Fiche de révision : Biodiversité et évolution

📋 Plan du Cours

1. Évolution et définition de la biodiversité
2. Histoire du concept et gouvernance
3. Climat et gaz à effet de serre
4. Espèces, populations et peuplements
5. Barrières reproductives et niches
6. Mesurer les diversités biologiques
7. Diversité et fonctionnement des écosystèmes
8. Mécanismes de spéciation

📅 Repères chronologiques

1. début du XXe siècleLa science se concentre notamment sur la collecte, la description et le classement des espèces animales et végétales.
2. Entre 1940 et 1970L’augmentation de la production agricole et la croissance démographique accompagnent le développement de l’agriculture intensive.
3. 1972Une première réunion internationale consacrée aux questions environnementales se tient à Stockholm.
4. 1980Thomas Lovejoy contribue à la prise de conscience de l’anthropisation des espèces et des habitats et décrit le concept de biodiversité. - T.Lovejoy, 1980
5. 1985W. G. Rosen crée le mot « biodiversité » lors de la préparation d’un forum sur la diversité biologique. - W.G.Rosen, 1985
6. 1988Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) est créé.
7. 1992Le Sommet de la Terre de Rio adopte la Convention sur la diversité biologique, traité international ratifié par 196 pays.
8. 2012L’IPBES, plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques, est mise en place.

📖 1. Évolution et définition de la biodiversité

🔑 Notions clés & Définitions

• Évolution biologique : Transformation du monde vivant au cours du temps, qui se manifeste par des changements phénotypiques des organismes à travers les générations.
• Biodiversité : Ensemble de la vie sur Terre et interactions entre les organismes et leur milieu.

★ À maîtriser

📌 Le phénotype dépend du génotype, mais aussi de l’environnement et de facteurs épigénétiques qui modifient l’expression des gènes sans changer le génome.

• La sélection naturelle façonne les organismes, tandis que la dérive génétique correspond à un effet du hasard.

Compléments

• La biodiversité est généralement moins riche à mesure que l’on se rapproche des pôles.

📖 2. Histoire du concept et gouvernance

📝 Points essentiels

• La Convention sur la diversité biologique poursuit trois objectifs :
  • Conserver la biodiversité
  • Utiliser durablement ses éléments
  • Partager justement et équitablement les avantages issus de leur exploitation

📖 3. Climat et gaz à effet de serre

🔑 Notions clés & Définitions

• Forçage radiatif : Différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise par un système climatique donné.
• Gaz à effet de serre : Substance gazeuse qui retient une partie du rayonnement infrarouge et contribue à conserver la chaleur dans l’atmosphère.
• Neutralité carbone : Équilibre entre les émissions de gaz à effet de serre produites par une activité et celles retirées de l’atmosphère par des solutions naturelles ou technologiques.

★ À maîtriser

📌 Un facteur abiotique n’est pas vivant, comme le pH ou la température, tandis qu’un facteur biotique est un facteur vivant.

📌 Un forçage radiatif positif réchauffe le système climatique, tandis qu’un forçage radiatif négatif le refroidit.

Compléments

📌 La vapeur d’eau n’est pas à l’origine du réchauffement climatique, mais elle l’amplifie.

• Les gaz à effet de serre cités comprennent le méthane émis par les bovins, les halocarbures, dont les hydrofluorocarbures (HFC) et les hydrocarbures perfluorés (PFC), ainsi que l’hexafluorure de soufre (SF6).

• La réduction des émissions peut passer par :

  • Les énergies renouvelables
  • Des transports et une logistique moins polluants
  • Une meilleure efficacité énergétique des bâtiments et des industries

• La compensation des émissions résiduelles peut s’appuyer sur :

  • La reforestation sans monoculture
  • Le captage et le stockage du carbone (CSC)
  • Des projets carbone certifiés

💡 Astuce mémo

Forçage positif : réchauffement ; forçage négatif : refroidissement.

📖 4. Espèces, populations et peuplements

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce biologique : Entité d’individus qui produit une descendance fertile et est séparée des autres espèces par une rupture du flux généalogique.
• Population : Ensemble d’individus d’une même espèce vivant dans un territoire donné et pouvant échanger du matériel génétique.
• Peuplement : Communauté de populations d’espèces différentes vivant sur un même territoire au même moment et partageant un habitat.

📝 Points essentiels

• La nomenclature binominale attribue à chaque espèce un nom latin composé du nom de genre suivi du nom d’espèce. - Linné

• Les espèces peuvent être décrites à partir de critères :

  • Anatomiques
  • Fonctionnels
  • Biochimiques
  • Comportementaux
  • Génétiques

📖 5. Barrières reproductives et niches

🔑 Notions clés & Définitions

• Barrière reproductive : Empêche ou limite le mélange des pools génétiques entre espèces apparentées.
• Niche écologique : Ensemble des conditions environnementales permettant à une espèce de former des populations viables.

★ À maîtriser

• Les barrières prézygotiques citées sont :

  • Écologiques
  • Comportementales
  • Temporelles
  • Chimiques
  • Mécaniques
  • Gamétiques

• Les barrières postzygotiques comprennent :

  • La mortalité zygotique
  • La non-viabilité des hybrides
  • La stérilité des hybrides

Compléments

• Les barrières chimiques peuvent empêcher la reconnaissance reproductive, comme chez des papillons qui reconnaissent des phéromones à 20 km.

• Chez le fou à pieds bleus, la sélection sexuelle favorise les individus dont les pieds sont les plus bleus, choisis par les femelles.

📌 La niche fondamentale est la niche potentielle d’une espèce, tandis que la niche réelle correspond aux conditions effectivement occupées.

💡 Astuce mémo

Prézygotique : empêche l’accouplement ou la fécondation ; postzygotique : agit après.

📖 6. Mesurer les diversités biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Abondance : Nombre d’individus de cette espèce dans la zone étudiée.
• Équitabilité : Distribution des individus entre les espèces, dépendant du nombre d’individus par espèce et du nombre d’espèces.
• Diversité alpha : Diversité à l’échelle locale, dans un habitat.
• Diversité bêta : Diversité entre des habitats ou des communautés locales, pouvant être exprimée par un indice de dissimilitude entre deux habitats.
• Diversité intraspécifique : La diversité intraspécifique porte sur les différences entre individus ou gènes au sein d’une même espèce et constitue un réservoir de gènes face aux changements environnementaux.
• Diversité interspécifique : La diversité interspécifique porte sur les espèces et peut être évaluée par la diversité taxonomique, la richesse spécifique et l’abondance.
• Diversité gamma : Diversité sectorielle ou totale à l’échelle d’un paysage ou d’une région.

★ À maîtriser

📐 Formule - La richesse spécifique d’une zone d’étude est $S = \text{nombre d’espèces}$.

Compléments

• La diversité alpha augmente avec la taille et la complexité de l’habitat, tandis que la diversité bêta augmente avec l’hétérogénéité des habitats.

📖 7. Diversité et fonctionnement des écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Diversité fonctionnelle : Mesure les différences fonctionnelles moyennes entre deux espèces indépendamment de leurs fréquences, notamment selon leurs traits d’histoire de vie et leur niche écologique.

📝 Points essentiels

• Le modèle de MacArthur (1955) relie stabilité et diversité par la solidarité des espèces et la compensation interspécifique.

• Le modèle d’Ehrlich et Ehrlich (1981), dit des rivets d’avion, met en avant le rôle des espèces-clés.

• Le modèle de Walker (1992) distingue les espèces-clés, qui sont des ingénieurs écologiques, des espèces considérées comme superflues.

• Le modèle idiosyncratique de Naeem et al. (1995) propose une absence de relation générale entre composition et fonction de l’écosystème.

💡 Astuce mémo

Les espèces sont des rivets d’avion : retirer une espèce-clé peut fragiliser l’ensemble.

📖 8. Mécanismes de spéciation

🔑 Notions clés & Définitions

• Spéciation : Émergence d’une nouvelle espèce à partir de modifications du patrimoine génétique et d’une séparation des populations.

• Mutation : Changement de nucléotides ou répétition génétique qui peut créer une nouvelle version d’un gène, appelée allèle.
• Dérive génétique : Variation stochastique des fréquences alléliques dans les populations naturelles, indépendante de la sélection naturelle.

★ À maîtriser

• Dans une petite population, la dérive génétique peut faire disparaître un allèle (fréquence 0 %) ou le fixer (fréquence 100 %).

Compléments

• Les anomalies chromosomiques de nombre comprennent l’aneuploïdie, qui concerne un ou plusieurs chromosomes, et l’euploïdie, qui concerne l’ensemble des chromosomes.

• La trisomie 21, XXX et XXY sont des exemples d’aneuploïdie, tandis que la triploïdie est un exemple d’euploïdie.

• Les autres accidents chromosomiques cités sont :

  • La translocation
  • La délétion
  • L’insertion

• La spéciation allopatrique implique une séparation géographique des populations, tandis que la spéciation parapatrique peut se produire sans barrière géographique nette.

• La spéciation sympatrique peut résulter de microbarrières liées au comportement trophique ou aux paramètres de l’habitat, sans barrière géographique manifeste.

• L’autopolyploïdie résulte de la multiplication des génomes d’une même espèce ancestrale.

• L’allopolyploïdie résulte de l’hybridation entre deux espèces ancestrales proches mais différentes, suivie de la duplication de leur génome.

• La triploïdie peut être induite artificiellement chez des plantes présentant un intérêt agronomique et chez des huîtres ou des saumons.

💡 Astuce mémo

Variation génétique, isolement, puis divergence des populations.

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de diversité spatiale