EXEMPLE D'EXPOSE : les mécanismes favorisant la reproduction sexuée.

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1 EXEMPLE D'EXPOSE : les mécanismes favorisant la reproduction sexuée. Remarque : les maquettes de cette synthèse d'exposés ont été réalisées, montrées et expliquées par des élèves ; de même les photos sont celles qui ont été montrées en diaporama. Les explications en caractères italiques et de cette couleur sont celles données par des élèves pour leurs explications. INTRODUCTION : Le maintien d'une espèce dans son milieu nécessite que le nombre d'individus de cette espèce ne diminue pas, donc que les individus puissent se reproduire. Il faut qu'une cellule reproductrice mâle et une cellule reproductrice femelle se retrouvent pour constituer la cellule-œuf à l'origine d'un nouvel individu. Il faut donc d'abord que la cellule reproductrice mâle localise la cellule reproductrice femelle pour la rejoindre. Un mécanisme favorisant cette localisation est donc indispensable. Ensuite il faut que les deux cellules soient le plus près possible l'une de l'autre, donc que l'individu mâle soit près de l'individu femelle. Un mécanisme favorisant ce rapprochement des partenaires est donc préférable. Enfin, la fécondation se fait forcément en milieu liquide, pour que les cellules reproductrices mâles puissent nager à la rencontre des cellules reproductrices femelles. En milieu aquatique, les cellules reproductrices mâles peuvent se déplacer dans l'eau, mais en milieu terrestre, il faut qu'elles puissent déplacer aussi dans un milieu fluide, donc dans un lieu humide à l'intérieur de l'organisme de l'individu femelle, ce qui nécessite un mécanisme de fécondation particulier. 1) Les mécanismes favorisant la rencontre entre les cellules reproductrices mâle et femelle. a - Il faut que les cellules reproductrices puissent se déplacer pour se rencontrer ; elles auraient un ou des élément(s) permettant la locomotion. Pour vérifier, il faut les observer au microscope. Observation au microscope d'une cellule reproductrice femelle (ovule) (x 400) cytoplasme noyau membrane Observation au microscope d'une cellule reproductrice mâle (spermatozoïde) (x 600) : la «tête» le flagelle spermatozoïde On observe que les cellules reproductrices mâles sont beaucoup plus petites que les cellules reproductrices femelles. Les cellules reproductrices mâles sont munies d au moins un filament appelé flagelle qui leur permet

2 de se déplacer en milieu fluide, et d aller à la rencontre des cellules reproductrices femelles qui sont immobiles. b - L'observation des résultats d'une expérience de mise en présence de cellules reproductrices d'une algue, le fucus, permet de découvrir comment la cellule reproductrice mâle repère la localisation de la cellule reproductrice femelle : - Pour la première étape : on prélève une goutte de gelée verte extraite d'une boursouflure de fucus ; on la place sur une lame de verre afin de l'observer au microscope et on peut y voir des spermatozoïdes. On prélève une autre goutte de gelée, orangée cette fois et on peut y voir des ovules. Les spermatozoïdes sont symbolisés par des aimants auxquels ont été attachés une ficelle symbolisant le flagelle ; leur déplacement est assuré par le déplacement d'un autre aimant, invisible, au dos de la feuille. Critique du modèle : les ovules n'ont pas été symbolisés dans la gelée verte. - Pour la deuxième étape : on met un pont d'eau de mer entre les deux gouttes ; on y voit au microscope le déplacement des spermatozoïdes vers la goutte d'eau qui contient les ovules. On en déduit que les ovules attirent les spermatozoïdes ; on suppose que les cellules reproductrices femelles libèrent «une odeur» (une substance chimique soluble dans l'eau) qui attire les cellules reproductrices mâles. Pour le vérifier, on réalise la troisième étape. - Pour la troisième étape : on réalise la même expérience que pour la deuxième étape, mais avant de faire le pont d'eau, on retire les ovules de la gelée orangée. On observe après la mise en place du pont d'eau le déplacement des spermatozoïdes vers la goutte d'eau qui a contenu les ovules, ce qui prouve qu'ils y ont bien laissé une substance chimique qui attire les cellules reproductrices mâles.

3 Autre modèle : Les spermatozoïdes sont symbolisés par des petits objets noirs auxquels ont été attachés une ficelle, noire elle aussi, symbolisant le flagelle ; leur déplacement est assuré par une personne, invisible, au dos de la feuille, qui les guide dans des sillons creusés dans le support. Critique du modèle : les couleurs des gelées ont été inversées. Le mécanisme favorisant la fécondation est l attraction des cellules reproductrices : les cellules reproductrices femelles libèrent dans l eau une substance chimique qui attire les cellules reproductrices mâles. 2) Les mécanismes favorisant le rapprochement des partenaires. On constate que chez certaines espèces animales, les individus ont des comportements rituels appelés parades nuptiales pour attirer leur partenaire. On distingue :

4 a - les signaux visuels : gestes, danses, couleurs, signaux lumineux Par exemple, le lampyre femelle attire le mâle par signaux lumineux.. Exemple de signal visuel, gestuel et basé sur les couleurs : le paon. Le mâle fait la roue. Autre exemple de signal visuel gestuel et basé sur les couleurs, (et associé à un signal sonore) : les sacs vocaux de certains Oiseaux ou de certains Amphibiens. Autre exemple de signal visuel gestuel : la danse du poisson combattant pour séduire la femelle :

5 b - Les signaux auditifs : ceux émis par les sacs vocaux de certains oiseaux et batraciens (voir précédemment), les chants de nombreux oiseaux, le brame du cerf,... Exemple de signal auditif : le brame du cerf c - Les signaux olfactifs : émission d odeurs. Ainsi, certains papillons mâles attirent la femelle par émission d odeur 3) Les mécanismes favorisant le déplacement des cellules reproductrices mâles quel que soit le milieu. Pour savoir comment les cellules reproductrices mâles parviennent à se déplacer vers les cellules reproductrices femelles quel que soit le milieu de reproduction, on compare les résultats d'un élevage de poissons combattants avec le comportement en période de reproduction du cerf et de la biche et avec la fécondation de la tulipe. On observe que la fécondation fait suite à un accouplement chez les mammifères et à une pollinisation chez les angiospermes : les grains de pollen transportés par le vent ou les insectes tombent sur l'organe reproducteur femelle, germent en produisant un tube pollinique qui transporte les cellules reproductrices mâles jusqu'aux cellules reproductrices femelles. - La fécondation peut être externe, comme chez le poisson combattant, c est à dire dans le milieu de vie, à l extérieur de l'organisme de la femelle ; elle est possible seulement en milieu aquatique. - La fécondation peut être interne, comme chez la biche ou la tulipe, c est à dire à l intérieur de l organisme de la femelle ; chez les êtres vivants terrestres, elle est nécessaire pour que les cellules reproductrices mâles puissent rejoindre les cellules reproductrices femelles. - En cas de fécondation externe, les gamètes, les œufs et les jeunes qui en sont issus courent le danger d être égarés ou mangés par des prédateurs, donc perdus. Ces pertes sont compensées par leur nombre élevé. - En cas de fécondation interne et de viviparité, les œufs et/ou les jeunes sont moins nombreux mais sont protégés donc ils ont de meilleures chances de survie. 4) Les variantes de la reproduction sexuée : - Il y a accouplement (relation sexuelle entre un mâle et une femelle d une même espèce) chez les animaux terrestres, mais pas chez les végétaux ni la plupart des animaux aquatiques.

6 Remarquons que les mammifères marins (Cétacés) s accouplent comme tous les mammifères, même s ils vivent exclusivement dans l eau. - Chez certaines espèces, comme l oursin, les individus produisent soit des gamètes mâles, soit des gamètes femelles ; chez d autres, comme l escargot, les individus sont hermaphrodites, c est-à-dire qu ils produisent à la fois des gamètes mâles et des gamètes femelles, mais le croisement, donc l accouplement, est nécessaire. - Certaines espèces sont vivipares comme chez l être humain, c'est-à-dire que le nouvel individu se développe dans le corps de la femelle et sort formé du corps de sa mère. D autres sont ovipares comme chez l escargot, c'est-à-dire que le nouvel individu se développe dans un œuf à l extérieur du corps de la femelle et sort formé à l extérieur. D autres sont dites ovovivipares comme chez la vipère, car le nouvel individu se développe dans un œuf à l intérieur du corps de la femelle, mais l'œuf éclot dans le corps de la femelle et le nouvel individu sort formé du corps de sa mère. CONCLUSION : Divers mécanismes situés à différents niveaux (au niveau de la cellule, de l'individu, du milieu) permettent de favoriser la reproduction des êtres vivants et donc d'assurer le maintien de leur espèce dans leur milieu. Les mécanismes favorisant la rencontre des cellules reproductrices POPULATION REPRODUCTION SEXUEE Les étapes de la reproduction sexuée individu 1 mâle cellule reproductrice mâle individu 2 femelle cellule reproductrice femelle fécondation cellule œuf nouvel individu Pour lire ce schéma : «Les mécanismes favorisant la rencontre des cellules reproductrices ont une influence positive sur la reproduction sexuée», puisque la flèche indique que l'influence se fait sur la reproduction sexuée, et le signe «plus» indique que cette influence est positive.

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