La biodiversité désigne la description de la diversité de la biosphère et sa dynamique à 3 échelles : la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces dans un écosystème et enfin la diversité des individus au sein d'une espèce. La diversité des individus dans l'espèce est en partie expliquée par une diversité génétique entre les individus d'une espèce qui ont des allèles différents pour un gène donné. Ces allèles se sont formés lors de mutations aléatoires de l'ADN et ont été transmis aux descendants lors de la reproduction.
La biodiversité et ses différentes échelles
La biodiversité est la diversité ou la variété du monde vivant. La biodiversité s'étudie à différentes échelles, du plus grand au plus petit : la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces (ou diversité interspécifique), et la diversité des individus dans une espèce (ou diversité intraspécifique).
Définition de la biodiversité et de sa variabilité
La biodiversité est la diversité, c'est-à-dire la variété, du monde vivant. On parle de variabilité de la biodiversité qui change au cours du temps.
Biodiversité
La biodiversité est la diversité (se dit de ce qui est divers, varié) du monde vivant.
Les motifs sur la coquille des escargots des bois varient : c'est un exemple de biodiversité.
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- On peut décrire la biodiversité à un instant T. Pour cela, on décrit ce que l'on a sous les yeux.
- La biodiversité change dans le temps (elle est variable) et les différentes espèces qui la constituent interagissent entre elles (elle est dynamique).
Variabilité
La variabilité est la propriété de tout système à pouvoir changer au cours du temps. Toutes les échelles de la biodiversité admettent de la variabilité.
Les trois échelles de la biodiversité
La biodiversité s'étudie à trois échelles : les écosystèmes, les espèces et les individus.
Échelles de la biodiversité
Les échelles de la biodiversité sont l'échelle des écosystèmes, l'échelle des espèces et l'échelle de la diversité génétique des individus.
La biodiversité à l'échelle des écosystèmes
Un écosystème est un ensemble formé par un milieu physique (le biotope) et les êtres vivants qui l'habitent (la biocénose). Il existe une grande diversité d'écosystèmes comme la banquise, la forêt tempérée ou un étang.
Écosystème
Un écosystème est un ensemble formé par les conditions d'un milieu et les êtres vivants qui l'habitent.
Il existe une diversité d'écosystèmes à la surface de la Terre. Chacun de ces écosystèmes est caractérisé par :
- des paramètres physiques comme la température, l'humidité, la nature du sol : c'est le biotope de l'écosystème ;
- la diversité des espèces qui l'habitent comme dans l'écosystème de forêt tempérée où l'on trouve le chêne pédonculé, l'écureuil, le cèpe.
Dans les forêts tempérées, les températures les plus chaudes sont supérieures à 10° C et les températures des mois les plus froids sont comprises entre 0 et 8° C, c'est une caractéristique physique de l'écosystème. Dans cette même forêt, on trouve des chênes pédonculés et des écureuils roux qui caractérisent les êtres vivants de l'écosystème.
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La biodiversité des espèces
Dans un écosystème, il existe une diversité d'espèces en interaction les unes avec les autres. C'est pour cela que la biodiversité est dynamique et variable : les interactions entre ces espèces transforment l'écosystème au cours du temps.
Dans un étang, on observe que la gammare (une espèce de crustacé) mange l'élodée. Cette gammare est elle-même mangée par une carpe. L'écosystème de l'étang est donc dynamique car les espèces sont en interaction les unes avec les autres. La biodiversité est variable car l'effectif de chaque espèce varie en fonction de ces interactions.
La biodiversité des individus
Dans une espèce, les individus possèdent des différences biologiques les uns par rapport aux autres (à condition qu'ils ne soient pas des clones). Ces différences sont en partie expliquées par des différences génétiques entre les individus.
Allèle
Un allèle est une version d'un gène caractérisé par une séquence en nucléotides.
Le gène Ade2 des levures (de la même espèce) donne une couleur différente à ces dernières suivant l'allèle que la levure possède :
- Pour le gène Ade2, les levures blanches possèdent l'allèle Ade2allele1, capable de donner la couleur blanc-crème.
- Pour le gène Ade2, les levures rouges possèdent l'allèle Ade2allele2, responsable de la couleur rouge.
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La notion d'espèce et l'origine de la biodiversité intraspécifique
Une population est un ensemble d'individus de la même espèce qui partagent la même aire de reproduction. Il existe une diversité des allèles entre ces individus à l'origine de la diversité génétique de la population. Les allèles d'un gène se forment aléatoirement par mutation de l'ADN du gène.
La notion d'espèce
La notion d'espèce, qui joue un grand rôle dans la description de la biodiversité observée, est un concept créé par l'être humain. L'espèce correspond à l'ensemble des individus capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance fertile.
Des individus appartenant à une même espèce sont capables de se reproduire entre eux et de donner une descendance capable de se reproduire avec les membres de son espèce ainsi que de donner une descendance. Lorsque deux individus parents se reproduisent et ne donnent pas une descendance fertile, on peut dire que ces deux parents appartiennent à deux espèces différentes.
On se base sur différents critères pour définir une espèce.
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On peut identifier des espèces différentes en comparant leurs fourrures. L'observation du pelage de certains félins permet de différencier les espèces les unes des autres. Ces félins peuvent se reproduire entre espèces différentes en captivité, mais les descendants sont stériles. Le jaguar, le guépard et le léopard sont donc des espèces différentes.
La diversité des allèles dans une population
Il existe une diversité d'allèles pour un gène dans une population. Les allèles sont différents les uns des autres. Cela s'explique par des différences entre leurs compositions en nucléotides.
Une espèce comprend plusieurs individus. Ces individus diffèrent les uns des autres, car ils n'ont pas tous les mêmes versions des gènes. On parle d'allèle pour définir une version d'un gène.
- Deux allèles d'un même gène sont identiques s'ils possèdent exactement la même séquence en nucléotides.
- Deux allèles d'un même gène sont différents s'ils ne possèdent pas la même séquence en nucléotides.
Le gène Ade2 est responsable de la couleur des levures. On compare ce gène chez les deux types de levures précédentes. On observe que ce gène est différent pour les deux types de levures : au nucléotide 103, on observe que le nucléotide à guanine de l'allèle 1 est remplacé par un nucléotide à thymine pour l'allèle 2. Ce gène existe donc en deux exemplaires appelés allèles à l'origine des deux couleurs différentes chez les deux levures de la même espèce.
La formation de nouveaux allèles dans une population
Un gène admet généralement plusieurs allèles. Ces allèles apparaissent grâce aux mutations. Une mutation est une modification accidentelle de la séquence en nucléotides d'un gène, pouvant conduire à la formation d'un nouvel allèle. Les mutations sont des modifications aléatoires de la séquence en nucléotides d'un gène. Les mutations apparaissent naturellement et peuvent être transmises aux générations suivantes grâce à la reproduction.
Mutation
Une mutation est un changement de la séquence des nucléotides d'un gène. Elle permet ainsi de former des versions nouvelles des gènes.
L'ADN qui compose les allèles subit des modifications naturelles et aléatoires. Ces modifications sont des changements dans la séquence de nucléotides appelés mutations. Ainsi, si un allèle subit une mutation, il se forme un nouvel allèle qui aura une séquence en nucléotides différente de l'allèle original. L'ADN d'un gène est donc variable car il peut être modifié par les mutations au cours du temps.
Deux individus possèdent initialement le même allèle pour un gène (les deux individus ont la même séquence en nucléotides). Au cours du temps, une mutation apparaît sur l'allèle de l'individu 2 à l'origine d'un nouvel allèle différent du premier. Il existe alors deux allèles dans la population grâce à une mutation.
| Les deux individus possèdent le même allèle | Mutation/Pas de mutation | Un nouvel allèle est apparu dans la population des deux individus | |
| Individu 1 | ATGGCA | Pas de mutation | ATGGCA |
| Individu 2 | ATGGCA | Une mutation apparaît | ATGGGA |