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Cours de biologie animale...

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Chapitre 1 Les animaux et leur milieu Notions d’écologie, et de biodiversité animale. Il introduit les notions d’adaptation, de relations entre espèces animales et entre espèces et leur milieu

I. Découverte d’une côte rocheuse Côte!: Zone de contact entre le milieu terrestre et le milieu marin. Exemple de côte rocheuse en mode battu : Ouest Cotentin, Bretagne. Zone soumise au régime des marées : oscillations périodiques du niveau de la mer, alternance d’immersion et d’émersion : Zone Intertidale.

Les marées : Mouvement ondulatoire dû à l’attraction de la lune, du soleil et de la rotation de la Terre. L’onde de marée se déplace à la surface du globe comme une gigantesque vague (rotation de la Terre). Les caractéristiques de la marée varient d’un endroit à l’autre (les côtes la freinent ou la canalisent par endroit). La marée est caractérisée par deux paramètres : la période et l’amplitude. La période : Sur nos côtes, Régime semi diurne durée de 2 PM (Pleine Mer) + 2 BM (Basse Mer) (période de 24h50 soit un jour lunaire)

! Décalage de l’heure de la marée (haute ou basse) de 50 minutes chaque jour Période de la marée Régime semi-diurne régulier (ex!: La Manche) Régime diurne!: 1 BM + 1 PM par période lunaire (Cas de la mer du Japon) L’amplitude!: Différence entre le niveau moyen et PM ou BM. Différence de niveau entre BM et PM = marnage (= 2 amplitudes). Le marnage varie dans l’espace et dans le temps : • Variation moyenne selon les points de côte (ex!: 7 m au Havre, 12 à 14 m à Granville) • Variation dans le temps (au cours de l’année) selon les phases de lune - Les vives eaux se situent aux pleines lunes et aux nouvelles lunes (tous les 15 jours) périodes où la terre, la lune et le soleil sont syzygie. - Les mortes eaux se situent aux premiers et derniers quartiers de lune, moment où la terre, la lune et le soleil sont quadratures.

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Principales vives eaux!: Marées d’équinoxe (printemps et automne) Principales mortes eaux!: Eté et hiver L’amplitude est caractérisée par le coefficient de marée entre 20 et 120!: - 120!: marée extrême de vive eau - 95!: marée moyenne de vive eau - 70!: marée moyenne - 45!: marée moyenne de morte eau - 20!: marée extrême de morte eau Les marées sont associées à des courants parallèles à la côte!appelés Courants de marée. Pendant la marée montante!: Courant de flot. Pendant la marée descendante!: Courant de jusant. Ces courants sont importants dans les mécanismes de transport des sédiments et des larves planctoniques des organismes benthiques (fond). Période d’immobilité relative = Etale (de PM ou BM).

La zonation!: Zonation des espèces = dispersion des espèces rencontrées. Trois étages!: - Etage supralittoral!: Zone recouverte par la mer lors des PMVE. - Etage médiolittoral!: Zone recouverte par la marée, quelque soit le coefficient. - Etage infralittoral!: Zone qui ne se découvre que lors des BMVE.

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Règne : animalia (Metazoaires) Embranchement ou Phylum Classe Ordre Famille Genre Espèce

• La Ligie!: Ligia oceanica (cloporte) Crustacé isopode adapté à la vie aérienne, ne supporte pas l’immersion. Arthropode - Crustacé - Malacostracé - Isopode - Ligia océanica

• Balanes!: Arthropode Crustacés cirripèdes Forme pyramidale constituée d’une «muraille» de 6 plaques calcaires avec une ouverture formée de 4 plaques. Immergés, les plaques s’écartent et des appendices appelés cirres munis de soies apparaissent.

•Ascidies, Spongiaires (Eponge) : # Urochordés# Leurs larves sont proches de celles des poissons# # #

• Patelles et littorines (mollusques) : #

• Anémones de mer : Cnidaires, classe des Antozoaires

Il existe des différences de peuplement entre le mode battu et le mode abrité pour une même côte rocheuse. Ex!: A l’étage médiolittoral abrité, on observe des algues brunes (fucus) qui abritent de nombreux animaux dont des littorines.

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II. Biodiversité animale Exemple du littoral : - Diversité géologique : presque tous les groupes zoologiques sont représentés des éponges aux vertébrés. - Diversité morphologique : taille, forme, couleurs - Diversité de modes de vie : animaux ne vivant que dans l’eau (poisson, cevettes), ne vivant que dans l’air (oiseaux ligies) ou qui supportent l’immersion et l’émersion (majorité des espèces rencontrées).# Animaux sessiles ou fixés (balanes éponges, ascidies),animaux vagiles BIOTOPE

BIOCENOSE

Côte rocheuse

Ligie Balanes Patelles Crevettes

ECOSYSTEME Niche écologique!: ensemble des axes qui caractérisent une population - Axe spatial : regroupe tous les paramètres physicio-chimiques - Axe temporel : la manière dont l’espèce considérée occupe l’espace au cours du temps - Axe trophique : type de nourriture recherché par les individus de l’espèce Population = ensemble des individus d’une même espèce dans un lieu considéré.

III. Principaux domaines A) Domaine Océanique • Domaine pélagique!: Constitué par la haute mer Peuplé par le Pelagos (vivant librement dans l’eau) - Plancton!: qui flotte passivement - Necton!: qui nage Deux provinces!: ‣ Province néritique!: Plateau continental ‣ Province océanique!: profondeurs supérieures à 200 m

• Domaine benthique!: associé au fond Peuplé par le Benthos (vivant sur le fond ou à proximité) - Faune sessile ou vagile : fixée, fouisseuse, rampante ou marchant sur le fond, nageant à proximité du fond. Le domaine benthique est subdivisé en plusieurs étages.

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Province Néritique

Province Océanique

Plateau Continental - 200m

Talus Continental Limite des Végétaux Photophiles

Plaine Abyssale - 3000m

Fosse

supra-littoral Medio-littoral Infra-littoral PF

Circa-littoral

Bathyal

l

Abyssal

Étages

B) Domaines continentaux • Domaine aquatique!: eaux continentales - Eaux calmes stagnantes!: mares, étangs, lacs - Eaux courantes!: ruisseaux, rivières, fleuves # • Domaine aérien!: - Non peuplé en permanence!: insectes, oiseaux, chauve-souris # • Domaine terrestre!: (essentiellement caractérisé par leur végétation) - Forêt tropicale humide - Prairies et savanes - Forêt tempérée de feuillus - Forêt boréale de conifères - Toundra (sous sol gelé, formation végétale) - Désert

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Hadal

IV. L’adaptation Problèmes posés par un biotope aux organismes vivants (ex!: Côte rocheuse battue). Adaptation à différents facteurs écologiques ( facteurs abiotiques)# Facteurs abiotiques (Physico-chimique) Climat, vent, lumière, nature du sol, paramètres physico-chimiques de l’eau… -

-

Perte d’eau : Mort possible par déshydratation due à l’évaporation (accrue en cas de vent) ‣ Empêche la respiration branchiale ‣ Provoque une augmentation de la concentration en produits toxiques du métabolisme Exposition aux vagues : arrachement, choc, remise en suspension du sable avec exposition des organismes fouisseurs Fluctuation de température : Lors des BM (Fortes chaleurs, gel) Fluctuation de salinité : Dans les mares ou cuvettes, forte évaporation en été, dilution en cas de pluies abondantes Fluctuation des teneurs en O2, CO2, du pH Variation de l’éclairement Emersion : Prédation importante pour les oiseaux lors des BM (ex!: Huitriers-Pie consomme 500 coques/jour) Immersion : pour les espèces non aquatiques (ex!: Ligies) Contraintes anthropiques : Pollutions

Face à ces pressions de l’environnement : des mécanismes d’adaptation Exemple de la résistance à l’action des vagues : cas des balanes, des patelles et des moules qui vivent fixées aux rochers. Balanes et patelles : forme +/- conique offrant moins de résistance.

Phénomène de convergence : ressemblance entre 2 organismes éloignés sur le plan zoologique mais ayant un même mode de vie, toujours une ressemblance superficielle

Ex!: les moules vivent fixées grâce à leur byssus. Ce n’est pas le cas chez tous les mollusques bivalves. Réponse à un problème écologique précis!: Phénomène d’adaptation à un facteur écologique précis.

Facteurs biotiques (faisant intervenir les êtres vivants) - Adaptation morphologique ou anatomique - Adaptation éthologique (comportementale) (ex!: se réfugier sous les pierres) - Adaptation physiologique (ex!: stockage de réserves) - Adaptation biologique (reproduction, cycle de vie)

Les animaux sont adaptés à leur milieu Les animaux exercent aussi une action sur leur milieu. Exemple : les patelles broutent les algues, les pholades (mollusque bivalves à coquille blanche) perforent les rochers 6  sur 96 

V. Relation des animaux entre eux Les animaux agissent les uns sur les autres par des facteurs écologiques biotiques Ces actions peuvent s’exercer : • Entre espèces différentes : relations interspécifiques • Entre organismes d’une même espèce : relations intraspécifiques HMVE

Cas de la zone occupée par les balanes où deux espèces très semblables coexistent - Chthlamalus stellatus - Balanus balanoïdes

HMME

BALANUS

Compétition entre 2 espèces pour l’occupation d’un même site (niche écologique)

CHTHAMALUS

A) Relation interpécifique

Niveau Moyen

BMME

Fixation Facteurs Des larves Physiques

BMVE

Facteurs Biologiques - Lumière -Température -Dessiccation Compétition

Relation Prédateur/Proie : Nucella lapidus (mollusque gastéropode pourpre) se nourrit de balanes en introduisant sa trompe à travers l’ouverture. Asterias rubeus (Echinoderme, étoile de mer) se nourrit de moules en ouvrant les valves à l’aide de ses pieds ambulacraires et introduit son estomac dévaginable. Relation Hôte/parasite d’exploitation : Carcinus maenas (Crustacé, décapode, reptantia, brachyoure). Certains de ces crabes présentent une masse jaune sous l’abdomen : parasite externe appelé sacculine. Ce parasite émet des ramifications dans tout l’organisme pour y puiser des nutriments.

Autres types de relations interspécifiques sans exploitation : Le Bernard l’Hermite (Eupagurus bernhardus) et anémone de mer (Calliactis parastica). Le pagure a une carapace molle et s’abrite dans une coquille vide de buccin. Ces coquilles portent souvent les anémones de mer. Quand la pagure change de coquille il déplace aussi l’anémone. L’anémone se nourrit de particules alimentaires qui se détachent lorsque le pagure dilacère ses proies. L’anémone protège probablement la pagure de certains prédateurs.

Il s’agit de commensalisme

EFFETSSURL’ORGANISMEA

Autre exemple!: - Anémone (Adamsia palliata) et le pagure (Eupagurus prideauxi) - L’anémone fabrique une plaque cuticulaire qui agrandit la coquille, le pagure n’a plus à changer de coquille - Il y a profit des 2 espèces à cette association : Mutualisme, «symbiose» (non obligatoire)

Bénéfice

Nuisance

Sans Effet

Bénéfice

Mutualisme

Prédation Parasitisme

Commensalisme

Nuisance

Prédation Parasitisme

Compétition

Amensalisme

Sans Effet Commensalisme Amensalisme

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B) Relations intraspécifiques Relation entre animaux d’une même espèce. Compétition intraspécifique, liée à la reproduction et la fécondité : survie des mieux adaptés - Meilleure adaptation aux conditions du milieu - Capacité de produire une descendance Certains processus réduisent cette compétition : - Polymorphisme - Alternance de générations sexuées et asexuées - Métamorphose - Dispersion (larves planctoniques) - Migration (criquets pèlerins) - Contrôle du taux de croissance de la population Coopération intraspécifique" -

Liée à la reproduction • Formation des couples • Relation parents-jeunes, soins des œufs, soins aux jeunes#

-

Relation à l’intérieur d’un groupe • Colonies!: association d’individus d’une même espèce reliées entre eux par des liens anatomiques, les individus ne sont pas tous semblables (il peut y avoir spécialisation)# Reproduction asexuée possible (division ou bourgeonnement). Les colonies concernent des animaux assez simples (ascidies coloniales, hydraires)# • Sociétés!: communauté animale dont les individus sont liés entre eux par des relations comportementales. Les individus coopèrent en réalisant les tâches essentielles à la survie du groupe - Construction d’abris, de nids - Soins aux œufs, aux larves - Récolte de la nourriture - Défense de la société

La communication entre les animaux d’une société s’effectue grâce à des signaux spécifiques : chimiques (phéromones), visuel, tactile. Il existe souvent un polymorphisme corrélé à la répartition du travail. Ex!: Société d’insectes (abeilles, fourmis) Des sociétés existent également chez les mammifères - Relations comportementales - Attraction des individus entre eux!: pulsion sociale - Communication des individus Accomplissement de tâches en commun avec spécialisation du travail entraînant une spécialisation des individus en aboutissant à des castes. Ces castes sont souvent entretenues par des phéromones!: (cas des termites) - Phéromone de la reine : sécrétée par la femelle adulte, empêche les nymphes femelles de se développer en reine - Phéromone du roi : sécrétée par les mâles adultes, empêche la maturation sexuelle des nymphes mâles.

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Régulation des phéromones en fonction de la mort d’un membre des castes royales : diminution de la concentration des phéromones et développement de quelques individus. Grégarisme!: Regroupement d’individus qui apporte un bénéfice à chacun d’eux. Exemple des balanes : Nécessité de regroupement de ces crustacés sessiles qui s’interfécondent par copulation réciproque (hermaphrodisme) à l’aide d’un long pénis qui mesure 2,5 fois le diamètre du corps. Ce grégarisme est entretenu par la larve cypris qui se fixe sur un rocher mais est attirée par les individus de la même espèce par une protéine de la cuticule des adultes. Ex!: les bancs de poissons Nombreux poissons qui se déplacent dans la même direction et à la même vitesse, chaque poisson utilise ses yeux et sa ligne latérale (organe mécanorécepteur) pour adapter sa nage à celle des autres. - Difficulté pour le prédateur de faire un choix - Confusion sensorielle à cause du grand nombre de proies potentielles - Possibilité de plusieurs manœuvres de fuites (Dispersion éclair ou effet de fontaine)

Conclusion!: Les espèces animales sont très nombreuses (1,5 millions d’espèces). Elles occupent pratiquement tous les milieux.

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Chapitre 2 Les premières formes de vie

3,8 milliards d’années : premières traces de vie détectées dans les roches. On observe une baisse de la quantité de 13C par rapport au 12C caractéristique d’une activité biologique. (Les organes autotrophes modifient le rapport 12C/13C). L’atmosphère terrestre en formation ne contenait pas d’O2 libre mais du CO2, N2, H2O, CO, SH2. Apparition il y a 3,5 à 3 millions d’années de divers procaryotes parmi lesquels des cyanobactéries formant les stromatolithes (sorte de récif encore en formation en Australie). Les cyanobactéries étant des procaryotes photosynthétiques produisant de l’O2 qui va peu à peu s’accumuler dans l’eau jusqu’à saturation puis réagit avec le fer dissous pour former l’oxyde de fer qui va précipiter et ensuite commencer à se dégagé dans l’atmosphère.

Il y a 2 milliards d’années, l’O2 présent dans l’atmosphère représente 1% de la concentration actuelle. L’O2 est une espèce moléculaire réactive : • Disparition de procaryotes anaérobies (sauf habitats protégés) • Adaptation des procaryotes grâce à la respiration cellulaire L’accumulation de l’O2 permet la formation d’une couche d’ozone O3 filtrant les UV. Entre 2 et 1,4 milliards d’années, apparition des premiers eucaryotes.

Pendant 1 milliard d’années, les eucaryotes unicellulaires sont avec les procaryotes les seuls êtres vivants à peupler la planète. Ils ont réalisés une très grande diversité de formes permettant la conquête de toutes les niches écologiques existantes. Certains phylums ont évolué en passant à l’état pluricellulaire (Règnes des champignons, végétaux et animaux), d’autres sont demeurés unicellulaires. Le niveau unicellulaire est donc le type d’organisation le plus ancestral des êtres vivants. Les organismes unicellulaires vivants aujourd’hui témoignent de ce niveau d’organisation de la vie même s’ils sont différents des premières formes apparues il y a 15 millions d’années.

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A) Les protistes

Terme pratique pour désigner tous les eucaryotes unicellulaires qui n’appartiennent pas au règne des végétaux, des animaux ou eumycètes. Groupe non homogène car certains protistes sont en fait plus étroitement apparentés aux végétaux, aux eumycètes, ou aux animaux qu’à d’autres protistes. Très grande diversité anatomique et physiologique. Cellules très complexes et perfectionnées (une seule cellule pour accomplir les diverses fonctions des cellules spécialisées des multicellulaires). Ils sont à «!affinité végétale!» (Photoautotrophes), ou «animale» (Hétérotrophes!: se nourrissent de matière organique), voir myxotrophes (les 2 types de nutrition).

On définit ainsi!: - Les protistes photo-autotrophes!: protophytes ou algues unicellulaires. - Les protistes hétérotrophes qui comme les eumycètes se nourrissent par absorption de petites molécules organiques!: les Mycétozoaires. - Les protistes hétérotrophes qui intègrent leur nourriture par phagocytose (Phagotrophie)!: les Protozoaires.

Ils se trouvent où il y a de l’eau douce, eau de mer, sols humides, fluides biologiques, d’autres organismes (tous types d’association : parasitisme, mutualisme, symbiose…) Reproduction sexuée et/ou asexuée. Classification ancienne selon l’appareil locomoteur

!

Cette classification ne traduit pas la phylogénie (le degré réel de parenté entre organismes d’un même groupe), ils n’ont pas le même ancêtre commun. Certains protozoaires sont plus proches que protophytes (pour lesquels des formes sans plastes existent) qu’ils ne le sont d’autres protozoaires.

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B) Les Zooflagellés actuels

1) Trichonympha!: un flagellé des termites • Structure : Le genre Trichonympha comprend de nombreuses espèces qui vivent en symbiose dans le tube digestif d’insectes mangeurs de bois. Certains termites, blattes américaines, cryptocercus, punctulatus. Ce sont de grands flagellés (100 à 200 µm de long) caractérisés par la présence de nombreux flagelles insérés dans la partie antérieure. Le rostre (extrémité antérieure) est surmonté d’une calotte hyaline (capuchon apical) séparé du reste du corps par une articulation. Les trichonymphas nagent en tournant sur leur axe longitudinal, le rostre est mobile et s’insinue partout (le flagellé s’en sert comme un groin). Un appareil parabasal développé (appareil de Golgi) assure via les vésicules golgiennes le renouvellement membranaire pour compenser les pertes liées à la phagocytose importante (le jeûne entraîne une régression de l’appareil parabasal). Pas de mitochondries!: métabolisme anaérobie. La cellulose fermente avec production de CO2, H2 et acide acétique. Le noyau montre des chromosomes visibles spiralés (blocage en prophase!: chromatides divisés). • Nutrition : La zone trophique se trouve au pôle postérieur de la cellule. Phagocytose de fragments de bois, de bactéries, d’autres flagellés et même d’autres trichonymphas. Différents modes de capture selon la taille des particules à ingérer. Dégradation des aliments à l’intérieur de lysosomes secondaires. Ingestion de petits fragments de bois par Trichonympha :

• Reproduction : • Asexuée!: par division longitudinale. L’enveloppe nucléaire persiste et il n’y a pas de plaque métaphasique!: Pleuromitose. Sexuée!: décrite uniquement chez les Tricho...