle sont rarement respectées. Ainsi les écarts entre les fréquences observées sur une population naturelle et les fréquences prédites par le modèle s’expliquent notamment par les effets de forces évolutives (mutation, sélection naturelle, dérive génétique, appariements non aléatoires pour la reproduction, migrations…)

III/ activités humaines et biodiversité.

Activité 4

Bilan 4 : Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces…) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes (dont la variation d’abondance) et conduisent à l’extinction d’espèces.

La fragmentation d’une population (par exemple par le passage d’une route) en plusieurs échantillons de faibles effectifs entraine, par dérive génétique, un appauvrissement de la diversité génétique d’une population ce qui fragilise l’espèce et la rend vulnérable face aux modifications de son environnement.

La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité. Des aires protégées comme les réserves ou les parcs naturels préservent les écosystèmes et leurs espèces.

Tout le chapitre résumé en vidéo: