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UNE HISTOIRE DU VIVANT

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I- Quelles méthodes permettent d'inventorier  la biodiversité terrestre ?

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I- Quelles méthodes permettent d'inventorier  la biodiversité terrestre ?

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1)- Définir la biodiversité en décrivant ses différentes échelles.

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1)- Définir la biodiversité en décrivant ses différentes échelles.

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La biodiversité désigne la description de la diversité de la biosphère et à 3 échelles : écosystémique, spécifiques et génétiques.

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Les méthodes pour inventorier précisément les biodiversité sont le quadrats et le transects :

-> quadrat : surface rectangulaire/ carrée au sol, où un relevé complet d’espèces présentes est réalisée

-> transect : un trajet suivi dans un écosystème qui permettent de relevé tout les êtres vivants observés

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2)- Expliquer par quelles méthodes on peut inventorier précisément la biodiversité.

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2)- Expliquer par quelles méthodes on peut inventorier précisément la biodiversité.

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4)- Prévoir un  protocole simple à mettre en oeuvre pour quantifier la biodiversité du lycée Belin !

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4)- Prévoir un  protocole simple à mettre en oeuvre pour quantifier la biodiversité du lycée Belin !

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Pour faire un inventaire précis de chaque espèce sur le site du lycée Belin, on peut utiliser la technique appelés ADN environnementales qui consiste à prendre des échentillons de terre, d'eau, d'écorse puis d'extraire l'ADN contenu. Ensuite on va séquencer l'ADN pour finir on aligne les bandes dans une banques de séquences. Dernière étape, on identifie les espèces.

Résumé du protocole :

1. Echantillonage d'eau, de terre ...

2. Extraction de l'ADN

3. Séquençage

4. Alignements dans la banques de séquences

5. Identification

Tao

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3) Déterminer la biodiversité d'échantillons en BLAST

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3) Déterminer la biodiversité d'échantillons en BLAST

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1- Emiliania huxleyi est un phytoplancton calcifiant cosmopolite, formant des coccolithes et des blooms massifs, jouant un rôle majeur dans le cycle du carbone et les écosystèmes marins.

2-Sardina pilchardus, ou sardine européenne, est un poisson pélagique grégaire des eaux côtières tempérées, important pour la pêche, l'écosystème marin et le cycle du carbone grâce à ses migrations et son rôle dans les réseaux trophiques.

3-Synechococcus est une cyanobactérie ubiquitaire, capable de photosynthèse, jouant un rôle clé dans la production primaire marine et les cycles biogéochimiques, particulièrement dans les océans pauvres en nutriments.

4-Ulva fasciata est une algue verte marine largement répartie, caractérisée par son thalle plat en ruban, sa croissance rapide et son rôle important dans les écosystèmes côtiers, notamment comme source de nutriments et d’habitat pour diverses espèces.

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La biodiversité désigne la description de la diversité de la biosphère à 3 échelles : écosystémique, spécifiques et génétiques. Pour l’inventorier précisément sont le quadrat et le transects. Le quadrat est une surface rectangulaire/ carrée au sol, où un relevé complet d’espèces présentes est réalisé et le transect est un trajet suivi dans un écosystème qui permet de relever tous les êtres vivants observés. Dans la biodiversité il y a 4 taxons : le premier est Emiliania huxleyi, c’est quelque chose qui joue un rôle majeur dans le cycle du carbone et les écosystèmes marins. Il y a la Sardina pilchardus elle joue un rôle dans  l'écosystème marin et le cycle du carbone grâce à ses migrations et son rôle dans les réseaux trophiques. Ensuite il y a Synechococcus qui joue un rôle clé dans la production primaire marine et les cycles biogéochimiques, particulièrement dans les océans pauvres en nutriments. Pour finir il y a Ulva fasciata elle est caractérisé par sa croissance rapide et son rôle important dans les écosystèmes côtiers, notamment comme source de nutriments et d’habitat pour diverses espèces.Pour pouvoir faire un protocole simple pour quantifier la biodiversité on utilise la technique de l’ADN environnementales qui consiste à prendre des échantillons de terre, d’eau, d'écorce puis y extraire l’ADN Puis il faut séquencer l’ADN et en final on aligne les bandes dans une banque de séquences puis on identifie les espèces

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Quelles  sont les méthodes qui permettent de quantifier une population à partir d’échantillons ?

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la méthode d'échantillonnage aléatoire systématique, la méthode d'échantillonnage stratifié, la méthode d'échantillonnage aléatoire par groupes, la méthode d'échantillonnage aléatoire à plusieurs degrés.

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Expliquer en une phrase le principe de la méthode CMR et indiquer quelle formule est utilisée.

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CMR signifie : capture-marcage-recapture. Pour l'employer il faut utiliser un produit en croix.

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Avec le matériel disponible, réaliser la modélisation proposée dans le document ci-contre. Que remarquez-vous ?

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La biodiversité peut être étudiée à 3 échelles :

- la biodiversité génétique, c'est-à-dire la diversité des allèles au sein de l'espèce.

- la biodiversité des espèces

- la biodiversité des écosystèmes.

Il existe sur Terre un grand nombre d’espèces dont seule une faible proportion
est effectivement connue.

La biodiversité spécifique se mesure par des techniques d’échantillonnage (des spécimens ou de l'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

Richesse spécifique : nombre d'espèces différentes qui composent l'écosystème.

Abondance d'une population : Nombre d'individus d'une population donnée.

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Estimer une population d'otaries : Doc 2 p 174

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Estimer une population d'otaries : Doc 2 p 174

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2/ Décrivez ainsi l'évolution de la population d'otaries à fourrure entre 1992 et 1998.

1/ Utilisez la méthode CMR pour déterminer l'abondance des otaries nées entre 1997 et 1998.

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1/

(1291*1080)/391=3565

L'abondance des otaries nées entre 1997 et 1998 est d'environ 3565 d'otaries.

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2/

L'évolution de la population des otaries a fourrure entre 1992 et 1998 à fortement augmenter.

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Formule pour calculer l'intervalle de confiance :

# data[].attributes.subject
Formule pour calculer l'intervalle de confiance :

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1.    A l’aide du document 1, calculez :

a.    la fréquence f des poissons sombres dans la population de poissons des eaux superficielles.

b.    la fréquence f des poissons sombres dans la population de poissons des eaux profondes.

2.    Proposez une explication à cette différence de proportion de poissons sombres, selon la profondeur.

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4.    Expliquer comment la taille de l’échantillon n influence l’intervalle de confiance ; puis en déduire comment obtenir des proportions les plus fiables possibles.

3.    Utilisez la formule donnée dans le document 2 et vos résultats de calcul de fréquence pour estimer, avec un intervalle de confiance de 95%, :

a.    La proportion des poissons sombres dans la population de poissons dans les eaux superficielles.

b.    La proportion des poissons sombres dans la population de poissons dans les eaux profondes.
c.       Vérifiez vos résultats avec la formule simplifiée vue précédemment.

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N = Nombre total d’individus dans la population

M = Nombre d’individus marqués lors de la capture.

C = Nombre d’individus capturés lors de la 2e capture.

R = Nombre d’individus recapturés (= déjà marqués lors de la 2e capture)

donc

Estimer l’abondance d’une population permet d’en comprendre sa dynamique, essentielle dans le cadre de procédure de conservation de la biodiversité. Mais les populations sont souvent trop nombreuses ou discrètes pour être comptées directement. Il existe donc plusieurs méthodes statistiques pour estimer l’effectif d’une population à partir d’échantillons.

La méthode de « capture-marquage-recapture », qui est valable lorsque la population est à effectif fixe et que les échantillonnages sont aléatoires. Elle repose sur des calculs effectués sur un échantillon et sur le principe de proportionnalité.

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 de la 4e proportionnelle. La proportion d'individus marqués dans l'échantillon (R/C) est identique à la proportion dans la population totale (M/N).

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Les impacts des activités humaines sur la biodiversité

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Les impacts des activités humaines sur la biodiversité

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1) Expliquer l'évolution de la population de lynx ibériques de 1900 à 2017. 

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1) Expliquer l'évolution de la population de lynx ibériques de 1900 à 2017. 

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Il ne reste plus que deux populations naturelles dans le sud de l'Espagne. Cette population a diminué de 70 % entre 1973 et 1993 en raison de la surchasse et de maladies comme la myxomatose. Le lynx ibérique se nourrit à 80 % de lapins de garenne. Les causes de mortalité sont : le piégeage (44 %) et les collisions avec les véhicules (7 %). La mortalité de causes humaines a diminué de 32% en 2010. Tant dis qu'en 1995 elle était de 40%. Cependant le nombre de lapins de garenne à augmenté. Elle est passé de 1.5 lapins/ha en 2003 à 4 lapins/ha en 2010.

Un projet à été créé pour protéger les lynx ibérique. L'Union européenne finance, depuis 2002, le projet Iberlince pour la conservation du lynx ibérique en Andalousie. Elle consiste à une gestion durable de l'écosystème du lynx, une diminution de la mortalité non naturelle et à une amélioration de la diversité génétique du lynx.

En 1900 l'estimation des individus, ici es lynx ibérique était de 100000 puis chute en 1980 pour arriver à environs 1000 individus. A partir du projet Iberlince en 2002, la population était à pratiquement 100 individus, pour qu'en 2017 elle atteint 450 d'individus.

Au début des années 1900 la population de lynx commence à diminué puis grâce au projet Européen la populations augmente.

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2) Calculer l'effet de la fragmentation sur la surface et la périphérie de l'écosystème.

# data[].attributes.subject
2) Calculer l'effet de la fragmentation sur la surface et la périphérie de l'écosystème.

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Formules:

grand carré : 3*3=9 de surface ; (3+3)*2 =12 de périmètre

petit carré x2: 2*2=4 de surface; (2+2)*2=8 de périmètre

rectangle : 3*2=6 de surface; (3+2)*2=10 de périmètre

Surface totale:

9+4+6+4= 23m²

Périmètre totale:

12+8+8+10= 38m

L'effet de la fragmentation sur la surface et la périphérie de l'écosystème augmente en périmètre mais diminue en surface.

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3) Expliquer la différence de diversité génétique entre les populations de lynx.

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3) Expliquer la différence de diversité génétique entre les populations de lynx.

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Il existe 2 variété de lynx le lynx ibériques et la population de lynx boréaux de Scandinavie. La dérive génétique est une variation aléatoire des fréquences alléliques au cours des générations. Ce phénomène peut entraîner la disparition de certains allèles. En effet, la diversité génétique est bénéfique sur le long terme pour permettre aux populations de préserver des caractères potentiellement avantageux permettant une meilleure adaptation à des environnements changeants (urbanisation, changement climatique, maladies, etc.). Il y a également les lynx : Doñana, Sierra Morena, Lynx boréal. Le lynx boréal a des nombre supérieur de gènes A, B et C. Ce qui veut dire que l'espèce est supérieur et amélioré.

# data[].attributes.headline
4) Déterminer les conséquences de la dérive génétique pour la conservation du lynx.

# data[].attributes.subject
4) Déterminer les conséquences de la dérive génétique pour la conservation du lynx.

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La dérive génétique est une problématique importante en biologie de la conservation. En effet, la diversité génétique est bénéfique sur le long terme pour permettre aux populations de préserver des caractères potentiellement avantageux permettant une meilleure adaptation à des environnements changeants (urbanisation, changement climatique, maladies, etc.).

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5) Expliquer les impacts des activités humaines sur le lynx et justifier les mesures de conservation prises dans le projet Iberlince.

# data[].attributes.subject
5) Expliquer les impacts des activités humaines sur le lynx et justifier les mesures de conservation prises dans le projet Iberlince.

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Les impactes des activités humaines sur le lynx commence en 1980. Les principales causes de mortalité du lynx ibérique étaient le piégeage (44 %) et les collisions avec les véhicules (7 %). Le lynx ibérique se nourrit à 80 % de lapins de garenne. Or, cette population a diminué de 70 % entre 1973 et 1993 en raison de la surchasse et de maladies comme la myxomatose (importée par l'être humain en 1954). Les infrastructures humaines (routes, grillages, espaces bâtis, etc.) séparent un écosystème en plusieurs petits habitats.

Cependant il y a eu une mesure de conservation prises dans le projet Iberlince. L'Union européenne finance, depuis 2002, le projet Iberlince pour la conservation du lynx ibérique en Andalousie.Ce projet comporte plusieurs volets :

gestion durable de l'écosystème du lynx : mise en place d'aires protégées, restauration de l'écosystème, réintroduction de lapins ;

diminution de la mortalité non naturelle : amélioration de la sécurité des routes (passages à faune et barrières), patrouilles de gardes forestiers, information des chasseurs ;

amélioration de la diversité génétique du lynx : échange d'individus entre populations, reproduction en captivité, création d'une banque génétique du lynx ibérique.

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Indiquez comment varie la fréquence des différentes formes de papillons, ainsi que la fréquence des différents allèles en fonction des conditions du milieu

# data[].attributes.subject
Indiquez comment varie la fréquence des différentes formes de papillons, ainsi que la fréquence des différents allèles en fonction des conditions du milieu

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La fréquence des changements de formes de papillons se modifie en fonction de plusieurs paramètres:

1) la couleur de l'écorce :

Les différents papillons sera plus visibles selon la couleur de l'écorce et de leurs couleurs corporelle alors ils seront plus visibles.

2) la couleur des survivants

La fréquence des changements d'allèles se modifie en fonction d'un paramètre:

1) Le nombres de survivants portant un allèle particulier:

Plus le nombre de papillons survivants de couleur est important alors les nombres d'allèle sera plus important dans les prochaines phases de reproduction.

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La fréquence de mourir en fonction de la couleur corporelle + l'adaptation un milieu naturel ( couleur de l'écorce blanche ou noire )

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Utilisez le logiciel en ligne Dérive génétique, modèle diploïde

# data[].attributes.subject
Utilisez le logiciel en ligne Dérive génétique, modèle diploïde

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Faites successivement plusieurs simulations avec une grande population (3 allèles, et 400 individus). Que constatez-vous ?

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Faites successivement plusieurs simulations avec une grande population (3 allèles, et 400 individus). Que constatez-vous ?

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Avec probabilité de mutation : 0%

on observe pas de modification et de différentes formes et couleurs

Avec probabilité de mutation : 10%

On observe un peu de modification et de différentes formes et couleurs.

Avec probabilité de mutation : 50%

On observe beaucoup de modification et de différentes formes et couleurs, la moitiés des organismes et gamètes mutent.

Avec probabilité de mutation : 100%

On observe beaucoup de modification et de différentes formes et couleurs, l'ensemble des organismes et gamètes mutent.

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Les impacts des activités humaines  BILAN (Lynx)

# data[].attributes.subject
Les impacts des activités humaines  BILAN (Lynx)

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Fragmentation des habitats
Les activités humaines ont des effets sur les composantes de la biodiversité. Par exemple, les constructions, les champs et routes fragmentent l’habitat des espèces. La fragmentation diminue la surface disponible pour les espèces et limite les migrations d’individus d’une population à une autre.

Appauvrissement de la diversité génétique
De plus, les populations fragmentées sont de plus petit effectif, ce qui provoque une dérive génétique plus importante et une perte de diversité génétique. Cela entraine un risque d’extinction des espèces.

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Qu'est-ce que l'ADN ? Qu'est-ce qu'un nucléotide ?

# data[].attributes.subject
Qu'est-ce que l'ADN ? Qu'est-ce qu'un nucléotide ?

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- ADN : Acide désoxyribonucléique

- Grosse molécule constituée de 2 brins de  nucléotides (A, T, G, C)

- Chaque nucléotide est formé d'une base azotée (A, T, C, G), d'un sucre (désoxyribose) et d'un groupement phosphate.

- Les nucléotides sont complémentaires : A-T et C-G

- Principal constituant des chromosomes, qui portent l'information génétique (plusieurs gènes)

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Un gène est un fragment d'ADN qui code une information.

Deux gènes différents diffèrent par l'ordre dans lequel se succèdent les  4 nucléotides (A, T, C, G). Cet ordre correspond à la séquence du gène.

C'est cette séquence qui constitue l'information génétique codée par le gène.

Quand le gène est exprimé dans la cellule, une molécule (le plus souvent une protéine) est produite grâce à cette information génétique.

Ainsi, ce sont les gènes qui déterminent les caractères héréditaires des individus.

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Un gène peut exister sous différentes versions, appelés "allèles".

Par exemple,  pour le gène codant pour le groupe sanguin, il existe 3 allèles différents : a, b et o.

Chaque gène est porté par les deux chromosomes d'une même paire, ainsi chaque gène est présent en 2 exemplaires (sauf pour certains gènes portés par les chromosomes sexuels XY).

Ainsi pour chaque gène, un individu esthomozygote(il a 2 fois le même allèle) ouhétérozygote(il a 2 allèles différents).

# data[].attributes.headline
Faites successivement plusieurs simulations avec une petite population (3 allèles, et 20 individus). Que constatez-vous ?

# data[].attributes.subject
Faites successivement plusieurs simulations avec une petite population (3 allèles, et 20 individus). Que constatez-vous ?

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Les allèles ne s'expriment pas tous de la même manière, on dit qu'ils sont dominants, récessifs, ou co-dominants les uns par rapports aux autres.

Par exemple :

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Qu'est-ce qu'un allèle ? Qu'est-ce qu'un génotype ? un phénotype ?

# data[].attributes.subject
Qu'est-ce qu'un allèle ? Qu'est-ce qu'un génotype ? un phénotype ?

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En fonction des allèles possédés par un individu, son génotype change, puis son phénotype change soit légèrement (groupe sanguin, couleur des yeux, des cheveux, de la peau) soit,  plus rarement, grandement (apparition, disparition ou transformation d'un membre).

# data[].attributes.body
Une mutation correspond à la modification de la séquence d'un gène. Il existe plusieurs types de mutations (ajout ou retrait d'un ou plusieurs nucléotides).

Lorsqu'un gène mute, un nouvel allèle est formé.

Exemple :
Allèle sauvage : ATG GCA TTC CCA GCA GCC AGT TGA
Allèle muté :       ATG GCA TTA CCA GCA GCC AGT TGA

La diversité des allèles peut être différente d'une population à l'autre.

# data[].attributes.body
Une population est dite en équilibre de Hardy-Weinberg quand se réalise, à chaque génération, la structure génotypique conforme à la loi de Hardy-Weinberg : dans ce cas, de génération en génération, les fréquences alléliques du patrimoine génétique d'une population restent constantes.

Le modèle de Hardy-Weinberg permet de prédire la structure génétique attendue d’une population. Si la population respecte les hypothèses du modèle et en connaissant la fréquence de l’allèle A, on peut alors déterminer la fréquence attendue pour les individus homozygotes de génotypes (A//A) et (a//a) et pour les individus hétérozygotes de génotype (A//a).

Si on observe un écart entre les fréquences génotypiques attendues et les fréquences observées, cela signifie qu’une ou plusieurs des hypothèses du modèle n’est pas vérifiée. Dans ce cas, la population n’est pas à l’équilibre de Hardy-Weinberg : les fréquences génotypiques évoluent au fil des générations, car une ou plusieurs forces évolutives agissent .

# data[].attributes.headline
Expliquer mathématiquement le modèle de Hardy – Weinberg, à partir de l’exemple des loups du parc de Yellowstone

# data[].attributes.subject
Expliquer mathématiquement le modèle de Hardy – Weinberg, à partir de l’exemple des loups du parc de Yellowstone

# data[].attributes.body
Avec probabilité de mutation : 0%

on observe pas de modification et de différentes formes et couleurs

Avec probabilité de mutation : 10%

On observe un peu de modification et de différentes formes et couleurs.

Avec probabilité de mutation : 50%

On observe beaucoup de modification et de différentes formes et couleurs, la moitiés des organismes et gamètes mutent.

Avec probabilité de mutation : 100%

On observe beaucoup de modification et de différentes formes et couleurs, l'ensemble des organismes et gamètes mutent.

# data[].attributes.body
D’après le modèle de Harry Weinberg, si :

- La population est de très grande taille
- Les individus se reproduisent de façon aléatoire
- Aucune force évolutive ne s’exerce

Alors, la structure génétique de la population reste constante d’une génération à l’autre. C’est-à-dire que les fréquences alléliques p et q restent constantes d’une génération à l’autre et que les fréquences génotypiques sont également constantes.
Ce qui se traduit par la formule : p2 + 2pq + q2 = 1

Si, lors de l’étude du gène d’une population, cette formule n’est pas vérifiée, alors une des conditions du modèle n’est pas remplie (exemple : la population est de petite taille)

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Le tableau ci-dessous donne les probabilités des génotypes à la génération 1, en connaissant les génotypes des gamètes de la génération 0.