BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2013 ÉCOLOGIE-AGRONOMIE-TERRITOIRE Épreuve n 6 Série S Durée de l épreuve : 3 heures 30 Coefficient : 5 Aucun appareil électronique n est autorisé. Le candidat devra traiter les deux parties du sujet. Dès que ce sujet vous est remis, assurez-vous qu il est complet. Ce sujet comporte 11 pages numérotées de 1 à 11 Le document 6, page 10/11 est à rendre avec la copie Page 1 sur 11
1 ère partie sur 8 points Restitution organisée de connaissances Le glucose est essentiel au fonctionnement de nos cellules qui le prélèvent dans le sang. Malgré des apports alimentaires discontinus, sa concentration sanguine varie peu car elle est régulée. Réaliser un exposé structuré et illustré montrant le rôle du pancréas dans la régulation de la glycémie. Page 2 sur 11
2 ème partie sur 12 points Exploitation de documents et résolution de problèmes scientifiques. Probablement originaire d'asie, l'abeille a été «domestiquée» par l'homme dès que celui-ci a acquis un mode de vie sédentaire. En 1758, Linné publie la première description de l'abeille et la baptise Apis mellifera. Les abeilles vivent en société. Chaque colonie comporte une seule reine, entourée de dizaine de milliers d'ouvrières et, à la belle saison, de quelques centaines ou milliers de mâles. 1. Du fait de l'alternance des saisons, la colonie d'abeilles présente au cours de l'année une succession d'états de développement. À partir des informations du document 1, montrer que la population d une colonie d abeilles dépend de facteurs de l environnement. (2 points). 2. Trois types d'individus vivent dans la colonie : la reine, les ouvrières et les mâles. À partir du document 2, choisir les affirmations exactes du QCM ci-dessous et noter leurs numéros sur la copie. (0,75 point) 2.1. Les larves de mâles : a- sont nourries avec de la gelée royale et issues d œufs fécondés. b- sont nourries avec du pollen et issues d œufs non fécondés. c- sont nourries avec des aliments riches en lipides. 2.2. Les larves d ouvrières : a- sont nourries en partie avec du miel et issues d œufs fécondés. b- sont nourries avec du miel et de la gelée royale riche en lipides. c- sont nourries avec de la gelée royale et issues d œufs non fécondés. 2.3. Les larves de reines : a- sont nourries avec des aliments riches en lipides et protéines et issues d œufs fécondés. b- sont nourries avec du miel et du pollen et issues d œufs fécondés. c- sont nourries avec de la gelée royale et issues d œufs non fécondés. Page 3 sur 11
3. L'activité pollinisatrice des abeilles est fondamentale pour la survie de nombreuses espèces végétales. Sans fécondation par le pollen, il n'y a pas développement de l'ovaire en fruit ni de l'ovule en graine. La pollinisation par les abeilles joue un rôle essentiel en agronomie. 3.1. À partir du document 3, justifier le rôle des abeilles comme facteur de production. (1 point) 3.2. À partir du document 4, présenter l importance des abeilles dans les écosystèmes. (2 points) Les populations d abeilles sont sujettes depuis plusieurs années au syndrome d effondrement des colonies. 4. La surmortalité des abeilles est liée à une multitude de facteurs. Évaluer leur importance constitue un casse-tête pour les chercheurs, et un enjeu majeur pour nos sociétés. La varroase et la nosémose sont deux maladies qui peuvent dans certains cas entraîner une forte mortalité des colonies d'abeilles. 4.1. À partir d éléments d argumentation issus du document 5, déterminer la relation interspécifique établie entre l abeille et le varroa. (1 point) 4.2. Les documents 6a et 6b présentent une synapse inhibitrice et l action d un insecticide sur cette synapse. Légender le schéma 6a, indiquer sur ce schéma l action de cet insecticide. Émettre une hypothèse sur la conséquence de l action de cet insecticide sur la cellule postsynaptique. (2,25 points) 4.3. Le document 7 montre le pourcentage de mortalité des abeilles en fonction du temps pour quatre conditions expérimentales. Les doses expérimentales d'insecticides utilisées (dans l'alimentation des abeilles) ne tuent pas les abeilles saines. Le Nosema ceranae est présenté dans le document 5. Analyser le graphique et conclure. (2 points) 5. À l'aide de vos connaissances et compte tenu des informations obtenues dans les différents documents, proposer deux mesures favorisant le maintien des populations d abeilles. (1 point) Page 4 sur 11
DOCUMENT 1 Phase Paramètre Période de l année Ponte Pollen Hivernale Prévernale Vernale Estivale Estivoautomnale Novembre à Mars à avril Mai à fin juin Fin juin à juillet Août à octobre février Pratiquement Début, puis expansion Expansion Début de Nette régression, nulle, sporadique rapide rapide, atteint régression faible à très faible Nul à très rare (noisetier) Abondant (saule, peuplier) Activité Nulle à réduite Réduite par la pluie et le froid Nourriture Consommation Surtout consommation des réserves des réserves et Réserves Miellée nulle Diminution des réserves Miellée nulle à faible, Diminution des réserves son maximum Très abondant (fruitiers, pissenlit) Intense, essaimage Nectar Miellée intense Augmentation des réserves Abondant (trèfle, ronce, ) Intense Nectar Miellée intense Augmentation des réserves Rare Moyenne à réduite Nectar, puis réserves Stagnation ou diminution des réserves Population Stagne et diminue lentement (abeilles d hiver) Faible augmentation Disparition progressive des abeilles d hiver Augmentation rapide (abeilles d été) Maximum de la population, puis diminution Population réduite, disparition des abeilles d été Description des différentes phases du cycle biologique annuel d une colonie d abeilles. D après «Être performant en apiculture»- H. Guerriat, Editions Rucher du tilleul N.B. : - Le nectar et le pollen sont produits par les fleurs et constituent la source de nourriture des abeilles. - La miellée est la production de miel - Essaimage : départ de la ruche d une partie des abeilles avec une reine pour aller former une nouvelle colonie. Page 5 sur 11
DOCUMENT 2 Le déterminisme des castes La parthénogénèse, découverte par Dzierzon en 1845, est très courante chez les insectes et spécialement chez les hyménoptères. Elle consiste en une reproduction sans fécondation. Chez l'abeille, seuls les mâles sont issus d œufs non fécondés... L évolution d un œuf fécondé pose cette question étonnante : comment, à partir de deux œufs génétiquement semblables, la colonie d'abeilles va-t-elle réussir à élever dans un cas une reine, dans l'autre une ouvrière? Schirach, en 1770, constata qu'une larve d'ouvrière de moins de trois jours peut-être transformée en reine par les soins des ouvrières. Plus tard, en 1889, Perez établit que seule la quantité et la qualité de la nourriture distribuée aux larves est capable d'opérer cette transformation... les larves de reines reçoivent la gelée royale pure composée d'un mélange d'une substance riche en protéines produite par les glandes hypopharyngiennes et d'une substance riche en lipides produite par les glandes mandibulaires ; les larves d'ouvrières sont nourries pendant les deux premiers jours avec une gelée royale pauvre en lipides ; par la suite, elles reçoivent une gelée dite «d'ouvrières» composée de la sécrétion des glandes hypopharyngiennes en mélange avec du pollen et du miel ; les larves de mâles reçoivent une nourriture semblable à celle des ouvrières mais plus riche en pollen et en plus grande quantité. d'après «Être performant en apiculture»- H. Guerriat, Éditions Rucher du tilleul Page 6 sur 11
DOCUMENT 3 d'après «Le traité Rustica de l'apiculture»- Rustica éditions- Schéma d'une coupe longitudinale d'une fraise la fraise est un «faux fruit», les «vrais fruits» sont les akènes contenant une graine ; la partie charnue de la fraise correspond au développement du réceptacle floral d'après «Sciences Naturelles» Pierre Vincent- Vuibert Page 7 sur 11
DOCUMENT 4 L'incidence du butinage n'est pas limitée aux seules espèces végétales entomophiles 1 car les abeilles visitent aussi beaucoup d'espèces anémophiles 2, comme les poacées (blé, maïs...) et certaines essences forestières (chêne, orme, châtaignier, noisetier...) pour y récolter du pollen. Des résultats récents montrent que le butinage des abeilles contribue à mettre en suspension dans l'air du pollen, qui peut intervenir de façon significative dans la pollinisation des espèces anémophiles. Les abeilles ont permis la reproduction sexuée dans des environnements où le vent n'était pas un vecteur adéquat, comme les milieux tropicaux humides (exemple : la forêt amazonienne). Il s en est suivi une explosion de phénotypes occupant de nouvelles niches écologiques. Les abeilles sont des agents pollinisateurs efficaces qui permettent des croisements intraspécifiques variés. Suite à leurs déplacements réguliers, elles déposent de grandes quantités de pollen sur les stigmates des fleurs de la même espèce. Toutefois la fidélité des abeilles à une espèce de plante n'est pas totale, et il arrive que, au cours d'un même voyage, les butineuses visitent plusieurs espèces. Ces «erreurs» conduisent à des dépôts de pollen de différentes espèces sur un même stigmate et peuvent ainsi occasionner des croisements interspécifiques à l origine de nouvelles espèces. D après «Le traité Rustica de l'apiculture», Éd. Rustica, p : 122-127 1 entomophile : pollinisation par les insectes 2 anémophile : pollinisation par le vent Page 8 sur 11
DOCUMENT 5 Le varroa (Varroa destructor) est un acarien qui se nourrit exclusivement aux dépens des abeilles. Cet acarien est visible à l œil nu, et seules les femelles adultes sont communément observées. Elles sont de couleur marron et présentent une convexité sur la face dorsale. Leur forme plate leur permet d'être à l'aise aussi bien dans le couvain operculé 1, entre la nymphe 2 et les parois de l'alvéole, que sur les abeilles adultes, où elles peuvent s'insinuer dans les moindres interstices du corps. Les femelles varroas sont très agiles et se maintiennent accrochées aux abeilles grâce à des ventouses situées à l extrémité de leurs huit pattes. Le mâle, quant à lui, n'est jamais visible hors du couvain 3 ; il est blanc jaunâtre et mesure 0,8 mm de diamètre. Le varroa se nourrit au détriment des larves, des nymphes ou des abeilles adultes des trois castes. La nutrition est assurée, après piqûre, par la succion de l'hémolymphe 4 ce qui entraîne un affaiblissement des organismes. 1 couvain operculé : alvéoles renfermant des nymphes et fermées par un opercule de cire. 2 nymphe : forme larvaire précédant le stade adulte 3 couvain : ensemble des œufs et des larves 4 hémolymphe : liquide circulant, équivalent du sang chez les insectes Le traité Rustica, Éd. Rustica p:88-89 modifié Clichés de Alex (http://www.alexanderwild.com) & J. Trouiller (apisite.online.fr) Le nosema (Nosema ceranae) est un champignon qui affecte le tube digestif des abeilles adultes provoquant des diarrhées aiguës. Il établit le même type de relation interspécifique que le varroa avec l'abeille. Page 9 sur 11
Document à rendre avec la copie DOCUMENT 6 Document 6a Schéma d une synapse inhibitrice à neurotransmetteur GABA (acide gamma-aminobutyrique) Document 6b Le Fipronil est la molécule active de certains insecticides utilisée entre autres pour l'enrobage des semences (tournesol, maïs...) afin de limiter les attaques des taupins (coléoptères). Le Fipronil agit sur les synapses inhibitrices à GABA en bloquant les canaux chimiorécepteurs à chlore. Page 10 sur 11
DOCUMENT 7 Effet de Nosema ceranae (N. ceranae) sur la sensibilité des abeilles au Fipronil N.B. : - La flèche indique le jour où les lots d abeilles (2) et (4) sont exposés à l insecticide. - t 0 est le moment de la contamination des abeilles des lots (3) et (4) par N. ceranae. - L axe des abscisses représente la durée en jours de l expérience. d'après «Déclin des colonies d'abeilles et origine multifactorielle : cas de Nosema cerenae et des insecticides» Vigaud, Diogon, Aufauvre, Fontbonne, Viguès, Brunet, Texier, Biron, Blot, El Alaoui, Belzunce et Delbac. Graphique modifié Page 11 sur 11