Les documents ont tous un titre placé en-dessous, et chaque document est cité dans le texte au moment opportun.
2- Documents imposés :
_ La grille du quadrat et sa légende associée à une photo aérienne au même format (pour comparer)
_ Une carte avec la position des Quadrats et un ou deux diagrammes/ tableaux associés pour chaque quadrats (inspiré du document complété dans l'activité A1)
_ Ne pas oublier les données sur le biotope (format libre : tableau pH, diagramme triangulaire, photo couleur...)
Tout autre document pertinent sera valorisé.
3- Restitution du travail lors de la séance Ens Sc., la semaine de la rentrée :
_ Charger au format PDF obligatoire dans le Dossier DEVOIR sur Eléa (toujours vérifier l'ouverture du fichier PDF sur votre PC avant l'envoi) : Attention : Mettre un titre avec vos noms et Classe du type "TB?_GA?_Q3?_Nom_Nom_....PDF"
ET
_Imprimer une copie (couleur non obligatoire mais préférable, pas de reliure, juste une agrafe) à remettre directement au professeur.
Une mutation est une modification du matériel génétique (ADN) d’un organisme. Elle apparaît au hasard et peut être sans effet, désavantageuse ou avantageuse pour l’individu. Si elle est transmise à la génération suivante, elle forme un nouvel allèle dans la population.
2. Dérive génétique
La dérive génétique est une modification aléatoire de la fréquence des gènes (ou allèles) dans une population, liée à un double tirage au sort lors de la reproduction sexuée (gamétogénèse et fécondation).
Elle se produit surtout dans les petites populations, où le hasard peut faire augmenter ou disparaître certains allèles.
3. Sélection naturelle
La sélection naturelle est un mécanisme où certains individus, qui possèdent des caractères avantageux dans leur environnement, survivent mieux et se reproduisent davantage. Ces caractères deviennent alors plus fréquents dans la population.
4. Sélection sexuelle
La sélection sexuelle est une forme de sélection où certains caractères augmentent la chance de se reproduire (être choisi comme partenaire ou gagner un combat).
Exemple : les bois du cerf ou le plumage coloré du paon.
5. Migration
La migration, en génétique des populations, correspond au déplacement d’individus d’une population vers une autre, et avec eux, leurs allèles.
Elle entraîne un mélange de gènes entre populations.
T3_C1_2_Modéliser la biodiversité génétique
A4 Le Modèle mathématique de Hardy-Weinberg
Savoirs
Au cours de l’évolution biologique, la composition génétique des populations d’une espèce change de génération en génération.
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, absence de mutation et absence de sélection naturelle et sexuelle (panmixie)).
Cette stabilité théorique est connue sous le nom d’équilibre de Hardy-Weinberg.
Elle n'existe pas dans la nature.
Cependant, les écarts entre les fréquences réelles observées sur une population naturelle et les résultats du modèle théorique, qui sert alors de comparatif ("expérience témoin"), doivent s’expliquer notamment par les effets d'une ou des forces évolutives (mutation, sélection, dérive, etc.) absents du modèle mais présents dans la nature.
Savoir-faire
- Pour la transmission de deux allèles dans le cadre du modèle de Hardy-Weinberg, établir les relations entre les probabilités des génotypes d’une génération et celles de la génération précédente.
- Produire une démonstration mathématique ou un calcul sur tableur ou un programme en Python pour prouver ou constater que les probabilités des génotypes sont constantes à partir de la seconde génération (modèle de Hardy-Weinberg).
- Utiliser des logiciels de simulation basés sur ce modèle mathématique.
- Analyser une situation d’évolution biologique expliquant un écart par rapport au modèle de Hardy-Weinberg.
T3_C1_3_Les impacts de l’Homme sur la biodiversité
A5_ La fragmentation des écosystèmes
A6_ Les impacts des activités humaines sur la biodiversité
Savoirs
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 de l’abondance spécifique et conduisent à l’extinction d’espèces.
La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la biodiversité génétique d’une population.
La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité, mais aussi le bien-être humain.
Savoir-faire
- Utiliser un modèle géométrique simple (quadrillage) pour calculer l’impact d’une fragmentation sur la surface disponible pour une espèce.
- À partir d’un logiciel de simulation, montrer l’impact d’un faible effectif de population sur la dérive génétique et l’évolution rapide des fréquences allèliques.
- Analyser des documents pour comprendre les mesures de protection de populations à faibles effectifs.
- Identifier des critères de gestion durable d’un écosystème. Envisager des solutions pour un environnement proche.
Le terme de biodiversité* est utilisé pour désigner la diversité du vivant et sa dynamique aux différentes échelles :
- les variations entre membres d'une même espèce au sein d'une population* : la diversité génétique (= diversité des allèles*)
- les différentes espèces* des différents taxons* au sein des écosystèmes : ladiversité spécifique,
- les différents écosystèmes* (= biocénose* + biotope*) au sein de la biosphère*.
Les trois niveaux de biodiversité sont emboîtés et définissent la biosphère
La Terre est habitée par une grande diversité d’êtres vivants. Cette biodiversité est dynamique et issue d’une longue histoire dont l’espèce humaine fait partie. L’évolution constitue un puissant outil de compréhension du monde vivant. Les activités humaines se sont transformées au cours de cette histoire, certaines inventions et découvertes scientifiques ont contribué à l’essor de notre espèce.
T3_C1_La biodiversité et son évolution
T3_C1_1_Evaluer la biodiversité
Évaluer la biodiversité à différentes échelles spatiales et temporelles représente un enjeu majeur pour comprendre sa dynamique et les conséquences des actions humaines.
Savoirs
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 de spécimens (voir A2 : Méthode des Quadrats) ou ADN (voir A1 : Barcoding et Métabarcoding) qui permettent d’estimer la richesse spécifique, c'est-à-dire le nombre d’espèces dans différents milieux. Les composantes de la biodiversité peuvent aussi être décrites par l’abondanced’une espèce ou d’un plus grand taxon, c'est à dire le nombre d’individus d’une population pour une espèce ou un taxon.
Il existe plusieurs méthodes permettant d’estimer un effectif à partir d’échantillons. La méthode de « capture-marquage-recapture » (voir A3 : 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.
La démonstration faite en classe est à connaître. Dans ce cas : N = (M x m) / n
À partir d’un seul échantillon, l’effectif d’une population 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.
La dernière formule simplifiée de IC95%, ci-dessus, est à connaitre et à comprendre. (ici f est la fréquence d'un caractère, n est l'effectif total de l'échantillon où l'on observe cette fréquence)
Savoir-faire
A1 & A2 - Exploiter des données obtenues au cours d’une sortie de terrain ou d’explorations scientifiques (historiques et/ou actuelles) pour estimer la biodiversité (richesse spécifique et/ou abondance relative de chaque taxon).
A2 - Quantifier l’effectif d’une population ou d’un taxon plus vaste à partir de résultats d’échantillonnage.
A3 - Estimer une abondance par la méthode de capture, marquage, recapture, fondée sur le calcul d’une quatrième proportionnelle. A3 - À l’aide d’un tableur, simuler des échantillons de même effectif pour visualiser la fluctuation d’échantillonnage (moyenne et écart-type).
A3 - En utilisant une formule donnée pour un intervalle de confiance au niveau de confiance de 95 %, estimer un paramètre inconnu dans une population de grande taille à partir des résultats observés sur un échantillon.
BILAN :
Transition : L'évaluation répétée des populations montrent qu'elles évoluent au cours du temps. Des modèles mathématiques probabilistes et des outils statistiques permettent d’étudier les mécanismes évolutifs impliqués.
