Dérive et fragmentation d’un territoire

A la fin de la séance j’ai compris :

  • que les activités humaines ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes et conduisent à l’extinction d’espèces.
  • ce qu’est la dérive génétique
  • que la fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population

« Ce qui m’a frappé au Laos, où je vais souvent, c’est que la forêt primaire est en train de régresser parce que les Chinois y construisent des gares et des trains. Ces trains, qui traversent la jungle sans aucune précaution sanitaire, peuvent devenir le vecteur de maladies parasitaires ou virales et les transporter à travers la Chine, le Laos, la Thaïlande, la Malaisie et même Singapour. La route de la soie, que les chinois sont en train d’achever, deviendra peut-être aussi la route de propagation de graves maladies. 

Sur place, les grottes sont de plus en plus accessibles. Les humains ont donc tendance à s’approcher des lieux d’habitation des chauves-souris, qui sont de surcroît des aliments très recherchés. Les hommes construisent aussi désormais des parcs d’arbres à fruit tout près de ces grottes parce qu’il n’y a plus d’arbres en raison de la déforestation. Les habitants ont l’impression qu’ils peuvent gagner des territoires, comme en Amazonie. Et ils construisent donc des zones agricoles toutes proches de zones de réservoir de virus extrêmement dangereuses. »

Didier Sicard, France culture le 27 mars 2020

La période que nous vivons est très souvent qualifiée de sixième crise biologique. Cette crise qui impacte lourdement la biodiversité serait principalement liée aux activités humaines.

A partir des documents proposés, expliquer comment certaines activités humaines peuvent perturber les écosystèmes et quelles sont les solutions envisagées afin d’y remédier.

Document 1 : La fragmentation de l’habitat des espèces par la présence humaine

Actuellement, 70% de la forêt mondiale se trouve à moins de 1km de la lisière à cause de la fragmentation. De nombreuses espèces d’animaux et de végétaux ne peuvent vivre à proximité de la lisière car les conditions de vie y sont différentes (insolation, vents, écarts thermiques…) : c’est l’effet lisière.

En plus de fragmenter les habitats naturels en plusieurs zones isolées, la présence de routes réduit la surface disponible pour les espèces et apporte également un danger à cause du passage des voitures.

On peut estimer l’impact de la fragmentation en utilisant un quadrillage et en calculant la surface occupée par les infrastructures humaines.

Par exemple, on peut prendre une espèce de crapaud incapable de vivre à moins de 50 mètres de la lisière.

Sachant que la densité de population ne peut pas excéder 400 individus adultes par km2, calculer l’effectif maximal initial.

  • Évaluer la surface habitable perdue pour le crapaud par la construction de la route.
  • Calculer l’effectif maximal de chaque population ainsi isolée.Calculer l’impact de la construction d’une deuxième route au milieu de la forêt, perpendiculaire à la première, sur la surface habitable et l’effectif dans chaque fragment de forêt.

Document 2 : L’impact d’un faible effectif sur l’évolution de la composition génétique d’une population

La fréquence des allèles dans une population de faible effectif peut varier sous l’effet du hasard : c’est la dérive génétique.

Des individus porteurs de diverses combinaisons génétiques peuvent différer par leurs potentiels reproducteurs (plus grande attirance sexuelle exercée sur le partenaire ; meilleure résistance à un facteur du milieu, aux prédateurs ; meilleur accès à la nourriture, etc.).

La fréquence des allèles dont la présence est sans conséquence sur la fertilité et la survie des individus varie d’une génération à l’autre sous le seul effet du hasard. C’est la dérive génétique (revoir cette notion déjà abordée en Seconde, avec ce logiciel en ligne ou celui-ci).

Lors d’une migration, le hasard joue aussi un rôle dans la modification des populations : les émigrants emportant un échantillon aléatoire des allèles de la population initiale, la fréquence des allèles dans la nouvelle population ne sera pas la même que dans la population de départ. Cette forme particulière de dérive génétique est qualifiée d’effet de fondation (notion également abordée en Seconde, lors d’une activité où nous comptions des perles en bois).

A l’aide du logiciel dérive-modèle diploïde :

  • Utiliser les effectifs des populations du document 1, avant et après la construction de la première puis de la deuxième route.
  • Comparer l’effet de la dérive génétique sur la diversité allélique des populations.

Document 3 : Diminution de la dérive génétique d’une population et risque d’extinction

 

La consanguinité est le résultat d’une reproduction sexuée impliquant des individus possédant un même ancêtre commun direct. Comme des individus très apparentés possèdent de nombreux allèles communs, il résulte de leurs croisements une augmentation des individus homozygotes. Cela diminue la diversité génétique.

Or une population à faible diversité génétique a un plus fort risque d’extinction. En effet, si les conditions du milieu changent, la probabilité qu’il existe des individus de génotypes adaptés à ces nouvelles conditions est plus faible.

On mesure un indice de consanguinité des populations de triton palmé, espèce vivant dans les mares. Plus l’indice est élevé, plus la consanguinité est forte et la diversité génétique faible.

A cause de la mortalité qu’elles provoquent, la présence de route limite les phénomènes de migration des individus entre les mares. Les routes limitent donc les effectifs.

 

Indice de consanguinité de populations de triton palmé en Haute-Normandie en fonction de la distance de la mare à la route.

A l’aide de l’histogramme, déduire l’effet de la fragmentation causée par la présence d’une route sur l’évolution génétique d’une population.

Document 4 : Des mesures de préservation de la biodiversité

En 2007, une politique publique est mise en place pour constituer ou reconstituer un réseau écologique permettant aux populations de circuler et d’accéder aux zones nécessaires à leur cycle de vie. Les populations ne sont ainsi plus isolées et peuvent atteindre des sites de reproduction.

Bilan

Les activités humaines ont des effets alarmants sur la biodiversité. 

Par exemple, les constructions humaines comme les routes fragmentent l’habitat des espèces. La fragmentation diminue la surface disponible pour les espèces et limite les migrations d’individus d’une population à une autre.

Les populations ainsi fragmentées sont de plus petits effectifs, ce qui provoque une dérive génétique plus importante et une perte de diversité génétique. 

Mais l’impact humain sur la biodiversité ne se limite pas à la fragmentation des territoires mais est également lié à :

  • L’utilisation des sols (agriculture, urbanisation…) conduisant en plus de la fragmentation des territoires à leur destruction ;
  • La pollution par l’utilisation de pesticides ;
  • L’utilisation de combustibles fossiles à l’origine du dérèglement climatique ;
  • La surexploitation des espèces et des milieux ;
  • Les échanges internationaux favorisant les espèces invasives.

Cela provoque un risque d’extinction des espèces.

La connaissance du fonctionnement d’un écosystème permet d’adopter différentes mesures permettant de préserver au mieux la biodiversité. Par exemple des mesures de gestion durable, comme la mise en place de réservoirs de biodiversité ou des corridors écologiques, permettent de limiter les effets de la fragmentation ou encore la réintroduction bien contrôlée dans une population appauvrie génétiquement peut permettre de diminuer le risque d’extinction de cette population.

texte : Rosemary et Sébastien Pean

 


Savoir

Les activités humaines (pollution, destruction des écosystèmes, combustions et leurs impacts climatiques, surexploitation d’espèces…) ont des conséquences sur la biodiversité et ses composantes (dont la variation d’abondance) et conduisent à l’extinction d’espèces.
La fragmentation d’une population en plusieurs échantillons de plus faibles effectifs entraîne par dérive génétique un appauvrissement de la diversité génétique d’une population.
La connaissance et la gestion d’un écosystème permettent d’y préserver la biodiversité.

Savoir faire

  • Utiliser un modèle géométrique simple (quadrillage) pour calculer l’impact d’une fragmentation sur la surface disponible pour une espèce.
  • À partir d’un logiciel de simulation, montrer l’impact d’un faible effectif de population sur la dérive génétique et l’évolution rapide des fréquences alléliques.
  • Analyser des documents pour comprendre les mesures de protection de populations à
    faibles effectifs. Identifier des critères de gestion durable d’un écosystème. Envisager des solutions pour un environnement proche.
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