Biodiversité végétale S1 PDF

Preview

Summary

Intégralité Biodiversité végétale S1 SdV...

Description

Biodiversité végétale L1 [email protected] > Si jamais problème qcm vrai ou faux tous les cours à la fin de chaque semaine

1- Introduction a la biodiversité - l’arbre du vivant: Bio - diversité = diversité du monde vivant 3 niveaux: - biodiversité génétiques: génomes, ADN - biodiversité spécifiques: bio des organismes et des populations -biodiv des écosystème (ecologie) grands ensemble qui comportent êtres vivants

Histoire des classifications du monde vivant: Une des plus grosses avancées des sciences au 21e s est la généralisation de la classification phylogénique (basée sur les liens de parenté entre espèces qui implique une nouvelle vision de l’évolution du monde vivant et de sa structure actuelle) D’après Jorge Luis Borges, selon une ancienne encyclopédie chinoise («! Empire Céleste du Savoir Eclairé! ») les animaux se divisent en des catégories farfelues. Outre la bizarrerie de cette classification on pouvait surtout classer les animaux dans plusieurs catégories se qui n’aide pas vraiment. Certains ouvrages de déterminations (exemple des plantes de montagne) utilisent des classifications basées sur des caractères facilement observables (par la c o u le u r d e s f le u r s ) . C e s o n t d e s classifications du monde vivant. C’est une

classification utile mais pas SCIENTIFIQUE. Dans son système de classification des plantes à fleur (18e) Linnée utilise comme caractère prioritaire le nombre des étamines. C’est le premier qui essaya de créer une classification scientifique. Il dira que c’est une classification ARTIFICIELLE (co nt ra ire d e n at urelle) il a don c conscience des limite de son système. Parallèlement Apres Aristote (Grèce Antique) et Leibniz ( XVII°s). Charles Bonnet propose en 1755 une échelle naturelle des êtres qui partant du feu, de l’air, de l’eau, arrive jusqu’à l’homme en passant par des plantes et tous les animaux.En gros y’a des trucs primitifs et des trucs évolués: WTF! Encore aujourd’hui, cette idée d’évolution linéaire qui ferait passer progressivement du plus primitif au plus évolué ou de l’inférieur au supérieur dans le monde vivant, subsiste jusque dans les ouvrages scientifiques. Lamarck est le premier à formaliser l’idée d’évolution du vivant.Il publie en 1809 (Philosophie zoologique) le premier arbre phylétique des animaux (anecdotiquement, il y fait dériver les monotrèmes des oiseaux). 40 ans après Lamarck (1859), Darwin fait progresser la théorie de l’évolution en introduisant notamment la concept de descendance avec modification. Darwin propose à son tour un arbre phylétique

théorique (espece A,A’,A’’’, B etc.° )qui lui sert surtout a illustrer les extinctions d’espèces, mais aussi la spéciation: une espèce mère deux espèces filles.! «!All true classification is genealogical!» L’acceptation de la théorie de l’évolution im p liqu e ob liga t o ire m e n t q u e le s organismes vivants ne doivent plus êtres classés selon leurs ressemblances mais selon leur parenté (ce n’est pas les degré de ressemblance de l’adn > mais par la parenté.) La taupe marsupiale, la taupe commune et le rat taulier se ressemblent beaucoup mais n’ont pas de parenté proche. Les trois ont évolué indépendamment pour arriver à un stade à cause de hasard où il se ressemblent.On a aussi longtemps mis des plantes dans la même famille alors que non. Haeckel, un élève allemand de Darwin, propose en 1866 un arbre phylétique avec 3 règles (plantes, animaux, protistes) dans lequel aucun groupe actuel ne descend d’un autre groupe actuel. C’est presque la conception actuelle de l’arbre du vivant. 8 an s p lu s tard, Hae c ke l p ub lie un «! pedigree de l’homme! »: un arbre représentant la phylogénie des animaux dont (malheureusement) le tronc commun comporte 4 niveaux successifs, suggérant une hiérarchie dans les groupe taxinomiques . Comme dans l’échelle des êtres vivants (evolution linéaire) de Bonnet, l’homme se trouvent en haut de l’arbre comme accomplissement utile, il est entre très difficile a cette époque de considérer l’Homme comme une espèce

animale au même niveau que toutes les autres espèces.! Il faudra attendre Henning (1965) pour pouvoir disposer d’une méthode, la c la d is t iq u e , po u r re c o n s t r u ire le s phylogénies à partir des caractères observables chez les êtres vivants. Sa théorie n’est réellement connue qu’au début des années 70 et n’est vraiment applicable que grâce au dev de la micro informatique (au début des années 1980). Phylogénie = relation de parenté entre espaces-mère (ancestrale) (X) donne deux espèces filles qui sont deux espèces soeurs (A et B) Généalogie= relations de parenté entre individus: un père et une mère donnent un fils ou une fille. X>A et > B Ainsi, aucune espece actuelle ne peut descendre d’une autre espèce espèce actuelle! Mais seulement d’espèces ancestr ales, m aintena nt dis parues. L’Homme ne descend donc pas du singe mais d’un ancêtre commun disparu. Les plantes à fleurs ne descendent pas des fougères Les «! fossiles vivants! » ne sont que des espèces actuelles qui ressemblant beaucoup à leurs ancêtres disparus Conclusion: Seuls les caractères peuvent l’être: chez les vertébrés, le placenta des mammifères est un caractère évolué par apport à l’ovipare

-chez les plantes, la présence d’une graine est un caractère évolué par rapport à la seule présence des spores. Ce qui ne bouge pas est mort. >Les fossiles! «!vivants!», n’ont aucun sens parce que même si de vu on dirait qu’ils se ressemblent qui ne dit pas qu’en interne ils ne sont pas différents Les fossiles vivants ne sont que des espèces actuelles qui ressemblent beaucoup à leurs ancêtre disparus. L’arbre du vivant est reconstruit selon la structure de base de toute la phylogénie Ancetre commun nommé LUCA Tous ces ensembles sont des groupes monphylétique c’est à dire que c’et une lignée. Un groupe monophylétique est un groupe qui comprend tous les descendants d’un ancêtre commun Un groupe mon ophyletique a des caractères propres synapomorphies (ex: les vertèbres des vertébrés ou les poils des mammifères) Seul ce type de groupe peut se voir attribuer un nom dans une classification phylogénique

L’histoire de l’ornithorynque: 1799 George Shauw recoit un ornithorynque en pensant être une blague. Un oiseau avec des poils ? ou Un mammifère qui pond des oeufs ?

La presence de… est une synapomorphie du groupe monophylétique des… Un groupe qui ne comprend pas tous les descendants d’un ancêtre commun mais pas tous est un groupe paraphylétique (ex: les reptiles, ça n’existe pas > Les reptiles ne présentent pas de synapomorphie) Autre contre exemple: les invevrtébrés n’ont pas de synapomorphie, ils ont seulement en commun de ne pas avoir des vertèbres. Ils ne forment pas un groupe de monophylétique. Ils descendent tous de l’ancêtre commun des animaux mais il ne comprennent pas tous les descendants de cet ancêtre commun. Concl usi on: La descendance avec modification et les spéciations impliquent que la classification doit se faire selon la phylogénie des espèces et pas sexuellement s u r l e u r s re s s e m b l a n c e s ( y c o m p r i s moléculaires) Les groupes actuels ne peuvent descendre d’autres groupes actuels, il n’existee donc pas chez eux de groupes primitifs, evolyés, supérieurs ou inférieurs. Seuls les groupes monophylétiques ont un nom. Il présentent des synapomorphies

Biodiversité végétale [email protected]

2/L’évolution: ses mécanismes et quelques grandes dates L’Évolution agit au niveau des populations d’ in di vi du s ( ni ve au d es re la ti on s généalogiques = de parenté entre individus) Population: ensemble d’individus d’une même espèce, vivant en même temps dans un espace où tous les partenaires sexuels ont la possibilité de s’accoupler et de se reproduire. Quand deux groupes d’une même espèce sont géographiquement isolés ils forment deux population distinctes. Population: entité génique, la somme de tous les allèles de tous les gènes de tous les individus qui la constituent. En raison des flux génique (flux de gènes) dans une population, les individus sont génétiquement plus proches au sein d’une population qu’entre différentes populations. espèce: ensemble d’individus présentant une combin aison uni que de caractères diagnostiques (taille, forme, anatomie, développement etc.) Ces individus se re sse mbl ent plu s en tre eu x qu ’il s ne ressemblent à aucun autre organisme. Cette définition n’est pas satisfaisante. La définition plus réelle (plus biologique): ensemble d’individus qui peuvent effectivement ou potentiellement se reproduire entre eux et engendrer une descendance viable et féconde, dans des conditions naturelles. Remarque: -Il y a des flux géniques possible entre une même population -On parle aussi de communauté reproductive.

Nomenclature binomiale (Linée scientifique su e d oi s) : C h a qu e e s p è c e a u n n o m scientifique (en latin et d’usage international) qui se compose d’un nom de genre et d’un nom d’espèce. Les deux s’écrivent en italique ou soulignés, l’initiale du nom du genre est toujours en majuscule et celle de l’espace est toujours en minuscule. Ex: le chêne vert: Quercus ilex L’Évolution va traduire un changement de la composition génétique des populations d’une génération à l’autre (descendance avec modification darwinienne). Quels facteurs sont à l’origine de ces changements de la composition génétique de ces populations? > les mutation (variabilité) > la dérive génétique >la sélection naturelle 1/mutation génétiques: L e s m u t a t i o n s g é n é t i q u e s s o n t de s changements héréditaires de l’information génétique. C’est à dire une modification de la molécule d’adn (substitions, insertions, deletions, inversions, etc. des bases). Ces mutations sont souvent aléatoires. les mutations ont 3 types d’effets sur les individus les portent selon qu’elles affectent ou n on la produ cti on , le s propri été s biochimiques, ou l’expression des protéines et que cela influence le développement, la morphologie, la physiologie etc. et à terme, le succès reproducteur de l’individu. > Effet neutre: sans effet Une mutation peut ne pas avoir d’effet sur l’expression d’un gène. Une mutation induisant un changement de caractère peut être aussi sans effet sur le succès reproducteur de l’individu. Le hasard peut alors intervenir et certains caractères nouveaux pourront

prendre la place d’autre par le phénomène de dérive génétique (cf cours de TS) >Effet négatif: affaiblissant, délétère ou létal la mort ou reproduction moindre, moins de descendance etc. Selon les conditions du milieu, un mutation peut aussi avoir un effet négatif ou positif. Le succès reproducteur portant cette mutation peut alors en être affecté (negativement ou positivement) >Effet positif (benefique) Les mutations de l’ADN produisent dans les populations u ne vari abili té géné tique nécessaire à l’Évolution. Deux types de variabilité; variabilité intra populationnelle: diversité à l’intérieure d’une population variabilité interpopulationnelle: entre deux populations on aussi une variabilité .

2/ Selection naturelle Celle-ci agit comme un filtre sur les individus. Dans un environnement donné on y trouve une population X, cet environnement change. On va avoir une conservation des individus porteurs de caractéristiques favorables et véritables et une élimination des individus porteurs de caractéristiques défavorables et héritages. Ex: phalènes du bouleau. Qu’est ce qu’une adaptation ? Une caractéristique dont la fonction est UTILE DANS UN ENVIRONNEMENT DONNÉ ( en t e r m e d e c ro i ss a nc e , s ur v ie , reproductions) à l’organisme qui la possède. Elle a été acquise par tous les descendants du premier mutant et conservée par SÉLECTION NATURELLE au cours du temps.

LES INDIVIDUS NE S’ADAPTENT PAS. Ce sont les espèces qui, aux ours du temps conservent les caractères les plus adaptés à un milieu par le succès reproductif des individus qui portent ces caractères. isolement reproductif: interruption du flux génique. population ancestrale: à un moment donné ces individus ne peuvent plus se reproduire pour une raison x (ISOLEMENT REPRODUCTIF), il n’y a donc plus d’échange de gêne. On aboutit donc à deux pop distinctes et donc on peut voir deux espèces distinctes. Le flux géniqu e est favorisé par des déplacements à plus ou moins longue distance: >des individus, chez la plupart des animaux >de structures reproductrice gametes, pollen, spores, graines) mobiles chez les individus fixés, comme la plupart des végétaux. Ces déplacements: > diminuent la variabilité génétique entre les populations > réduisent l’isolement reproductif et donc contrecarrent les processus de spéciation Il existe plusieurs types de spéciation: allopatrique: Isolement géographique par mouvements des plaques continentales, surrections de chaines montagneuses, développements de systèmes fluviaux etc. Péripatrique: Isolement géographique par migration ‘effet de fondation’ > plus de connexion entre le fragment et le reste de la pop et on aboutit à deux espèces Sympatrique: isolement non géographique comportemental phonologique: création d’une espèce alors qu’il ne s’est rien passé géographiquement parlant

Formation de la terre: 4,6 milliards d’années Apparition de la vie environ il y a 4 milliards d’années Les premiers organismes de la photosynthèse a dû suivre de très près l’apparition de la vie elle même. Les stromatolithes sont les restes fossilisés organismes unicellulaires photosynthétiques (environ 3,5 à 3,8 milliard d’années) les organismes actuels qui leur ressemblent le plus sont les cyanobacteries Photosynthese: 6CO2 + 12H2O (Lumiere)> C6H 12O6 (production primaire de matière organique + 6O2 (tran sfor mati on de l ’atmosphè re terrestre) + 6H2O Quasiment toute la matière organique (excepté une petite part de la chimiosynthèse) provient de la photosynthèse. Seuls les organismes chlorophylliens (seuls capable de la photosynthèse) produisent de la matière organique: ce sont les producteurs primaires. Ils produisent leur propre matière organique: ils sont autotrophes pour le carbones. 2,7 mi l l i a rd d ’a n n é e : pre m i e r o rgan i sm e eucaryote. Theorie de l’endosymbiotique:

L’endosymbiose!est la coopération mutuellement bénéfique entre deux!organismes!vivants, donc une forme de!symbiose, où l'un est contenu par l'autre. L'organisme interne est appelé un!endosymbiote Une cellule (bacterie) penetre dans une autre cellule (eucaryote) et continue à vivre et a se multiplier tout au long de la lignée issue de cette cellule: c’est l’endosymbiose qui est apparue plusieurs fois indépendamment et qui est à l’origine des organismes cellulaire con ten an t de l’adn: m it och ondri es,

c h l o r o p l a s t e s … L’ i n t e g r a t i o n d e s mitochondries dans des cellules eucaryotes aurait suivi de près l’apparition de celle-ci Les premiers organismes étaient unicellulaires et même actuellement les unicellulaires sont immensément majoritaires. Pluricellularité: organisme constitué de plusieurs cellules plus ou moins spécialisées; apparues (peut être depuis plus de 3 milliard f’années) des milliers fois indépendamment dans plusieurs lignées des trois domaines: archae, bacteries, eucaryotes. Les eucaryotes forment la lignée qui présente le plus grand nombre d’organismes multicelluaires. Les plus anciens dateraient de 2,1 milliard d’année (schistes noirs du gabon) l’integration d’ancetres de cyanobacteries (devenant alors des chloroplastes) dans d’anciennes cellules eucaryotes a eu lieu plusieurs fois, donnant naissance à plusieurs lignées d’organismes photosynthétiques. (toujours avec la même idée de phagocytose etc.) Le premier de ces endosymbioses a eu lieu il y ' a 1 , 8 mi l l i a rd s d ’ a n n é e s ch e z l e s «! primoplastidiées! » (lignée des algues rouges, «! algues vertes! » et plantes) > première endosymbiose chloroplastique. Tous les eucaryotes plantes: tous font de la photosynthèse sauf les champignons et les animaux. La conquête du milieu terrestre ortie de l’eau et conquête du milieu terrestre: 0;6 milliard d’année. Le milieu terrestre impose des contraintes qui nécessitent des adaptations particulières: > Luttre contre la dessiccation: protection des surfaces (cuticule…) et particulièrement des structures reproductrices (sporanges et gametanges) > Port dressé sans le soutien de l’eau: parois cellulaires, tissus de soutien (cellulose, lignine) pour supporter la pesanteur.

>Echanges gazeux: stomates (en gros petits trou dans les cuticules) >echanges liquides: vascularisation (cf cours sur la plante tS) plan fiche: defintion, espece, population mutation génétique: c’est quoi: deletion, subsition, 3 types effet pour la neutre; dérive génétique (evolution de la fréquence des allèles sous l’effet du hasard, donc cette fréquence n’est pas soumise a une pression du milieu donc: changement qui n’a pas de conséquence sur la survie de l’espece) sélection naturelle ex phalène du bouleau pression du milieu ! creation d’une nouvelle espece: voir le poly de TOUS mais avant d’en arriver là il y’a des trucs qui font qu’il y a un flux génique grâce aux deplacements, comment photosynthèse est apparue ? conquête du milieu terrestre 3e cours 3- Adaptation des végétaux avec contraintes abiotiques biomes Chaque espèce végétale est unique: elle possède des caractères propres (morphologie n anatomiques, physiologiques etc.) qui la rendent compétitive dans certains milieux mais la fragilisent dans d’autres. Ex: la feuille de cette plante est très perfor mant e pour la photosynt hèse (exigeante en eau et en nutriments) mais peu effaces pour conserver de et récupère de l’eau. On va trouver ces feuilles dans les forets humides, caractéristiques pour vivre dan

milieux humides mais elle mourrait dans un milieu désertique L’environnement opère un truc parmi les espèces en fonction de leur caractères c'est à dire de leurs aptitudes à résister aux conditions du milieu Adaptations au milieu aquatique: L’eau est un milieu: -relativement homogène -a forte inertie thermique (peu d’écart de température -à forte densité (775 fois plus élevée qu ecelle de l’air -où le rayonnement solaire est rapidement absorbé -où les concentrations en 02 et CO2 sont beaucoup plus faible qu’en milieu aérien. Dans le milieu aquatique on a tous les nutriments: N,K,P,Ça, etc. + O2 et CO2

La majorité des espèces d’algues sont majoritairement aquatique unicellulaires (diatomées: majorité des algues plus ou moins 100 000 sp) les algues pluricellulaires ont une thalle = un appareil végétatif simple sans organe (feuille, tien, racines ni tissu La plupart des thalles sont filamenteux: c’est à dire constitués d’un alignement de cellules cylindriques. Il existe aussi des algues présentant des thalles parenchymateux (non filamenteux) avec des ramification Elles n’ont pas de racines, ni feuilles etc. fronde, réceptacle, flotteurs, crampons: fucus vesiculosus Adaptation au milieu terrestre:

Il y a environ 600 millions d’années les premières plantes colonisent les milieu te r re st re ‘e n mê m e te m ps qu e le s champignons. Diverses lignées d’animaux ont conquis le milieu terrestre mais beaucoup plus tard leur descendance constituent le groupe actuels des embryophytes (à savoir) (ou plantes terrestre. (Plante qui possède embryon) La vie en milieu terrestre impose aux organi sme s de nou ve l le s con train tes, dessèchements, p e s a n t e u r, comparti me n tati on (= dan s l e mi l i eu aquatique, les gaz et le nutriments au même endroit , d ans l e mil ieu t errestre, compartiment sol: nutriments et compartiments atmosphère: gaz) Les plantes te rre stres prése ntent des caractéristiques communes à toutes les plantes terrestres et uniques (: synapomorphie à souvent indispensables à leur vie sur terre. Lutte contre le desechement: Protection des surfaces exposées à l’air: Au niveau des epidermes, au dessus de celui)ci il y a une couche de cuticules faite de cutine à la surface des feuilles qui est imperméable. Protevctiond des structures qui produisent spores et grains de pollen. Les spores et les grains de pollen ont des parois épaisses contenant de la sporopolenine structure tres résistance qui empêche aussi de perdre de l’eau, elle est indestructible ...