L'identification des espèces

Définir la notion d'espèce et donner un exemple de deux espèces différentes qui se ressemblent beaucoup.

Selon le critère de la descendance féconde, déterminer en justifiant si ces couples appartiennent à la même espèce : (a) deux chiens de races différentes qui ont des chiots ; (b) deux moineaux au plumage légèrement différent qui se croisent et ont des petits ; (c) un lynx ibérique et un chat domestique, qui ne se croisent pas dans la nature.

Le croisement entre un cheval et une ânesse produit un mulet, presque toujours stérile. Expliquer ce que ce fait indique sur la question de savoir si le cheval et l'âne sont la même espèce, bien qu'ils puissent avoir une descendance.

La clé de détermination du schéma permet d'identifier quatre animaux. La parcourir et écrire le chemin complet (les questions et les réponses choisies) qui mène jusqu'au lézard.

En utilisant la clé de détermination suivante :

1. a) A des pattes .................................................... 2

b) N'a pas de pattes ............................................. Ver de terre

1. a) A des ailes ..................................................... Scarabée

b) N'a pas d'ailes ............................................... Rat

Identifier : (a) un scarabée, qui a des pattes et des ailes ; (b) un rat ; (c) un serpent. Quel problème apparaît lors de la classification du serpent ? Proposer une amélioration de la clé pour le résoudre.

Construire une clé de détermination de trois questions qui permette de distinguer ces quatre êtres vivants : un chien, un palmier, un champignon de Paris et une truite. Vérifier qu'elle fonctionne en la parcourant avec deux d'entre eux.

Construire une clé de détermination de deux questions qui permette de distinguer un pin, un chêne et un géranium, et vérifier qu'elle fonctionne en la parcourant avec chacune des trois plantes.

Dans la cour du collège, vous avez trouvé cinq animaux différents : un escargot, une abeille, une araignée, un moineau et une souris. Élaborer une clé de détermination complète qui permette d'identifier les cinq animaux et vérifier qu'elle fonctionne en la parcourant avec deux d'entre eux.

Corriger l'écriture de ces noms scientifiques et expliquer les trois règles appliquées : « quercus ilex », « Homo Sapiens » et « CANIS LUPUS ».

Le nom scientifique du pin d'Alep est Pinus halepensis. Expliquer ce qu'indique chacun des deux mots, qui a conçu ce système de nomenclature et quels avantages présente l'usage de noms scientifiques latins par rapport aux noms communs.

Expliquer ce qu'est une clé de détermination dichotomique et à quoi elle sert, en indiquant comment doivent être les questions qui la composent pour qu'elle fonctionne bien. Nommer en outre deux autres outils qui aident à identifier des êtres vivants sur le terrain, comme un guide des espèces ou une application d'identification sur téléphone, et indiquer un avantage de chacun par rapport à la clé.

Expliquer ce qu'est un guide de terrain et quelles informations il fournit généralement sur chaque espèce (photographie ou dessin, description, taille, lieu de vie…). Pourquoi est-il utile de l'emporter lors d'une sortie ?

Expliquer avec vos propres mots ce qu'est la biodiversité et donner deux raisons pour lesquelles les scientifiques s'intéressent à savoir quelles espèces vivent dans un lieu précis.

Expliquer ce qu'est une espèce disparue, donner un exemple connu et nommer une cause possible d'extinction.

Une application de téléphone identifie les plantes à partir d'une photo. Expliquer deux avantages de ces outils et un risque à s'y fier, et décrire ce que vous feriez pour confirmer une identification douteuse.

De nombreux animaux peuvent être identifiés sans les voir : grâce à leurs traces, leurs excréments, leurs plumes ou leurs restes de repas. Expliquer quels avantages présente leur étude de cette manière, y compris pour le bien-être des animaux, et donner un exemple d'indice et de l'information qu'il fournit.

Lors d'une sortie, vous trouvez une plante que vous ne connaissez pas. Détailler quelles quatre données vous noteriez (ou photographieriez) pour l'identifier ensuite chez vous, et expliquer pourquoi il ne faut pas l'arracher pour l'emporter.

Une équipe de chercheurs veut étudier les habitudes alimentaires des oiseaux des environs du collège et propose deux méthodes :

• Méthode A : capturer des individus au filet, les enfermer dans des cages individuelles au laboratoire pour les peser et enregistrer combien de graines ils consomment sous une lumière artificielle continue.

• Méthode B : installer des mangeoires dans les arbres de la cour, placer un appareil photo automatique de type piège photographique et les observer aux jumelles depuis les fenêtres à 15 mètres sans les déranger.

1. a) Sachant que les oiseaux sont des êtres sensibles (capables de ressentir la douleur, la peur et le stress), justifier laquelle des deux méthodes est éthiquement appropriée.
2. b) Prévoir quelles conséquences physiologiques et comportementales aurait le stress de la méthode A chez les oiseaux et comment il pourrait modifier ou fausser les données scientifiques obtenues sur leur alimentation naturelle.
3. c) Si, au laboratoire, vous devez étudier la réaction à l'humidité des vers de terre, concevoir deux mesures concrètes dans votre montage expérimental pour garantir leur bien-être et éviter de leur causer une déshydratation ou des blessures.

Mini-enquête : concevoir un inventaire de la biodiversité de la cour de votre collège pendant une semaine. Planifier quelles zones vous parcourrez, à quels horaires, ce que vous noterez dans le tableau (date, lieu, espèce ou groupe, nombre d'individus), quels outils d'identification vous utiliserez et quelles règles vous suivrez pour ne pas déranger les êtres vivants.

Deux populations de grenouilles de couleur différente vivent dans des mares séparées par une route et ne se croisent jamais dans la nature. Expliquer quelle difficulté il y a à décider si elles appartiennent à la même espèce et quelle preuve pourrait aider à lever le doute.

Dans un tronçon d'une rivière locale, des bivalves d'eau douce fixés aux rochers sont apparus. Le responsable de l'entretien propose d'appliquer un produit chimique désinfectant sur toute la rive pour éradiquer rapidement tout mollusque, en affirmant qu'« il n'est pas nécessaire de perdre du temps à les identifier à la loupe parce que tous les bivalves fluviaux font la même chose ».

Dans cette rivière cohabitent deux espèces d'aspect semblable : la mulette autochtone (Unio mancus), protégée et en danger, et la moule zébrée (Dreissena polymorpha), une espèce exotique envahissante.

1. a) Réfuter la proposition du responsable : justifier pourquoi l'identification biologique précise est indispensable avant d'intervenir et quel impact écologique irréversible son plan causerait.
2. b) Expliquer quels caractères biologiques font de la moule zébrée une espèce envahissante nuisible, par opposition au rôle écologique équilibré que joue la mulette autochtone.
3. c) Prévoir ce qui se passerait dans la chaîne alimentaire et pour la qualité de l'eau de la rivière si la moule zébrée n'est pas détectée à temps et colonise massivement le cours d'eau.

Un camarade de classe a élaboré la fiche suivante pour aider à identifier un animal observé dans la cour du collège :

• Nom : Oiseau noir.

• Caractères pour le reconnaître : « Il est de taille moyenne, assez sombre, très craintif et chante joliment le matin. »

• Où il vit : « Dans les arbres et sur le sol là où il y a de la nourriture. »

1. a) Évaluer de façon critique la fiche : justifier pourquoi ces caractères sont subjectifs et ambigus, en expliquant pourquoi ils ne serviraient pas à une autre personne pour distinguer cet individu d'autres espèces semblables comme un étourneau ou un choucas.
2. b) Réécrire la fiche pour le merle noir en appliquant des critères scientifiques : y inclure son nom scientifique binomial correctement écrit (Turdus merula), son groupe taxonomique, au moins deux caractères morphologiques objectifs et observables (comme le dimorphisme sexuel de la couleur du plumage et du bec) et son habitat avec précision.
3. c) Justifier pourquoi, dans la science internationale, il est obligatoire d'utiliser la nomenclature binomiale latine plutôt que des noms communs locaux.

Lors d'une sortie en montagne, vous observez deux lézards adultes au dos brunâtre et d'environ 13,5 cm de longueur. Un élève essaie d'utiliser une clé de détermination scolaire fondée uniquement sur « corps allongé », « quatre pattes » et « couleur brune ou verdâtre », mais constate que les deux individus aboutissent à la même case finale et affirme : « Si la clé ne les sépare pas, c'est une preuve définitive qu'ils appartiennent à la même espèce. »

1. a) Réfuter la conclusion de l'élève en justifiant quelles sont les limites des clés de détermination fondées uniquement sur des caractères macroscopiques généraux.
2. b) Dans cette zone coexistent le lézard ibérique (Podarcis hispanicus) et le lézard de montagne (Iberolacerta monticola). Concevoir une stratégie à trois niveaux d'observation de précision croissante (de l'examen détaillé à la loupe à main jusqu'aux techniques de laboratoire) qui permette de les départager et de confirmer rigoureusement l'espèce de chaque individu.

Lors d'un débat scolaire sur la biodiversité, une personne affirme : « Un chihuahua de 1,5 kg et un dogue allemand de 70,0 kg ne peuvent pas s'accoupler naturellement à cause de leur énorme différence anatomique ; par conséquent, selon la définition biologique de l'espèce, ils devraient déjà être officiellement classés comme deux espèces distinctes. »

1. a) Réfuter ou nuancer cette affirmation en utilisant le concept biologique d'espèce : justifier pourquoi les deux appartiennent à la même espèce (Canis lupus familiaris) en considérant la compatibilité génétique et le flux de gènes à travers des races de taille intermédiaire.
2. b) Expliquer quel mécanisme a permis de générer autant de diversité morphologique chez le chien en seulement quelques milliers d'années, par comparaison avec les millions d'années que requiert habituellement une diversification comparable par sélection naturelle dans la vie sauvage.
3. c) Prévoir ce qu'il adviendrait de la taille, de la morphologie et de la variété des chiens si une population mixte de toutes les races restait isolée sur une île sans intervention humaine pendant 40 générations.