Le pouillot verdâtre

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Génétique et évolution
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2014 | Académie : Amérique du Nord
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Le pouillot verdâtre
 
 

Génétique et évolution

svtT_1406_02_00C

Ens. spécifique

14

CORRIGE

 

Amérique du Nord • Juin 2014

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

On étudie la biodiversité chez le pouillot verdâtre (petit oiseau appartenant au genre Phylloscopus). On distingue, en Asie, huit populations d’oiseaux réparties en cinq espèces identifiables par de faibles variations morphologiques.

On constate que les populations géographiquement proches sont interfécondes, sauf les populations appartenant aux deux espèces Phylloscopus viridanus et Phylloscopus plumbeitarsus.

> À partir des documents et de l’utilisation de vos connaissances, décrivez les mécanismes permettant de comprendre pourquoi ces deux espèces géographiquement proches ne peuvent pas se reproduire entre elles.

DOCUMENT 1

Répartition de différentes populations de pouillots verdâtres autour du plateau tibétain

a. Répartition des populations appartenant aux 5 espèces actuelles


 

D’après www.zoology.ubc.ca

b. Répartition d’anciennes populations de pouillot verdâtre

Sur la carte du document 1a, la zone A représente l’aire de répartition d’une population de pouillots qui a aujourd’hui disparu suite à la déforestation. La zone B représente l’aire de répartition de la population initiale des pouillots, à partir de laquelle des migrations ont eu lieu.

DOCUMENT 2

Méthode d’étude des chants des pouillots

La biodiversité des pouillots verdâtres est caractérisée par de faibles variations morphologiques, mais aussi par des variations du chant. On appelle « sonogrammes » les enregistrements du chant des oiseaux.

Les chants des mâles sont constitués de séquences sonores qui se répètent. Afin de rendre l’exploitation de ces enregistrements plus pratique, les séquences sonores identiques ont été remplacées par des lettres de l’alphabet. Plus les lettres sont proches alphabétiquement, plus les échantillons sonores sont proches. Les oiseaux peuvent communiquer entre eux si les sonogrammes sont proches.

Conversion d’un sonogramme en lettres alphabétiques

 

Séquence sonore

Lettre correspondant

L

M

Exemple de sonogramme et sa conversion

 

D’après biologie.ens-lyon.fr

DOCUMENT 3

Sonogrammes des 8 populations des 5 espèces étudiées de pouillots verdâtres

On a enregistré les chants de pouillots verdâtres mâles de 8 populations localisées dans différents lieux autour du plateau tibétain (voir la carte du document 1a). Chaque population a un chant caractéristique formé par l’association d’une à trois séquences sonores différentes. Le pouillot verdâtre mâle utilise son chant pour défendre son territoire et attirer la femelle. L’étude du comportement sexuel montre que, pour s’accoupler, les oiseaux se reconnaissent par leur chant.

 

Espèces

Localisation des enregistrements

Représentations simplifiées des sonogrammes

Phylloscopus viridanus

1

2

Phylloscopus ludlowi

3

4

Phylloscopus trochiloïdes

5

6

Phylloscopus obscuratus

7

Phylloscopus plumbeitarsus

8

 

D’après www.zoology.ubc.ca

Comprendre le sujet

  • Il est important de bien saisir que ce sujet a trait à la spéciation. Les deux populations de pouillots qui cohabitent sur une partie de leur aire de répartition en Asie centrale ne s’hybrident pas et appartiennent donc à deux espèces. Il s’agit de voir si les différences entre les chants de ces deux populations constituent une barrière d’isolement reproducteur. Ensuite, il faut élucider la manière dont ces différences dans le chant ont été acquises, c’est-à-dire retrouver les événements qui ont conduit à la spéciation.
  • C’est en étant guidé par ces deux problématiques qu’il faut exploiter les documents. Bien sûr, il est toujours possible d’analyser les documents un à un suivant l’ordre fourni, mais le risque est de les paraphraser. Il faut bien voir que les documents se complètent. Par exemple, le document 3 est un document essentiel dont l’exploitation n’est possible qu’en utilisant les informations du document 2.

Mobiliser ses connaissances

  • Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux, transmis d’une génération à l’autre par voie non génétique, est aussi source de diversité. C’est le cas des chants d’oiseaux.
  • Une espèce est une communauté reproductive de populations reproductivement isolées d’autres populations. Par spéciation, on désigne les mécanismes qui aboutissent à la formation d’une ou deux espèces à partir d’une espèce préexistante.
Corrigé

Introduction

Les deux populations de pouillots verdâtres, P.viridanus et P. plumbeitarsus, qui cohabitent en partie en Asie centrale (au nord du plateau tibétain) ne se reproduisent pas entre elles : elles appartiennent à deux espèces différentes.

Ces deux espèces sont donc séparées par des barrières d’isolement reproducteur. Quelles sont ces barrières et comment ont-elles été acquises ?

I. Les différences entre les chants des pouillots viridanus et plumbeitarsus

  • Les documents 2 et 3 renseignent sur les chants des deux populations. Ces chants sont impliqués dans la communication entre mâles et femelles, et donc dans la formation des couples. La comparaison de la structure des chants permet de rechercher si les différences constatées sont susceptibles de constituer des barrières d’isolement reproducteur.
  • Le chant de la population 1 de P. viridanus est long, constitué de trois séquences sonores différentes et non répétées : A, B et C.

Celui de la population 8 de P. plumbeitarsus est également long, constitué de sept séquences sonores dont certaines répétées (2 fois N et 4 fois P).

La structure des chants des deux populations est donc nettement différente.

  • Le document 2 précise que plus les lettres sont alphabétiquement proches, plus les unités sonores sont voisines. Étant donné l’éloignement alphabétique des lettres A, B et C par rapport aux lettres N, O et P, on peut conclure que les séquences sonores sont très différentes.
  • Lorsque les chants diffèrent peu (par exemple entre les populations 2 et 3 ou 6 et 7), c’est-à-dire quand la structure des chants et les unités sonores sont proches, l’hybridation existe entre les populations concernées.

Cela confirme que, pour les deux espèces P.viridanus et P. plumbeitarsus, les différences importantes entre les chants peuvent être la raison de l’absence d’interfécondité, le chant des mâles d’une espèce n’attirant pas les femelles appartenant à l’autre espèce.

II. L’origine des différences entre les chants

  • Le document 1b indique que la zone B constitue l’aire de localisation de la population initiale de pouillots. La répartition actuelle résulte donc d’une expansion de la population initiale vers le nord, en contournant l’Himalaya et le plateau tibétain, soit par l’est, soit par l’ouest.

Les deux espèces de pouillots, viridanus et plumbeitarsus, ont pour espèce initiale commune celle du sud de l’Himalaya. Leurs différences ont donc été acquises lors de l’expansion.

  • La comparaison des chants des différents groupes répartis autour du plateau tibétain, qui ont évolué indépendamment les uns des autres durant l’expansion, confirme cette évolution graduelle.

Le chant de la population initiale (5), bref, est constitué de 4 répétitions de la même unité sonore I.

À l’ouest comme à l’est, à partir de ce chant initial, on constate un allongement de la durée du chant et une complexification caractérisée par des unités sonores de plus en plus différentes de l’unité initiale (I), ce qui est indiqué par des lettres alphabétiques de plus en plus éloignées.

Dans les deux cas, à l’ouest comme à l’est, l’évolution du chant a été progressive.

  • Cependant, les sonogrammes montrent que cette évolution s’est faite de façon différente à l’est et à l’ouest, et qu’elle a abouti aux chants très différents des pouillots viridanus et plumbeitarsus.

Les différences entre les chants de ces deux espèces constituent une barrière d’isolement reproducteur, aboutissement d’une longue évolution graduelle à partir du chant d’une population ancestrale.

Conclusion

L’évolution d’un comportement (le chant) semble ainsi à l’origine de la formation de deux espèces (spéciation) chez le pouillot.

Cela suppose que des variations sont apparues dans les populations de pouillots au cours de l’expansion et que des chants plus complexes se sont révélés plus attractifs pour les femelles, soit parce qu’ils étaient mieux adaptés à l’environnement, au milieu de vie dans lequel ils se propageaient plus efficacement, soit en étant, par leur structure sonore nouvelle, plus attractifs pour les femelles.

Il s’agirait donc d’une sélection sexuelle liée au changement de milieu : les femelles recherchant les mâles dont le chant était mieux perçu ou plus apprécié que les autres.

Les descendants des mâles ayant un fort succès reproducteur devaient eux-mêmes acquérir ce chant par apprentissage auprès de leur père.