Thème 3 : Une histoire du vivant

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.

Les mathématiques permettent de modéliser la dynamique des systèmes vivants afin de décrire leur évolution. La démarche de modélisation mathématique comporte plusieurs étapes : identification du type de modèle le mieux adapté pour traduire la réalité, détermination des paramètres du modèle, confrontation des résultats du modèle à des observations, qui peut conduire à limiter son domaine de validité ou à le modifier.

L’être humain a construit des machines pour traiter l’information et a créé des langages pour les commander. Avec les méthodes de l’intelligence artificielle, il continue d’étendre les capacités de traitement de données et les domaines d’application de l’informatique.

3.1/ La biodiversité et son évolution

Évaluer la biodiversité à différentes échelles spatiales et temporelles représente un enjeu majeur pour comprendre sa dynamique et les conséquences des actions humaines. Les populations évoluent au cours du temps. Des modèles mathématiques probabilistes et des outils statistiques permettent d’étudier les mécanismes évolutifs impliqués.

https://youtu.be/1F6JGk51_l0

3,1,1/ Estimer la biodiversité

Manuel p.188- 189

https://www.lelivrescolaire.fr/page/11094724

Tara ocean : https://oceans.taraexpeditions.org/

Santo 2006 : http://acces.ens-lyon.fr/santo

La biodiversité terrestre est la diversité du vivant. Elle résulte d’une longue histoire évolutive et comprend les trois échelles du vivant : écosystémique, spécifique et génétique. Si près de 2 millions d’espèces sont connues actuellement, on suppose qu’il en existerait des millions voire des milliards. Quelles méthodes permettent d’inventorier et d’estimer la biodiversité terrestre ?

Manuel p.188- 189

La biodiversité spécifique mondiale avec quelques taxons

Le nombre total d’espèces peut être extrapolé à partir du nombre d’espèces connues dans chaque taxon. Les estimations dépendent des méthodes de calcul choisies. Pour des espèces plus difficiles à étudier (petite taille, évolution rapide, etc.) comme les bactéries, l’estimation de ce nombre est moins fiable. Les recherches menées vont dans le sens de plusieurs centaines de milliards d’espèces de bactéries.

Taxon	Nombre d’espèces décrites	Nombre estimé d’espèces
Métazoaires (animaux)	1 124 516	9 920 000
Eumycètes (champignons)	44 368	616 320
Angiospermes (plantes à fleurs)	224 244	314 600

Source : Mora C. et al., Plos Biology, 2011.

Taxon : du grec ancien τάξις, táxis « rangement, ordre » groupe d'organismes vivants qui ont certains caractères dérivés communs, qui ont donc un ancêtre commun. Les règnes, embranchements, classes, ordres, familles, genre et espèces sont des taxons. Généralement le terme est employé aux rangs spécifiques (l'espèce) et sub-spécifiques (la sous-espèce). La science qui étudie les taxons est la taxinomie ou la toxonomie.

1. Tracer un diagramme circulaire (camembert) donnant l’abondance relative de chaque taxon au niveau mondial. Y représenter la partie connue seulement de chaque taxon. Commenter le résultat.

2. Calculer le pourcentage d’espèces connues pour chaque taxon du tableau.

3. Parmi quels taxons serait-il pertinent de chercher de nouvelles espèces en priorité ? Justifiez par des chiffres et des références (documents)

4. Qui est à l’origine de la classification binomiale ? Justifiez le mot « binomiale »

5. Expliquer le principe de la métagénomique. En quoi cette méthode a-t-elle révolutionné la mesure de la biodiversité ?