Martine BELFROY, professeure de SVT LGT de Baimbridge, Abymes. Académie de Guadeloupe Lundi 30 Juin 2014 RESSOURCES MUTUALISABLES EN SVT Martine BELFROY, professeure de SVT LGT de Baimbridge, Abymes. Frédérique ANTOINE-FIRMO, professeure de SVT LGT Yves LEBORGNE, Ste-Anne. Avec la collaboration de Nadia ALI et Sandy FORBIN, professeures de SVT Antoine-Belfroy

« Autour du concept d’espèce » Un exemple de cours «magistral» interactif « Autour du concept d’espèce » Espèces d’espèces, un film de Denis Waerebeke Antoine-Belfroy

Enseignement spécifique Classe de Terminale S Thème 1. La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant Thème 1-A Génétique et évolution Thème 1-A-3 De la diversification des êtres vivants à l'évolution de la biodiversité Antoine-Belfroy

Connaissances: La définition de l'espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés qui permettent d'apprécier le caractère plus ou moins distinct de deux populations (critères phénotypiques, interfécondité, etc.). Le concept d'espèce s'est modifié au cours de l'histoire de la biologie. Une espèce peut être considérée comme une population d'individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population d'individus identifiée comme constituant une espèce n'est définie que durant un laps de temps fini. On dit qu'une espèce disparaît si l'ensemble des individus concernés disparaît ou cesse d'être isolé génétiquement. Une espèce supplémentaire est définie si un nouvel ensemble s'individualise. Antoine-Belfroy

Capacités et attitudes: Manifester sens de l’observation, curiosité, esprit critique. Comprendre la nature provisoire, en devenir, du savoir scientifique. Être conscient de sa responsabilité face au monde vivant. Antoine-Belfroy

Autour du concept d’espèce… Un concept qui a évolué au cours du temps Antoine-Belfroy

Quels sont les individus appartenant à la même espèce ? Antoine-Belfroy

Exemple de réponse d’élève: Ces individus appartiennent à la même espèce car ils se ressemblent. Critère morphologique/ phénotypique Antoine-Belfroy

En effet, au XVIIIème siècle… « Une espèce est un ensemble d’individus qui engendrent, par reproduction, d’autres individus semblables à eux-mêmes.» Carl Von Linné (1707- 1778) Naturaliste suédois Critère de ressemblance et critère de reproduction à l’identique Antoine-Belfroy

Pour les scientifiques de Toute variation par rapport au type « idéal » est considérée comme une anomalie. L’espèce représente donc une entité permanente et stable. « Nous comptons aujourd’hui autant d’espèces qu’il y a eu au commencement de formes diverses créées ». Linné Pour les scientifiques de l’ époque, les espèces ont été créées par la divinité. Antoine-Belfroy

Image extraite du film « Espèces d'espèces », 2009 Linné a répertorié, nommé et classé de manière systématique l'essentiel des espèces vivantes connues à son époque . Toutes les espèces sont nommées en latin, selon le système binominal inventé par Linné: un nom de genre suivi d’un qualificatif d’espèce. Ex: Homo sapiens Image extraite du film « Espèces d'espèces », 2009 Antoine-Belfroy

Et pourtant...Ce sont des espèces différentes Loxodonta africana (éléphant de la savane) Loxodonta cyclotis (éléphant de la forêt) Coccinella magnifica Coccinella septempunctata Antoine-Belfroy Orgyia recens Orgyia antiqua

Une même espèce ou deux espèces différentes? Merle Sphinx Dynaste hercule Pied de chat dioïque La même espèce … mais des cas de dimorphisme sexuel! Antoine-Belfroy

Une même espèce ou des espèces différentes? Castes chez les termites Reine entourée de ses ouvrières Castes chez les termites Une même espèce... mais des individus morphologiquement très différents : un cas de POLYMORPHISME Antoine-Belfroy

Mais… des stades différents Une même espèce ou deux espèces différentes? Adulte Larve Une même espèce, le Tenebrio molitor (Ténébrion meunier) Mais… des stades différents de développement. Antoine-Belfroy

On ne peut donc pas uniquement se fonder sur la ressemblance morphologique pour définir l’espèce: il peut y avoir ressemblance sans parenté ou parenté sans ressemblance Antoine-Belfroy

Selon Darwin… Au 19ème siècle, Darwin révolutionne l’approche du concept d’espèce: - Il se fonde sur la théorie de l’évolution et introduit l’idée d’une parenté entre les espèces. -La diversité du monde change et les espèces apparaissent comme des entités limitées dans l’espace et dans le temps. - La variabilité est une propriété essentielle du Vivant et non plus une anomalie. Charles Darwin (1809- 1882) Naturaliste anglais Antoine-Belfroy

Sans en donner une définition formelle, il illustre la notion d’espèce par le schéma suivant: Extinction Espèce 4 - Chaque boule est un individu qui peut se reproduire avec un autre et engendrer une descendance elle-même fertile. - Si un groupe d’individus ne se croise plus avec un autre, alors les deux branches divergent et peuvent former deux espèces distinctes. Doc2 p.68 Espèce 4 Espèce 5 Espèce 3 Espèce 2 spéciation Espèce 1 D’après « Biologie évolutive » Editions de Boeck Antoine-Belfroy

Biologiste et généticien allemand Un critère biologique important… Le critère d’interfécondité « 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. » (Ernst Mayr , 1942) Ernst Mayr (1904-2005) Biologiste et généticien allemand Antoine-Belfroy

Phalaenopsis gersenii Quelques hybrides Ligre (lion x tigresse) Zébrane (zèbre x âne) X Phalaenopsis violacea Phalaenopsis sumatrana Antoine-Belfroy Orchidée hybride Phalaenopsis gersenii Mulet ( âne x jument)

Un autre critère biologique….. Formica paralugubris Formica lugubris se ressemblent et étaient considérées comme une seule et même espèce jusqu’en 1996. Mais de récentes études moléculaires montrent qu’il n’y a aucun échange génétique entre elles alors qu’elles peuvent se rencontrer: ce sont deux espèces distinctes! Etude de flux de gènes entre des populations Antoine-Belfroy

Actuellement… Une espèce peut être considérée comme un ensemble d’individus suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Ceci implique une incapacité à s’accoupler suite à des différences dans les parades nuptiales ou une incompatibilité des organes génitaux ou un isolement géographique etc… Antoine-Belfroy

Habitats différents => divergences génétiques Un premier exemple... Fuligule milouin (Aythya ferina) (Aythya fuligula) Fuligule morillon Pour les ornithologues : ces deux canards qui ne se ressemblent pas et ont des habitats différents  2 espèces différentes. Cependant, pour les généticiens : ils peuvent se reproduire et donner une descendance fertile  1 même espèce. Habitats différents => divergences génétiques Vers 2 nouvelles espèces… Antoine-Belfroy

…expliquées par leur histoire Un deuxième exemple… Deux papillons très semblables morphologiquement mais avec des organes reproducteurs non compatibles empêchant toute interfécondité! Zerynthia polyxena Zery Zerynthia kassandra => 2 espèces différentes… …expliquées par leur histoire Antoine-Belfroy

… Leur histoire… 1 2 3 1- Une aire de répartition d’une espèce ancestrale Zerynthia unique avant la dernière glaciation du quaternaire. 2- Pendant la période glaciaire, deux aires au climat plus doux coupées en deux par une zone très froide. 3- Deux aires qui s’élargissent et finissent par se rejoindre mais deux populations trop longtemps isolées qui ont divergé par accumulation de modifications génétiques. Antoine-Belfroy

Fuligule, Zerynthia: deux exemples de spéciation: Spéciation: mécanisme par lequel un nouvel ensemble s’individualise à l’origine d’une nouvelle espèce. Habitats différents sans isolement géographique Isolement géographique Antoine-Belfroy

Apparition d’espèces mais aussi des extinctions… Extinction Espèce 4 Doc2 p.68 Espèce 4 Espèce 5 Espèce 3 Espèce 2 spéciation Espèce 1 Des exemples en Guadeloupe… Antoine-Belfroy

Espèces disparues de Guadeloupe Flamant rose disparu fin 17ème siècle Ara guadeloupensis disparu au 18ème siècle (Phoenicopterus roseus) Le lamantin Genre Trichechus disparu au 18ème siècle Antoine-Belfroy

Quelques espèces protégées… Le Gaïac (Lignum vitae) Le racoon La tête à l’anglais (Melocactus intortus) (Procyon minor ). Antoine-Belfroy Le lambi(Strombus gigas)

« Chacun est responsable de la planète et doit la protéger à son échelle. » Yann Arthus-Bertrand Antoine-Belfroy

Merci de votre attention! Antoine-Belfroy