Thème 1 : La Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée

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1 Thème 1 : La Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée Chapitre 3/th1 - La biodiversité, résultat et étape de l évolution Je serai capable de...( I.) - de définir les termes spécifiques de ce thème ; - d indiquer les différents niveaux d expression de la biodiversité - de mettre en évidence les variations de la biodiversité au cours du temps - d'identifier les causes des variations de la biodiversité à partir de documents - de montrer l impact de l activité humaine sur la biodiversité Je serai capable de...( II.) - de définir les termes spécifiques de ce thème ; - de mettre en évidence l organisation commune des vertébrés ; - de mettre en évidence la parenté entre les vertébrés Je serai capable de...( III.) - de définir les termes spécifiques de ce thème ; - d'exploiter des modèles pour illustrer la dérive génétique et la sélection naturelle - d expliquer la formation de nouvelles espèces Définitions ( I.) : - biodiversité : voir résumé ; - écosystème : désigne l'ensemble formé par une communauté d'êtres vivants et son milieu dans lequel ces êtres vivants se déploient ; - évolution : processus complexe à l origine de l émergence de nouvelles espèces et participant aux modifications de la biodiversité Définitions ( II.) : - axe de polarité : droite virtuelle reliant deux pôles opposés du corps d un animal ; - membre locomoteur : organe permettant le déplacement d un être vivant ; - ascendance commune : ancêtre commun Définitions ( III.) : - population : groupe d individus appartenant à une même espèce et vivant dans une même zone géographique ; - dérive génétique ; sélection naturelle : voir résumé - évolution : processus complexe à l origine de l émergence de nouvelles espèces et participant aux modifications de la biodiversité 1 / 6

2 Résumé du cours... I. Biodiversité actuelle et biodiversité passée Le terme biodiversité est la contraction de l expression «diversité biologique». La biodiversité reflète le nombre et la diversité des organismes vivants, ainsi que leur évolution au cours du temps et d un endroit à l autre. La biodiversité se définit à trois niveaux : elle recouvre la diversité génétique au sein d une même espèce, la diversité des espèces (= biodiversité spécifique) et la diversité des écosystèmes. Divers indicateurs écologiques, comme l évaluation du nombre d individus et d espèces dans un milieu donné, sont utilisés pour quantifier la biodiversité. La diversité génétique est révélée par la diversité des allèles pour un gène donné. Au cours des temps géologiques, les espèces peuplant les différents écosystèmes terrestres ont changé : des espèces sont apparues, d autres ont disparu. Les espèces actuelles ne représentent qu une infime proportion de l ensemble des espèces qui ont existé depuis l apparition de la vie : la plupart de ces espèces ont aujourd hui disparu. La biodiversité actuelle est seulement une étape de l histoire du monde vivant. Les variations de l environnement sont une des principales causes de modification de la biodiversité au cours du temps (ex : changements climatiques ). La biodiversité actuelle est donc le résultat et une étape des processus de l évolution des êtres vivants. Presque tous les écosystèmes sur Terre ont été transformés de façon considérable suite aux activités humaines. Actuellement, «l érosion» de la biodiversité et les changements dans l environnement qui y sont liés sont plus rapides qu à aucune autre période de l histoire humaine et rien n indique que ce processus soit en train de ralentir. De nombreuses populations animales, végétales et microscopiques sont en déclin, que ce soit en termes de nombre d individus, d étendue géographique, ou les deux. La disparition des espèces fait partie du cours naturel de l histoire de la vie sur Terre. Cependant, l activité humaine a accéléré le rythme d extinction. Quelques actions de sauvegarde sont menées à l initiative d organismes nationaux et internationaux. II. Diversité et parenté au sein du groupe des vertébrés Les vertébrés présentent une organisation générale commune. Leurs organes sont disposés de façon ordonnée suivant deux axes de polarité : l axe de polarité antéro-postérieure, l axe de polarité dorso-ventrale. Ces deux axes de polarité définissent un plan de symétrie bilatérale qui sépare la moitié droite et la moitié gauche de l organisme. Exemples : disposition du système nerveux et de l appareil digestif : 1. Le système nerveux : Le système neveux des vertébrés est situé en position dorsale. Il est constitué : d une partie antérieure élargie en forme de renflement, le cerveau ou encéphale ; en arrière un tube neural qui forme la moelle épinière ; de chaque côté, des nerfs spinaux reliés à la moelle. Si on compare les encéphales des différents groupes on constate une organisation commune. 2. L appareil digestif : Il débute ventralement et en avant par la bouche au niveau de la tête. Il se poursuit par un tube, l œsophage. Il débouche dans un réservoir, l estomac. Il se prolonge dans la région postérieure du tronc par un nouveau tube, l intestin. Il se termine par un orifice postérieur, l anus. Tous les vertébrés présentent un squelette interne organisé sur le même plan. Il comprend un crâne et une colonne vertébrale formée d unités similaires : les vertèbres. Les membres sont soutenus par le squelette et reliés à des ceintures osseuses : les membres antérieurs sont reliés à la ceinture scapulaire, les membres postérieurs sont reliés à la ceinture pelvienne. Selon les groupes de vertébrés les membres locomoteurs ont des rôles différents : la forme de ce squelette est adaptée à leur fonction. Ex.: le membre antérieur de poisson est adapté à la nage (nageoire) ; le membre antérieur d oiseau est adapté au vol (aile). Néanmoins, chez les vertébrés tétrapodes les membres locomoteurs ont une organisation commune. Ils comportent 3 segments : le bras ou la cuisse, l avant-bras ou la jambe, la main ou le pied muni de doigts. L organisation commune des vertébrés suggère que tous les membres de ce groupe ont une parenté c est-à-dire qu ils ont une ascendance commune. Les caractères communs des vertébrés sont donc hérités de cette ascendance commune. 2 / 6

3 Résumé du cours... III. Diversité génétique et évolution des espèces Dans une population d organismes de la même espèce, il existe souvent une grande diversité génétique : de nombreux gènes sont représentés par plusieurs allèles différents. La fréquence des allèles peut varier au cours du temps. Pour un allèle donné, cette fréquence peut augmenter, diminuer, voire même devenir nulle (disparition de l allèle). De plus, de nouveaux allèles apparaissent sans cesse par mutations géniques. Deux mécanismes principaux sont à l origine de cette variabilité allélique : la dérive génétique et la sélection naturelle. La dérive génétique : La dérive génétique est une variation aléatoire de la fréquence des allèles au cours du temps dans une population. Elle est surtout une conséquence de la reproduction sexuée : d une génération à la suivante, seuls certains allèles sont transmis des parents aux descendants. Ce tri entre allèles est complètement aléatoire. La dérive génétique est plus marquée lorsque l effectif de la population est faible. En général, elle appauvrit génétiquement cette population, au sein de laquelle certains allèles peuvent disparaître. La sélection naturelle : La sélection naturelle est une variation non aléatoire de la fréquence des allèles. Dans un milieu donné, certains allèles donnent un avantage aux individus qui les portent. Ceux-ci ont donc plus de chance de vivre et d atteindre plus facilement l âge de se reproduire. Aussi, au fur et à mesure des générations, la fréquence des allèles avantageux augmente dans une population. L apparition de nouvelles espèces : Sous l effet de la dérive génétique et de la sélection naturelle, les populations d une même espèce peuvent se transformer au cours du temps. Lorsque les différences génétiques deviennent importantes entre deux populations, les individus issus de chacune de ces populations perdent la capacité de se reproduire entre eux. Dès lors, les deux populations forment deux espèces distinctes et nouvelles. Dérive génétique et sélection naturelle sont donc deux moteurs de l évolution des espèces. Illustrations du cours : - activités 1 à 4 du problème 1/ch3/th1 pour le I.) - activités 1 à 4 du problème 2/ch3/th1 pour le II.) - activités 1 à 3 du problème 3/ch3/th1 pour le III.) - 3 / 6

4 Fiche de mémorisation à compléter ( I.) : Questions Q1. Comment mettre en évidence la biodiversité d'un écosystème? Q2. Quel outil ( de taxonomie) permet d'identifier les différents êtres vivants à partir de leurs attributs puis de les nommer? Q3. Quel outil permet de classer les êtres vivants après leur identification? Q4. Comment mettre en évidence la biodiversité du passé dans un écosystème? Q5. Comment mettre en évidence la diversité génétique à partir de simples observations morphologiques? Q6. Pourquoi dit-on que la biodiversité actuelle est le résultat et seulement une étape de l'histoire du monde vivant? Q7. En quoi les facteurs de l'environnement participent aux variations de la biodiversité d'un écosystème au cours du temps? Q8. Quels sont les 3 niveaux de description de la biodiversité? Réponses 4 / 6

5 Fiche de mémorisation à compléter ( II.) : Questions Q1. Quels enseignements apporte la comparaison anatomique des vertébrés? Q2. Quels sont les différents axes de polarité communs à tous les vertébrés? Q3. Comment représenter les liens de parenté entre les différents vertébrés actuels et fossiles? Réponses 5 / 6

6 Fiche de mémorisation à compléter ( III.) : Questions Q1. Comment montrer l'évolution d'un gène au cours du temps dans une population donnée? Q2. Qu'est-ce que la dérive génétique? Q3. Comment modéliser le mécanisme de la dérive génétique? Q4. Qu'est-ce que la sélection naturelle? Q5. Comment modéliser le mécanisme de la sélection naturelle? Q6. Indiquer les deux moteurs de l'évolution des populations d'espèces? Réponses 6 / 6