Terminale S 2016-2017
Kartable
Terminale S 2016-2017

De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité

La notion d'espèce est complexe, sa définition a évolué au cours du temps. Les espèces sont en évolution permanente selon les processus de sélection et de dérive génétique, qui mènent à des spéciations.

I

Généralités sur l'évolution

Au sein des populations, il existe une variabilité génétique. Cette dernière est induite par l'apparition de nouveaux allèles entraînés par des mutations. Certains allèles vont perdurer dans la population s'ils apportent des avantages pour l'individu, comme par exemple :

  • Une plus grande attirance sexuelle exercée sur le partenaire
  • Une meilleure résistance au milieu
  • Un meilleur accès à la nourriture

Dans les années 1950, des études ont été réalisées sur les phalènes du bouleau. Ce sont des papillons ayant deux phénotypes distincts : un clair que l'on nomme typica et un sombre connu sous le nom de carbonaria. Ces expériences ont été réalisées dans deux zones : une zone polluée avec des troncs sombres et une autre non polluée avec des troncs clairs et des lichens.

Zone polluéeZone non polluée
PhénotypesTypicaCarbonariaTypicaCarbonaria
Pourcentage de papillons dans la population50505050
Pourcentage de papillons capturés par les oiseaux76242179

Cette expérience montre que les phénotypes clairs sont favorisés dans les zones non polluées et inversement. Les individus, en fonction des allèles qu'ils portent, peuvent être avantagés ou non. Cela permet de mettre en évidence la sélection naturelle.

Les allèles favorables se transmettent au cours du temps selon différents facteurs :

  • La pression du milieu
  • La concurrence entre les êtres vivants
  • Le hasard
II

La sélection naturelle

Sélection naturelle

La sélection naturelle est un mécanisme qui favorise la survie et la reproduction des individus qui sont le plus adaptés au milieu dans lequel ils vivent.

Pression du milieu

La pression du milieu correspond aux contraintes imposées par l'environnement qui provoquent l'évolution d'une espèce dans le sens qui lui confère une meilleure survie dans ce milieu.

Un oiseau avec un bec plus apte à casser les graines sera mieux nourri, survivra plus longtemps, aura plus de chances de se reproduire et de transmettre ses gènes. Ainsi, la forme de ce bec sera sélectionnée au sein de son espèce. Sa descendance sera de ce fait plus apte à survivre. Mais si l'environnement change et si les graines commencent à manquer, cet oiseau qui était spécialisé dans l'ouverture des graines pourra être désavantagé. Cela montre qu'un caractère n'est pas toujours avantageux, cela sera toujours en fonction de l'environnement.

Un allèle va être conservé au sein d'une espèce parce que la mutation de départ donnera à l'individu une meilleure aptitude à la survie dans l'environnement. Il va donc vivre plus longtemps et ainsi engendrer plus de descendants, ce qui permet la transmission du nouvel allèle qui, au cours des générations, va se diffuser au sein de l'espèce.

Le milieu peut exercer différentes pressions :

  • Des pressions climatiques : un individu avec un pelage plus chaud que les autres individus de son espèce sera plus apte à survivre dans un environnement froid.
  • Des pressions liées à la nourriture : un individu plus apte à trouver ou à digérer une nourriture présente dans l'environnement survivra plus longtemps.
  • Des pressions liées à la prédation : un individu plus apte à se camoufler dans son milieu ou à se défendre survivra plus facilement.

Dans l'environnement, de nombreuses espèces partagent la même niche écologique. La superposition des niches écologiques de deux espèces en concurrence (nourriture ou gîte) aboutit à la survie des individus les plus aptes.

De même, pour deux populations d'une même espèce partageant la même niche, les individus sélectionnés seront ceux qui sont les plus aptes à survivre et se reproduire : meilleur nid, protection plus développée, un plumage plus attractif, etc. Ce caractère étant héritable lors du processus de reproduction, la population ayant le caractère le plus avantageux sera toujours en plus grand nombre.

Niche écologique

Une niche écologique est l'endroit dans lequel vit une espèce, son climat, et les interactions avec les autres espèces habitant le même environnement.

III

La dérive génétique

Dérive génétique

La dérive génétique est un processus aléatoire qui va favoriser des allèles qui ne vont conférer ni avantages ni désavantages à la population concernée dans son environnement. Elle agit directement sur les fréquences alléliques et est d'autant plus forte que l'effectif de la population est petit.

On peut observer la dérive génétique visible sur un petit effectif par rapport à celle visible sur un effectif important :

-

Variations des fréquences alléliques sur une petite population

-

Variations des fréquences alléliques sur une grande population

L'évolution est donc l'association de différents phénomènes, tels que :

  • La pression du milieu qui sélectionne les individus porteurs d'allèles favorables à la survie ou à la reproduction dans l'environnement au sein de l'espèce.
  • La sélection des individus les plus aptes à la survie et à la reproduction de chaque espèce par concurrence entre les êtres vivants occupant les mêmes niches écologiques.
  • La dérive génétique qui conserve des allèles au sein des populations par le biais du hasard.
IV

La notion d'espèce

La notion d'espèce n'a cessé d'évoluer au cours du temps et reste encore délicate à définir.

Linné a d'abord défini l'espèce selon des critères morphologiques ou phénétiques : deux individus se ressemblant font partie de la même espèce. Mais cette définition ne prend pas en compte le dimorphisme sexuel. Par exemple, chez les canards colvert, le mâle et la femelle sont morphologiquement différents, ils font pourtant partie de la même espèce.

La notion d'espèce a donc évolué en 1942 avec Ernst Mayr qui a élaboré le concept d'espèce biologique qui regroupe les individus se ressemblant, interféconds naturellement avec des descendants viables et fertiles.

En 1963, une notion écologique a été ajoutée, pour inclure l'isolement géographique dans le concept d'espèce biologique : "Une espèce est une communauté reproductive de populations, reproductivement isolée d'autres communautés et qui occupe une niche particulière dans la nature." (Ernst Mayr).
La notion d'espèce est complexe, car les individus sont en perpétuelle évolution. Il est ainsi difficile de déterminer si deux communautés séparées dans le temps (espèces disparues et actuelles) sont bien deux espèces distinctes, incapables de se reproduire (les individus de l'une n'existant plus). La notion d'espèce s'inscrit donc dans un laps de temps fini.

Pour définir une espèce, il faut de ce fait s'attacher à étudier les critères phénétiques, biologiques et écologiques.

Espèce biologique

Selon Ernst Mayr : "Une espèce est une population ou un ensemble de populations dont les individus peuvent effectivement ou potentiellement se reproduire entre eux et engendrer une descendance viable et féconde, dans des conditions naturelles." Si tous les individus de l'espèce disparaissent, l'espèce disparaît, on parle d'extinction.

L'Homo sapiens est une espèce.

Groupe fondateur

Parfois, un petit groupe d'individus peut se séparer de la population initiale, on parle alors de groupe fondateur.

Spéciation

Quand un groupe s'isole, un événement de spéciation peut se produire s'il y a isolement reproductif. La spéciation est l'apparition d'une ou plusieurs espèce(s) par l'évolution d'une espèce préexistante.

On peut distinguer deux types de spéciation :

  • La spéciation avec isolement géographique ou spéciation allopatrique
  • La spéciation sans isolement géographique ou spéciation sympatrique

La spéciation peut se produire par isolement géographique. Si une barrière physique isole une espèce en plusieurs populations, celles-ci vont évoluer différemment selon les pressions auxquelles elles seront soumises (sélection naturelle et dérive génétique), jusqu'à ce qu'elles soient trop éloignées génétiquement et qu'elles ne puissent plus se reproduire entre elles. Elles vont devenir deux espèces distinctes.

Parfois, l'isolement géographique n'est pas nécessaire pour que la spéciation se produise ; c'est la spéciation sympatrique. Les deux populations vont pouvoir se différencier par leur comportement alimentaire par exemple. C'est un phénomène long, constant, qui rend difficile la perception de cette spéciation. Mais au final, les deux populations ne vont plus se reproduire ensemble, l'isolement reproductif étant atteint, cela forme deux espèces distinctes.

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