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Created on March 23, 2023
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Thème 3 - Histoire du vivant
Chapitre 1 - La biodiversité et son évolution
Introduction
Définition :
Biodiversité = diversité des êtres vivants au sein d’un écosystème
→ étude au niveau des écosystèmes :
Ecosystème = biocénose (ensemble des êtres vivants) + biotope (milieu minéral)
Importance de la biodiversité :
Biosphère (fonctionnement des écosystèmes dont les chaînes alimentaires)
Hydrosphère (forêts et cycle de l’eau liés)
Atmosphère (êtres vivants et cycle du carbone liés)
Activités humaines (agriculture, médecine, énergie, construction...)
Objectifs du chapitre :
Comprendre les méthodes d’étude de la biodiversité
Etudier la structure génétique des populations en utilisant un modèle
Envisager comment limiter l’impact des activités humaines sur la biodiversité

Mesure de la biodiversité
Définitions :
Espèce : ensemble d’êtres vivants capables de se reproduire entre eux, de donner une descendance fertile et partageant une combinaison commune de caractères morphologiques, de gènes.
Taxon : groupe d’êtres vivants (espèce, famille, ordre, etc.)
Abondance des espèces au niveau d’un écosystème = nombre d’individus d’une espèce / nombre total d’individus.
Richesse spécifique de l’écosystème = Nombre d’espèces au sein de
l’écosystème.

Méthodes classiques d’évaluation de la biodiversité basées sur la morphologie.
Les méthodes classiques d’évaluation de la biodiversité basées sur des
critères morphologiques font intervenir la mesure sur le terrain de l’abondance
et de la richesse spécifique.

Comparaison de la biodiversité de deux écosystèmes du mont Alban (Nice) : la garrigue et la forêt de chênes verts.
Infos : Richesse spécifique : 22 / garrigue vs 15/ forêt de chêne vert
Indice de Shannon :
Garrigue du mont Alban = 1,8 > Forêt de chênes vert du Mont Alban = 1,1
Conclusion : Biodiversité végétale de la garrigue du mont Alban > biodiversité végétale de la forêt de chênes vert du Mont Alban. 

Evaluation de l’effectif d’une population d’animaux : Méthode Capture – Marquage – Recapture
Effectif d’une population (cas des animaux) = Nombre d’individus au sein de la population d’une même espèce → Méthode Capture – Marquage – Recapture
Document : Méthode de capture-marquage-recapture (CMR)
Un suivi des effectifs de population d’animaux peut être réalisé par la mise en œuvre d’une campagne de capture-marquage-recapture (CMR).
N = est l’effectif estimé de la population totale ; M est le nombre d’individus marqués dans la période de marquage ; m est le nombre total d’animaux recapturés dans la période de recapture ; n est le nombre d’animaux marqués recapturés dans la période de recapture. La relation suivante permet déduire N l’effectif estimé de la population totale.

N = (M x m) / n

Les individus ont été capturés à l’aide de nasses, ou de cages-pièges utilisées pour la capture des tortues exotiques. Le marquage des individus se fait par l’intermédiaire d’encoches réalisées sur la carapace à l’aide d’une lime selon un système de notation normé. Le protocole de capture était basé sur trois jours de capture successifs répétés au cours de trois sessions séparées par trois semaines d’intervalle. L’utilisation de modèles de type Capture-Marquage-Recapture (CMR) en population fermée permet d’estimer la taille d’une population échantillonnée à plusieurs dates au cours d’une même saison de reproduction.

Ces modèles posent les hypothèses suivantes :
• Survie locale de 100% au cours de la saison (pas de mortalité, pas d’émigration),
• Pas recrutement local (pas de natalité, pas d’immigration)
• La zone est prospectée de manière homogène au cours des sessions de capture.

Cas des Cistudes du marais de Targuguien Lansargus :
N en 2017 = (69x28) / 14 = 138 ; N en 2018 = (100x39) / 25 = 156

Évaluation de la qualité de l’échantillonnage.
Notion d’intervalle de confiance.
L'intervalle de confiance (IC) :
= une plage de valeurs (intervalle) susceptible d'inclure une proportion de la
population caractérisée par un caractère donné avec un certain degré de confiance qui correspond à une probabilité (exemple 95%).
= estimation de la probabilité de rencontrer un individu ayant un caractère
(phénotype) dans la population
Remarque : Effectif élevé → intervalle de confiance réduit
f = fréquence d’un caractère

Cas : Estimation de la p probabilité de rencontrer une cistude mâle sur les marges de l’étang d’Or :
Borne inférieure de l’intervalle de confiance = f- (1/√n) avec f = 65/100= 0,65 √n = √100 = 10 d’où Borne inférieure de l’intervalle de confiance = 0,65 - 0,1 = 0,55

Borne supérieure de l’intervalle de confiance = f + (1/√n) avec f = 65/100= 0,65 √n = √100 = 10 d’où Borne inférieure de l’intervalle de confiance = 0,65 + 0,1 = 0,75

Conclusion : probabilité p = 0,95 (95%) d’avoir entre 55 et 75 mâles dans un
effectif de 100 cistudes prélevées dans le marais de Targuguien Lansargus.

Évaluation de l’exhaustivité d’un échantillonnage de la biodiversité.
Si le nombre d’espèces en fonction de la surface prospectée n’augmente plus
on peut en déduire que l’échantillonnage est représentatif de la réalité.
Si le nombre d’espèces en fonction de la surface prospectée continue à augmenter on peut en déduire que l’échantillonnage n’est pas de représentatif
de la réalité. Il faut augmenter la surface d’échantillonnage.

Méthodes récentes d’évaluation de la biodiversité basées sur l’ADN : barcoding
Document : Méthode du barcoding moléculaire
Le barcoding moléculaire consiste à identifier une espèce en comparant une courte séquence de son ADN à toutes les séquences connues d’ADN rassemblées dans une banque de données, comme si l’on « scannait » son code-barres génétique. En comparant toutes les séquences d’ADN retrouvées dans un échantillon d’eau ou de sol à cette banque de données, les chercheurs peuvent identifier les espèces qui se trouvent dans cet échantillon : c’est le metabarcoding.

Le logiciel Blast https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi permet de traiter des
séquences d’ADN e (ADN environnemental) pour identifier des espèces sans les avoir observés. Ces méthodes sont cependant coûteuses et ne peuvent pas remplacer complétement les reconnaissances morphologiques sur le terrain.

Document : Mesure de la richesse spécifique des poissons du Rhône par
l’ADNe vs morphologie.

Document : Mesure de la richesse spécifique du plancton par l’ADNe vs
morphologie

Idées clés :
Les méthodes classiques et récentes (barcoding/ ADN) d’étude de la
biodiversité sont complémentaires :
• Méthodes classiques basées sur la morphologie → données fiables /
anatomie et à la présence actuelle d’une espèce
• Méthodes récentes (barcoding/ ADN)
→ Données exhaustives / présence actuelle ou récente d’une espèce,
→ Possibilité d’identifier d’espèces non identifiables facilement sur des critères morphologiques.

Conclusion : Les techniques d’évaluation de la biodiversité des espèces de
type morphologique et ADN (Metabarcoding) sont complémentaires.

Découverte de nouvelles espèces et inventaire de la biodiversité mondiale.
Des expéditions scientifiques visent à compléter l’inventaire de la biodiversité
mondiale.
Ecosystèmes terrestres et marins → formés par des millions d’espèces (2,2 Millions identifiées pour l’instant)