Planet explore ! n°6, janvier 2021 by cdi.0100785z

TRIMESTRIEL - N°6

JANVIER 2021

le monde invisible

du plancton mésurer

l’Univers

l’art du piègeage Les lacs roses

les cristaux La timidité des arbres

les zones humides les lois de

kepler

Un planétarium virtuel la galaxie

d’andromède Espace

Science

Nature

TRIMESTRIEL - N°6 JANVIER 2021

04 20 21 22

Dossier

L’évolution des espèces. aux dernières nouvelles...

actualités. LOISIRS & VIE PRATIQUE

Observez le ciel depuis votre ordinateur. faune & flore

plantes carnivores, l’art du piègeage.

24 26 28 30 33

faune & flore

Le monde invisible du plancton. découverte

La timidité des arbres. insolite

La vie en rose ! mémo-sciences

Les cristaux. découverte

La cathédrale aux cristaux géants. environnement

les zones humides. espace

mesurer l’univers, les céphéides.

Proboscis du papillon (trompe) enroulée en spirale au repos.

astronomie

La galaxie d’andromède.

Discomeduses (1904)

sciences

les lois de Kepler, sur le mouvement des planètes.

Jochen Schroeder

[Z OOM...]

Vrai ou faux ?

savoir

PLANET Explore ! 9 bis rue du Chemin Neuf 77171 MELZ-SUR-SEINE Tél. 09 77 75 15 48 contact@planet-terre-inconnue.fr Editeur : Francis Razon Editions SIRET 348 852 880 00056 - APE 4778C Directeur de la publication et de la rédaction : Francis Razon Comité de rédaction : Isabelle Pasqué - Karine Freissenet Impression : Onlineprinters GmbH ISSN 2262-0788 / © PLANET, Terre inconnue

Ernst Hæckel (1834-1919), biologiste et philosophe allemand, contribua à faire connaitre en Allemagne la théorie de la sélection naturelles de Charles Darwin et développa une théorie des origines de l'homme. En 1866, il inventa le terme "écologie" pour désigner "la science des relations des organismes avec le monde environnant". Egalement artiste, il publia de nombreuses planches naturaliste.

L’ÉVOLUTION DES ESPÈCES

Triceratops Homo habilis Montsechia

Basilosaurus Prorotodactylus

... de l’origine de la Vie à aujourd’hui.

iseaux, poissons, fleurs, insectes, humains… toutes les espèces vivantes descendent d'un seul et même organisme, une cellule primitive apparue sur notre planète il y a quelques 3,8 milliards d’années. A partir de cet ancêtre commun la vie s'est diversifiée, et au fil des générations, les espèces ont évolué au hasard des mutations, poussées par le moteur de la sélection naturelle.

ces

sp è s les e rre e t u o t de Te cu sur é v t n a ay urd’hui t on aujo

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99%

. disparu

]

Homme

-140

Reptiles

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Haikouichthys

_ 0 4

Cyanobactéries

-2 100

Organismes pluricellulaires

-600

Faune d’Ediacara

Arthropodes

-475 -505

-3 000

-430

-530

Vertébrés

Faune de Burgess

Plantes terrestres

-444 EXTINCTION

MASSIVE

Disparition de 85% des espèces.

Amphibiens

-252 EXTINCTION

MASSIVE

-375 Insectes

Mammifères

-200 EXTINCTION

Dinosaures

-315

-410

-225

-240

Ichthyostega

Anomalocaris

Apparition de la vie

Mosasaure

Cooksonia

Placoderme

-150 Oiseaux

Diplocaulus

Hylonomus

Vauxia

Spriggina

Dorudon

-2.5

Charnia

-3 800

Eomaia

Meganeura

Durant l'histoire de la Terre, cinq grandes extinctions ont quasiment réduit à néant la biodiversité. Mais la nature ne manque ni de ressources ni de capacités d'innovation, et à chaque fois, la vie a repris ses droits. Les espèces les mieux adaptées se sont développées et multipliées alors que d’autres n’ont pas survécu. Aujourd’hui la théorie de la sélection naturelle de Charles Darwin, jointe à la génétique, représente le meilleur cadre scientiﬁque pour comprendre le mécanisme qui conduit les espèces à se transformer. Nous ne sommes qu'au commencement d’une longue histoire et l’arbre de la Vie ne cessera de colorer la Terre des nouveaux fruits de son évolution.

Ptéranodon

Archéoptéryx

-375 EXTINCTION

MASSIVE

Disparition de 75% des espèces.

95% de la vie marine et 75% des espèces terrestres disparaissent.

MASSIVE

Plantes à fleurs

-66

EXTINCTION MASSIVE

50% des espèces disparaissent, dont les dinosaures.

75% des espèces marines disparaissent.

Biodiversité, l’état d’urgence.

'apparition et l’extinction naturelle des espèces sont des processus lents (la durée de vie d'une espèce est d’environ 10 millions d'années). Mais aujourd'hui, en raison de l'activité humaine, le rythme de leur disparition a été multipliée par 100 depuis un siècle, une cadence qui ne permet pas à l'évolution de réparer les dommages inﬂigés sur l'environnement.

Après trois ans de recherche, en mars 2018, 550 experts du monde entier ont rendu public cinq rapports sur l'état actuel de la biodiversité. Leur constat est sans appel : menacée sur tous les continents, d’ici à 2050, 38 à 46% des espèces animales et végétales disparaitront de la planète.

_ 0 5

Les fossiles,

Pakicetus 53 millions d’annees.

C’est un animal carnivore semi-aquatique de la taille d’un loup, muni de sabots, de poils et de dents pointues. Son adaptation à entendre sous l’eau a permis d’établir sa parenté avec les cétacés actuels.

témoins de l’évolution

ls reposent dans la roche depuis des millions d'années, à l'abri du temps. Ils ont connu les plus grands bouleversements, vécu les plus violents cataclysmes, mais ont aussi remporté les plus belles victoires. Aujourd'hui les fossiles nous racontent l'histoire de la Terre. Un récit mouvementé durant lequel animaux et végétaux n'ont cessé d'évoluer pour

Petrification

Durant toute la durée de leur enfouissement dans le sol, les parties dures de l’organisme sont graduellement remplacées par les minéraux. Le fossile conservera alors le même aspect externe que l’original.

moulage

Enseveli dans les sédiments, l’organisme est progressivement dissout et apparait en creux dans la roche. Les minéraux combleront au fil du temps le vide ainsi créé et reconstitueront par moulage une fidèle reproduction de l’individu.

carbonisation

Ce processus est typiquement observé chez les végétaux soumis à certaines conditions de température et de pression. En se décomposant, il ne subsiste de la matière organique de la plante qu’une fine pellicule de carbone, laissant l’empreinte de ses principales structures sur la roche.

momification & inclusion

Un enfouissement quasiment immédiat peut conduire à la conservation totale et complète de l’individu. C’est le cas des mammouths préservés intacts dans les glaces ou d’insectes et de pollens piégés par un écoulement de résine fossilisée, tel que l’ambre ou le copal.

_ 0 6

vivre, ou simplement survivre. La paléontologie, ou l’étude des fossiles, révèle que plus nous remontons dans le passé plus la morphologie des espèces s'éloignent de leurs formes actuelles. Ces recherches apportent les preuves irréfutables de l’évolution de la vie et permettent d’établir les liens de parenté qui existent et qui ont régné entre les êtres vivants.

Ambulocetus 50 millions d’annees.

Il se déplace à la fois sur terre et dans l'eau à la manière d’une loutre. Il représente la forme intermédiaire entre les mammifères terrestres et les cétacés actuels.

Naissance d’un fossile.

e processus de fossilisation est très lent et extrêmement rare. Il demande des conditions optimales de l’environnement et un enfouissement rapide des organismes dans les sédiments (vase, sable…), indispensable aﬁn de les protéger des agressions extérieures, notamment climatiques. Les espèces ne sont en outre pas toutes prétendantes à la fossilisation : les parties molles disparaissent plus rapidement que les parties dures (coquilles, squelettes…) qui se conservent plus facilement. Le nombre et la variété de fossile varient également considérablement selon les espèces, les périodes et les régions. Si une espèce animale ou végétale fossilisée peut parfois se compter en millions d'individus, de certaines d’entre elles ne subsistent que quelques traces ou ont totalement disparu en ne laissant la moindre empreinte.

Rhodocetus 47 millions d’annees.

Il est davantage adapté à la vie aquatique qu'à la vie terrestre. Son os nasal est percé sur le front.

Quand les baleines marchaient... Histoire d’un retour à la mer.

Basilosaurus 40 millions d’annees.

Entièrement aquatique, ses pattes arrière sont atrophiées tandis que celles de l’avant sont transformées en palettes natatoires. Carnivore, long de 18 à 25 mètres, de cette famille sont probablement issus nos baleines et dauphins actuels.

l y a 65 millions d’années, 75 pour cent des espèces disparaissent de la surface de notre planète. L'extinction des grands reptiles peuplant les océans oﬀre alors aux survivants terrestres l’opportunité de coloniser le milieu aquatique.

Les premiers mammifères partent à la conquête de ce nouvel habitat et les cétacés sont de ceux qui ont évolué de façon la plus spectaculaire. Se succèdent alors des morphologies dont chacune est intermédiaire entre celles qui les précèdent et celles qui les suivent : la tête s’allonge, les narines reculent sur le sommet du crâne, les pattes avant se transforment progressivement en “nageoires” tandis que les pattes arrière disparaissent presque totalement. Le corps se débarrasse des poils et se couvre d’une couche de graisse, le squelette se modiﬁe pour s’adapter à la nage et enﬁn les dents, pour ce qui concerne les baleines, laissent la place au fanons.

_ 0 7

tOus cousins...

L'Homme, un grand singe.

L’ancêtre commun.

outes les branches de l'arbre généalogique des espèces se recoupent et rejoignent inévitablement le tronc central. De ramiﬁcation en ramiﬁcation, il existe toujours un chemin qui ramène chaque être vivant à l’origine de la vie.

Des milliards d’espèces aujourd'hui éteintes, à celles vivant de nos jours, toutes, sans exception, gardent un lien de parenté plus ou moins proche. Celles qui partagent le plus grand nombre de caractères ont vraisemblablement la plus grande chance de les avoir hérité d'un ancêtre commun. Naturellement, au cours du temps, les espèces accumulent des diﬀérences, divergent les unes des autres et s'éloignent progressivement de leur forme ancestrale. Ainsi, deux espèces ayant divergé récemment sont plus semblables que celles dont la divergence est plus ancienne.

'homme ne descend pas du singe comme on peut parfois l’entendre... mais il “est” un grand singe, un primate, tout comme le sont le chimpanzé, le bonobo, le gorille, l'orangoutan ou le gibbon. Il n’est ainsi pas étonnant que nous partagions avec le chimpanzé près de 99 pour cent de notre patrimoine génétique. Cela signiﬁe que nous en sommes plus proche que de n'importe quelle autre espèce vivante et que nous avons récemment divergé de l’ancêtre qui nous était commun.

Babouin

Toumaï

Découvert au Tchad en 2001, le crâne de Toumaï (Sahelanthropus tchadensis) est considéré comme appartenant au plus ancien ancêtre qui a donné naissance aux hommes. Âgé de sept millions d'années, cette espèce de primate marquerait la divergence entre les chimpanzés et la lignée humaine, les hominines.

Atèle Tarsier

Les gènes, l’unité du monde vivant.

Gibbon Lémuriens, Loris

our reconstituer l’arbre de l'évolution, on recherche dans le passé les relations et les ressemblances entre les êtres vivants. Si les fossiles nous livrent parfois quelques indices, ils ne nous permettent cependant pas de remonter à une époque très éloignée. Ceux datant de plus de 600 millions d'années sont quasi inexistants.

Orang-outan

Gorille

Identiﬁer les liens de parenté.

La grande histoire de l’évolution aurait pu à tout jamais rester muette. Mais les découvertes successives ont montré que l’épopée de la vie était inscrite dans les organismes vivants euxmêmes, révélée par leurs gènes, présents dans chacune de leurs cellules et portés par la double hélice de l'ADN. En comparant l'ADN de deux espèces, nous pouvons alors déterminer si elles sont génétiquement proches, mesurer leur lien de parenté et connaitre la distance qui les sépare de leur ancêtre commun. Cette discipline, appelée phylogénie moléculaire, basée sur l'étude comparative des gènes, est née au début du XXe siècle. Elle a permis, par exemple, de découvrir que les hippopotames sont les plus proches parents des baleines...

]

sin ageons avec l’our t r a p s s Nou gène uille. de nos avec la jonq et

]

_ 0 8

70%

Humain

35%

Bonobo

Chimpanzé

Arbre phylogénétique

La comparaison de l'ADN des êtres vivants, l'analyse des caractères morphologiques, anatomiques et embryologiques réalisés sur les organismes actuels et fossiles, permettent de construire l'arbre phylogénétique du vivant. Il représente les relations entre les espèces, ou groupes d'espèces, leurs liens de parenté, et retrace leur évolution jusqu'à leur plus proche ancêtre commun.

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L’Anatomie

comparée

Qui se ressemble ...

Ainsi, tous les vertébrés tétrapodes (possédant deux paires de pattes), tels que les mammifères, amphibiens, reptiles et oiseaux, descendent d'un ancêtre commun vieux de quelques 350 millions d'années. Ils disposent en eﬀet un même plan d'organisation, marqué en particulier par un squelette interne comportant une colonne vertébrale et deux paires de membres.

Des caractères homologiques s'observent également lors du développement de l'embryon. On a pu par exemple remarquer que les fentes qui apparaissent temporairement dans le pharynx de l'embryon humain sont homologues... aux fentes branchiales des poissons. Elles surviennent au même stade de développement de l'embryon, et si elle disparaissent par la suite chez l'homme, elles restent fonctionnelles chez les poissons pour leur permettre de respirer.

es ressemblances morphologiques entre les espèces peuvent se montrer trompeuses. L’évolution peut en eﬀet parfois produire deux structures semblables sans qu'elles n'aient pour cela une origine commune.

Ainsi, pour répondre à la même nécessité, celui de se déplacer eﬃcacement dans l'eau, l'évolution a favorisé l'émergence d'une nageoire caudale chez les poissons comme chez les cétacés. Ces caractères analogues se retrouvent par exemple chez les insectes et les oiseaux dont les ailes assurent la même fonction, mais sans qu'elles ne soient héritées d'un ancêtre commun : c'est le phénomène de convergence évolutive.

ien que n'ayant pas accès à l'ADN des fossiles, il nous est tout de même possible de mesurer la proximité génétique entre les espèces. Simplement parce que la morphologie et l'anatomie d'un organisme sont déterminées par ses gènes. Ainsi, sauf exceptions, deux espèces qui se ressemblent sont de toute évidence proches génétiquement. Ces ressemblances, ou homologies, même si elles assurent des fonctions diﬀérentes, s'expliquent par une ascendance commune. Elles permettent de classer les organismes selon leur degré de parenté.

... ne s’assemble pas toujours.

Un même squelette...

L’homme, l’éléphant, et les quelques 5 500 espèces de mammifères qui peuplent notre planète, ont un ancêtre commun qui leur a donné comme héritage la même organisation des os et des membres.

Dauphin

Une même fonction... deux structures très différentes. Poisson

Humain Chat Baleine

Chauve-souris

Grenouille Amphibien

Lézard

Oiseau

_ 1 0

Phalanges Métacarpe Carpe Radius Cubitus Humérus

Homologies chez les tétrapodes

Chez les tétrapodes, les membres sont des caractères homologues : le membre antérieur qui peut être une aile, un bras, une patte, une palette natatoire... a évolué différemment à partir d'une structure commune présente chez leur ancêtre commun. Certaines espèces telles que les serpents, bien qu'ayant perdu leurs pattes au cours de leur évolution, en gardent cependant une trace sur leur squelette.

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Le grand principe de la sélection naturelle

Le gene

L'information génétique est divisée en milliers d'unités (environ 25 000 chez l'homme) : le gène. Chacun d’entre eux représente un fragment de la séquence de la molécule d'ADN. Ces gènes dictent une instruction particulière à chaque cellule et leur affectent un rôle spécifique dans l’organisme. Sur ordre, celles-ci synthétisent des protéines, des molécules qui traduisent le code génétique afin d’assurer une multitudes de fonctions biologiques. Par exemple, la protéine P qui est impliquée dans la production de mélanine, le pigment qui colore la peau, les cheveux et les yeux, est codée par le gène OCA2, porté par le chromosome 15.

Le chromosome

Lors de la division cellulaire, l’ADN se compacte et s’organise en bâtonnets, appelés chromosomes. Leur nombre est variable selon les êtres vivants, 46 pour l'homme, 24 pour le riz et 12 la mouche. Les chromosomes contiennent toute l'information génétique, le "plan détaillé de construction de l'individu" et toute la machinerie moléculaire nécessaire pour faire fonctionner l'ensemble.

Chez l'homme, 2 à 4 pour cent des gènes sont codants et programment des instructions pour synthétiser des protéines. Le reste de notre ADN est non codant.

L’ADN : alphabet

du vivant

_ 1 2

La molécule d’ADN (acide désoxyribonucléique) est un long filament constitué de deux chaines enroulées en double hélice qui regroupe l'ensemble du matériel génétique propre à chaque individu : le génome. Chaque brin est constitué de millions de maillons, petites molécules appelées nucléotides ou bases. On en dénombre quatre différentes : l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine, symbolisées par les lettres A,T, C et G. Complémentaires entre elles, elles s'unissent toujours de la même manière (A avec T et C avec G). L'ADN de l'homme est ainsi composé d’environ 3,3 milliards de paires de nucléotides.

, cellules

de nos sure e n u c e a h déplié m Dans c

]

Les chaines d'ADN

es êtres vivants sont tous constitués de cellules, uniques pour la plupart des bactéries, jusqu'à des millions de milliards pour les plantes et les animaux. Chacune d'elles contient une longue molécule, l’ADN, où est écrit le "programme génétique", le génome, permettant de diﬀérencier les espèces et le caractère spéciﬁque de chaque individu. Ce programme se transmet entre générations sous forme de chromosomes, supports des caractères héréditaires. Ainsi, plus l'ancêtre commun entre deux espèces est proche dans le temps, plus leurs génomes auront des ressemblances.

l’ADN ètres. m s de 2

prè

]

ous n'avons pas la même taille, la même couleur de cheveux, nos visages ne sont pas identiques, ni même le son de notre voix, et pourtant... nous appartenons tous à la même espèce. Ces diﬀérences, portées par le génome, sont présentes entre chaque individu et se retrouvent chez tous les êtres vivants : aucune vache d'un même troupeau ne possède les mêmes tâches, tout comme deux tulipes ne seront jamais identiques.

Au coeur de la sélection naturelle, les variants.

Tous les caractères susceptibles de varier au sein d’une espèce, comme la couleur des yeux, sont des variants, ou allèles, qui représentent autant de versions d’un même gène transmissible partiellement ou totalement à la descendance. Il faut toutefois noter qu’il est fréquent de constater qu'une vache au pelage noir et blanc héritera de celui de ses parents et qu'une graine de tulipe rouge donnera généralement des tulipes rouges.

La sélection naturelle ne peut s’opérer que si les individus d'une même espèce détiennent une certaine variabilité, des différences qui les avantagent les uns par rapport aux autres.

Ce ne sont pas les individus qui évoluent, mais les espèces dans leur ensemble.

a diversité des caractères variants présents au sein de chaque individu est essentielle à l'évolution La de l'espèce. Ceux qui détiennent les variants qui leur permettent de mieux s'adapter à leur sélection environnement sont les plus aptes à survivre et se naturelle en 5 points. reproduisent alors davantage. Leurs descendants Tous les Le milieu sélectionne les qui en héritent deviennent rapidement bien variants avantageux, individus les mieux adaptés. plus nombreux que ceux dont les variants même d’importance Il trie les variants les minime, se propagent dans sont moins avantageux. La sélection plus avantageux. l'espèce. Plus ils leur sont naturelle intervient Au ﬁl des génération, les moins aptes favorables, plus l'évolution uniquement sur les disparaissent inévitablement à leur de l'espèce sera variants transmis à proﬁt : une évolution de l'espèce rapide. la descendance, Les variants ne orchestrée par la sélection naturelle. les caractères héritables.

Variant Variant Variant

> Désavantageux. > Moyennement avantageux. > Peu avantageux.

sont avantageux que dans un milieu donné. Si le milieu vient à changer, la sélection naturelle fait évoluer l'espèce de façon diﬀérente.

L'évolution d'une espèce

A chaque génération, l'espèce évolue. Elle s'adapte à son milieu en transmettant le variant le plus avantageux.

Pour l'antilope, les variants avantageux sont ceux qui lui permettent de mieux échapper au lion. Les individus sont donc ceux qui courent plus vite que leurs congénères. Ils survivent plus longtemps, se reproduisent davantage, et de génération en génération, leur population augmente. L'espèce évolue ainsi en produisant des individus toujours plus rapides. Hélas pour l’herbivore, de son côté le lion évolue de la même manière afin de les rattraper...

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La variation génétique

Séquence d’origine.

aactgcagttgac Suppression d’un nucléotide.

L'hérédité, transmettre ses gènes à la descendance.

'information génétique se transmet lors la reproduction* par l'intermédiaire des cellules sexuelles. Celles-ci ont la particularité de ne contenir que la moitié des chromosomes de l'individu. Ainsi, à la fécondation, quand une cellule sexuelle femelle fusionne avec une cellule sexuelle mâle, on retrouve chez l'individu nouvellement créé le nombre total des chromosomes de l'espèce alors associés par paires. Chaque chromosome d’une paire est donc choisi aléatoirement, tiré au hasard, l'un provenant de la mère et l'autre issu du père.

Au sein d’une paire, les chromosomes disposent d’une structure identique, c'est-à-dire les mêmes gènes sont

positionnés au même endroit. Chaque gène existe ainsi en deux copies ou allèles, un sur le chromosome d'origine maternelle, un second sur le chromosome en provenance du père. Si pour un même gène, les deux allèles de l'individu sont identiques, la caractéristique issue de cet allèle s'exprimera. Si par contre ils sont diﬀérents, seule l’expression de l’allèle dominant s'imposera sur l'autre, dit récessif, et c'est cet allèle dominant qui donnera sa caractéristique à l'individu.

aa tgcagttgac Remplacement d’un nucléotide par un autre.

aactggagttgac Inversion d’un morceau de séquence.

aactcgtgttgac Mutations génétiques

La génétique, moteur de l’évolution.

n 1865, Johann Gregor Mende ﬁxe les bases de la génétique moderne. Ce botaniste autrichien pose ainsi les dernières pierres à l’édiﬁce de l'évolution des espèces développé par Charles Darwin. Quatre processus sont au centre de ce mécanisme.

La selection naturelle

Lorsque certains allèles confèrent un avantage aux individus qui les portent, la sélection naturelle choisit ceux codant pour les variants avantageux aﬁn qu’ils se propagent au sein de l'espèce. Ce processus ne sélectionne pas les individus, mais les gènes.

Les mutations

L’évolution d’une espèce nécessite que de nouveaux variants apparaissent et qu’ils soient transmis aux futures générations. Ainsi, lors de la reproduction d’une cellule "mère", il arrive parfois que surviennent des erreurs de duplication, que la chaine des nucléotides soit modiﬁée, et par conséquent la séquence d’ADN et les gènes qu'elle contient. De nouvelles informations sont alors transmises au descendant : c'est la mutation. Celle-ci n’est cependant pas systématique. Pour qu'un variant soit transmis, il faut que la mutation qui en est à l'origine soit présente dans la cellule sexuelle qui donnera naissance au descendant. Les mutations se produisent toujours aléatoirement et dans la majorité des cas sont réparées par des systèmes cellulaires.

* On parle ici de reproduction sexuée. Dans le cas d’une reproduction asexuée, le descendant est un clone de son parent, une copie identique avec le même ADN.

La derive genetique

_ 1 4

Fréquence de l’allèle

Probabilité de la couleur des yeux du descendant.

Chez l'homme, chaque cellule contient 23 paires de chromosomes numérotées de 1 à 22, auxquelles s'ajoute la paire de chromosomes sexuels XY (composés chez la femme de XX et chez l'homme XY). La version d'un gène peut varié. Ici, par exemple, le gène OCA2 portant la couleur des yeux existe en deux versions. Selon qu'il soit récessif (bleu) ou dominant (marron), il caractérisera la couleur des yeux de l'individu.

Fréquence de l’allèle

Dérive génétique

100

Cette simulation montre l’évolution de la fréquence d’un allèle. En haut, pour 5 populations de 10 individus chacune. En bas, pour 5 populations de 100 individus chacune.

Si aucun variant ne procure d'avantage au sein d’une population, c'est le hasard qui fera varier la fréquence des différents variants au cours du temps, conduisant à la disparition de certains allèles. On appelle ce processus la dérive génétique. La taille de la population joue ici un rôle primordial : plus elle est petite, plus l'ampleur du phénomène est important et l'évolution rapide. En effet, pour une population à faible effectif, chaque variant d'un caractère donné est représenté par peu d'individu. Si l'un d'eux possède les allèles codant pour deux variants mais par le hasard transmet le même à sa descendance, la fréquence du second variant chute très rapidement et l'espèce évolue.

Le flux genetique

Le flux génétique est le transfert d'allèles par migration de gènes d'une population à l'autre. Il participe à homogénéiser les allèles et à réduire les différences génétiques entre les populations. Ce processus s'observe lorsque les individus se déplacent par exemple vers un autre lieu géographique, ou chez les végétaux quand le pollen est soufflé vers une nouvelle destination. Cette migration réinjecte dans les populations les allèles qu'elles avaient perdu par la dérive génétique ou par la sélection naturelle et restaure ainsi leur variabilité. Le flux de gènes peut être également une source importante de variation si les allèles transportés n'existaient pas auparavant dans la nouvelle population.

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La sélection naturelle, la loi du plus apte

ans la nature, les organismes sont en constante compétition pour se nourrir, se reproduire ou faire face à leurs prédateurs. La sélection naturelle effectue alors un tri parmi les variants qui procurent, à ceux qui les portent, un avantage dans leur environnement. Ce processus s'opère entre les individus d'espèces différentes mais également entre les membres d'une même espèce. De nombreuses stratégies sont alors déployées afin d'être le mieux... adapté.

...le plus ruse.

Comment profiter du travail des autres sans faire d'effort soi-même ? En ce faisant passer pour un autre ! Tel est un exemple de stratégie utilisée par le coucou qui pond ses oeufs dans le nid d'oiseaux d'autres espèces. A l'éclosion, l'oisillon chasse tous les oeufs du nid afin d'être le seul à profiter de la nourriture apportée par ses "parents adoptifs". Dupés par cette supercherie, ceux-ci l'élèveront comme leur propre petit et continueront à l’alimenter malgré que l’oiseau espiègle devienne bien plus gros qu'eux.

...le plus complice.

Il peut être parfois avantageux de mettre ses compétences en commun et s'appuyer sur le savoir-faire d'autres espèces. Ainsi, la pollinisation qui lie les plantes à ﬂeurs aux insectes permet à ces derniers de se nourrir du nectar en échange duquel ils assurent la reproduction en disséminant leur pollen dans l’environnement.

...le plus beau.

Il ne s’agit pas là d’une question de vanité... mais c'est d’avoir le plus de chance de trouver un partenaire et d'avoir des descendants. L’exemple le plus connu est la magniﬁque queue du paon qui permet à l’oiseau d'attirer les faveurs des femelles. Mais cet avantage qui le rend plus visible, le rend également plus vulnérable face aux prédateurs.

Malin comme un corbeau !

Des corbeaux ont été observés au Japon alors qu’ils laissaient tomber des noix au-dessus des passages piétons afin que les voitures les broient. Puis ils attendaient patiemment que le trafic s'arrête avant de les récupérer, une fois le feu passé au rouge.

...le plus fort.

La sélection naturelle en action !

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Les insecticides sont employés depuis de nombreuses années pour protéger les cultures ou lutter contres les moustiques, les poux ou tout autres nuisibles. Or malgré leurs applications, on remarque que de plus en plus d'insectes survivent à ces traitements. Un phénomène qui s'explique par la sélection naturelle. Car si le produit dispersé tue la majorité des individus, quelques-uns d'entre eux ont une capacité supérieure aux autres à tolérer ces substances toxiques. Cette tolérance à l'insecticide, quand elle est héritable, est alors transmise à leurs descendants. Au fil des ans, les insectes deviennent plus résistants, plus nombreux, et les insecticides perdent de leur performance. Cette diminution d'efficacité se rencontre aussi lors de traitements aux antibiotiques : suivant le même phénomène qu’avec les insecticides, les bactéries s'adaptent et transmettent leur résistance qui se propage alors dans tout l'organisme.

Cette aptitude se manifeste souvent chez les animaux par des combats, notamment pour accéder à la nourriture, protéger son territoire ou conquérir une femelle. Chez les végétaux, elle s’exprime fréquemment par l’émission de substances toxiques. Le Penicillium notatum, par exemple, utilisé comme antibiotique (pénicilline), est une espèce de champignon qui sécrète une molécule qui lui permet d'éliminer les bactéries avec lesquelles il est en compétition dans son milieu.

...le mieux cacher.

[ Carl von L

inné ]

des êtres sification s la c e d de divine, re métho création iè la m e re d p la l, et fruit Il élabore et minéra s sont le l e ta c é è g p é s v e , al, Les s, ordres nes, anim vivants. s, famille trois règ re n n e e s (g e é x p eau regrou rents niv s en diffé é is n a rg o ). classes… Leclerc ] ification eorge-Louis G [ 8 8 e de class 7 m tè s y s u 1707-1 nature pose a nt que la a on, il s'op m ff ti u s B e e , d né Comte e par Lin ent. is en plac m e ie changem u q e ti d t n sta ta cyclopéd s n o état c e, une en n ll u re s n tu 0 a a 0 d N ire est e2 0 de l'Histo de près d r e u é te tr u s a l' lu il Il est volumes te de 36 naturalis . planches uvier ] natomie [ Georges C 2 3 8 -1 ie et de l’a g lo to 1769 n o palé bases tablir les rseur de la 'é u d c t ré n p e tt le e s Il est des perm s groupe e. Ses étu es grand d s e ll e comparé actu ifications des class ppose isme, il s'o . x u rm a fo s im n n a d'a n des du tr sformatio dversaire n a a e tr h c e u n Faro ées d'u eur aux id . avec vigu des âges au cours espèces arck ] aptiste Lam -B n a e J lution. [ 9 2 ée d'évo id l' re d 1744-18 n urs à défe difiant le premiers nt en mo e Il est des rm . fo u s ie n ur mil ces se tra apter à le d 'a Les espè s x p u ie ises ar afin de m rs transm lo a t n organes o s ns formatio . Ces trans scendants e d à leurs é it d ré é h

78 1707-17

Pour échapper à ses prédateurs, il est parfois nécessaire de fuir en courant plus vite que ses congénères. Mais il est une stratégie plus subtile qui consiste à se dissimuler pour ne pas être vu, comme le phasme feuille, en se confondant avec la végétation.

rwin ] [ Charles Da 2 8 ord du 8 -1 raliste à b 1809 à que natu

t ns ue en tan de cinq a Il embarq n voyage u x r u o t p men au agle st notam navire Be 'e C . la e e d d nt mon hangeme travers le serve le c b o l dapter 'i u 'a q s s evant d s n Galápago o s in bec des p ue ile. forme du , s de chaq é it c espèces” iﬁ c é rigine des aux sp o l’ e D “ e il publi olution. En 1859, rie de l'év o é th marck, re ptiste La a la premiè -B n a e J ment à rchestrée Contraire ces est o è p s e s e nd lectionne l’évolutio asard, sé h r a p i, u s plus re q daptés, le par la natu a x u ie m is à us les rs transm les individ re est alo tè e c ra e a c évolu d aptes. Ce l'espèce t e e c n a d la descen ération. n en gén o ait pas ti généra in ne sav rw a D , e à poq u ues sont A cette é s génétiq n o ti ta u que les m tions. ces varia e d e in g l'ori

_ 1 7

La naissance

Géospize à gros bec

Géospize psittacin

de nouvelles espèces Qu’est-ce qu’une espèce ?

ien qu’il n'existe aucune déﬁnition précise, il est généralement admis qu'une espèce est caractérisée comme un ensemble de populations au sein duquel les individus peuvent se reproduire en donnant des descendants eux-mêmes féconds. A ce critère s'ajoute également celui de la ressemblance morphologique. Mais aucune espèce n’est stable dans le temps et toutes manifestent une capacité à varier, soit par nécessité, soit évolution naturelle. La spéciation, ou la naissance de nouvelles espèces, suit alors diﬀérents processus.

Géospize des cactus

outes les espèces se transforment au cours du temps, et de génération en génération de petites variations s'accumulent. Lorsqu’un nombre suﬃsant de modiﬁcations sont réunies on peut considérer qu’une nouvelle espèce s’est formée à partir de celle de départ. Ce processus d’anagenèse n'apporte pas réellement de diversité, juste une évolution globale de l'espèce.

En revanche, si la forme ancestrale se divise et donne naissance à une ou plusieurs lignées distinctes tout en continuant d’exister, le nombre ﬁnal d’espèces s’accroit ainsi que la diversité génétique. La spéciation par cladogenèse représente le mode le plus répandu chez les êtres vivants.

SPÉCIATION ALLOPATRIQUE

Isolement géographique.

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SPÉCIATION SYMPATRIQUE Isolement reproductif.

Géospize pique-bois

Géospize modeste

granivore Géospize olive

granivore

Spizin de Cocos

Insectivore

A noter que si les espèces sœurs se rencontrent alors que l'isolement reproducteur n'est pas absolu, on observera une descendance hybride (croisement de deux espèces diﬀérentes) dans la zone de contact.

L’isolement reproductif. La spéciation sympatrique

Géospize crassirostre

vegetarien

Les pinsons de Darwin

pinson ancestral granivore

La spéciation allopatrique

e mode de spéciation commence par la mise en place d’une barrière qui isole des groupes de population au sein de l'espèce, les privant de se reproduire avec les autres membres. Cela se produit par exemple lorsque les membres d’une population sont séparés géographiquement (migration, formation d'une montagne, naissance d'un cours d'eau, dérive des continents…) ou quand un groupe quitte la population de départ et s'établit ailleurs, où l'espèce n'est pas présente. Les échanges génétiques, alors rompus, les individus divergent les uns des autres en s’adaptant à des environnements distincts. Même après disparition de la barrière, les diﬀérences génétiques sont telles que les croisements donneront une descendance stérile : la spéciation allopatrique a ainsi produit des espèces indépendantes.

Insectivore Géospize à bec pointu

L’isolement géographique.

Géospize des mangroves

Géospize minuscule

Géospize à bec conique

Une transformation progressive. La spéciation par anagenèse & cladogenèse

Géospize fuligineux

Géospize à bec moyen

l arrive parfois que les groupes d’une même population ne puissent se reproduire alors qu’aucune barrière ne les sépare géographiquement : c'est la spéciation sympatrique. Il suﬃt pour cela que certains membres changent par exemple de période de reproduction pour que les autres représentants de l'espèce cessent rapidement de s'accoupler avec eux. Il y aura alors formation de deux communautés qui, tout en partageant le même espace, seront isolées génétiquement de la population d’origine. Ce type de spéciation est peu fréquente et a été notamment découverte chez quelques insectes phytophages capables de se diﬀérencier selon leur plante-hôte.

L’archipel des Galápagos, situé à l'ouest de l'Equateur sur l’océan Pacifique, accueille treize espèces de pinsons endémiques réparties sur ses îles et dont chaque population est caractérisée par des becs aux formes différentes. C’est au retour de son voyage à travers cet archipel que Charles Darwin comprend que ces diversités, qu'il prenait d’abord pour des variations, représentent des espèces bien distinctes. Ses observations lui permirent de montrer que la formation de ces espèces est la conséquence d'une adaptation insulaire issue d'une seule et unique souche venue du continent. Chaque ile offrant des sources alimentaires distinctes, les pinsons ont ainsi dû adapté leur becs pour L'evolution, pouvoir se nourrir.

UNE ADAPTATION SANS FIN ...

D ans un même milieu coexistent de nombreuses espèces, animales et végétales, formant entre elles un vaste un réseau d’interdépendances. Dès qu'une espèce évolue, elle contraint celles avec lesquelles elle interagit de s'adapter. Par répercussion, ces dernières obligent à leur tour toutes celles avec qui elles entretiennent un lien de s’adapter... un système dynamique sans fin. Le milieu change en permanence et une espèce qui ne s'adapte pas est condamnée à disparaitre.

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[ Aux dernières nouvelles... ]

e plus n u L L’eau tante que prévu. impor sur la

sez faible ngtemps qu'une as lo is pu de it va sa On ée sous te sur la Lune, cach en és pr t ai ét u ea quantité d' es situés sur des ﬁn fond des cratèr au e ac gl de e rm fo s. bien plus régions ombragée ns révèlent qu’une io at rv se ob d’ rie Mais une sé est piégée au sein d'eau moléculaire é tit an qu e nt rta impo bre sur des micro-zones d'om de ds ar illi m de es de dizain au Soleil. surfaces exposées perﬁcie totale déjà repérée, la su lle ce à nt ta ou aj s En le s de tonnes ait les 600 million er ss pa dé ne Lu la d'eau sur 40 000 m², dont uivalente à environ éq ce rfa su e un r su ettre au point Si on parvenait à m d. Su le pô le ns it une 60% da cela représentera n, tio ac tr ex d' es des techniqu atiales habitées, futures missions sp de ur po e rc ou ss re ple. vers Mars par exem

400 tonnes pour un champignon vraiment géant !

A la ﬁn des années 1980 fut découvert un gigantesque champignon dans la forêt du Michigan, l'Armillaria gallica, dont les ﬁlaments souterrains s'étendaient sur une surface de 37 hectares. Une étude récente estime aujourd’hui sa masse à 400 tonnes et son âge à plus de 2 500 ans. Mais il ne s’agit pas du plus gros organisme vivant sur Terre. En 1998, un autre Armillaria a été trouvé dans l’état de l'Oregon, couvrant une surface 8,9 km².

ient a r r u o p s e insect ci 100 ans. araitre d'i

Les disp

_ 2 0

[ loisirs & vie pratique ]

Le pôle Nord magnétique perd la boussole !

L’aiguille d’une boussole ne pointe pas vers le Nord géographique, mais vers le Nord magnétique, principalement généré par le mouvement du fer liquide qui compose la majorité du noyau terrestre. Imprévisible, et se déplaçant vers la Sibérie, sa position est traditionnellement rectiﬁée tous les cinq ans. Mais depuis plusieurs années, sa course a brusquement accéléré, passant de 55 km par an contre 15 km avant 1990. Il aurait par ailleurs soudainement bougé en 2016 sans que l’on puisse en déterminer la cause. Ce qui a forcé les scientiﬁques à publier une nouvelle mise à jour, indispensable à de nombreux systèmes de navigation.

estres r r e t s e b o r 70% des mnitc dans les sous-sols. e se cach

ésente une vie profonde repr la , es ud ét s le s D’aprè de carbone, soit illiards de tonnes m 23 à 15 de se as m res humains. des 7 milliards d’êt lle ce e qu us pl 5 38 llulaires, 245 à o-organismes unice icr m de e ué tit ns Elle est co archées, enfouis à s bactéries et des de t en em al cip in pr tre. ns la croûte terres ites des kilomètres da , évoluant à des lim ts en im tr nu de és Souvent priv pérature, ils pression et de tem de e rm te en es lu abso depuis des lées de l’extérieur iso es ch po s de ns vivent da s d'années. dizaines de million à l'intérieur de la surface ou nés de s du en sc de s -il Sont trouve-t-on du quelle profondeur hane, la Terre ? Jusqu'à s d'énergie, le mét ce ur so s ur le nt so vivant ? Quelles Leur existence ions naturelles... ? at di ra s le , ne gè l'hydro reste un mystère...

nt en pèces d’insectes so Plus de 40% des es puis les De . on enacé de dispariti déclin et un tiers m 5 de 2, % par an. population diminue ur le 90 19 es né an . urraient disparaitre ondante, D’ici un siècle, ils po variée et la plus ab us pl la ce pè es , Les insectes s plantes et au à la pollinisation de es bl sa en sp di in sont alement la . Ils constituent ég ts en im tr nu s de recyclage de mammifères, un grand nombre base alimentaire d’ tinction est s. Or leur taux d’ex ile pt re de et x au araitront d’oise s espèces, qui disp ce e qu de pi ra us huit fois pl riture. r manque de nour inévitablement pa uences seront co stoppée, les nséq s pa t es n’ rte pe la survie Si leur osystèmes et pour éc s le ur po s ue iq catastroph ité. de toute l'human

Découverte d’un nouveau crustacé près de Marseille.

Mesurant à peine deux à trois millimètres, le crustacé vit dans les eaux saumâtres d'une rivière souterraine du parc national des Calanques, à environ un kilomètre des côtes méditerranéennes. Baptisé "Tethysbaena ledoyeri", il évolue dans un milieu hostile, totalement obscur, entre des parois calcaires recouvertes de vase argileuse où ne pousse aucun végétal. L'animal se nourrit de bactéries et peut jeuner pendant de longs mois.

Observez le ciel depuis votre ordinateur

Stellarium, un plan tarium virtuel 3D. Intuitif, ludique, didactique, Stellarium est un logiciel de planétarium libre et gratuit accessible depuis votre ordinateur. Au même titre que Google Earth, il affiche une simulation réaliste du ciel en 3D comme si vous le regardiez à l’œil nu, aux jumelles ou avec un télescope. Parcourez librement la voute céleste en temps réel ou à n’importe quelle heure du jour ou de la nuit. Choisissez votre lieu d'observation en fonction de votre situation géographique ou depuis n’importe endroit sur Terre… ou même du système Solaire. Baladez vous d'étoile en étoile, de planète en planète, de constellation en constellation... la vue est saisissante ! Configuration Windows 7 / Mac OS 10.10.0 / Linux/Unix minimum Carte graphique supportant OpenGL 3.0 / GLSL 1.3 512 Mo RAM de libre

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Plongez au cœur d'une large collection d'étoiles, de nébuleuses, de galaxies, d'amas d'étoiles… La version de base, riche en informations, recense plus de 600 000 étoiles et 80 000 objets du ciel profond (catalogue Messier intégral). Grâce à l'ajout d'autres catalogues, le ciel s'ouvrira sur plus de 210 millions d'étoiles…

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Stellarium dispose d'un version en ligne fonctionnant dans votre navigateur web.

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[ faune & flore ]

choire. bes garnis de dents â m à s e g Piè n de deux lo disposés e ce interne

les A la surfa poils sensib is o tr re de la s té n a fermetu L . ” sont impla rs u e h c te touche les déclen ù un insec o t n ta triangle, “ s in s l’ s poils. deux de ce s’opère dè t e n ir e o m h e c v â ti m sécu ent ou con simultaném ndes. lques seco e u q à ,3 0 e Vitesse : d

ules. se termine c a t n e t à émité u ou Pièges às sgonlt recouvertes de poeilsledttoenstal’dehxétrsives. L'insectequi

nzymes es goutt Les feuille crétion d’e distillant d é s e d e n n u la g te e par un hez la plan rovoque c p t aﬁn e e ll o c se ssivement son corps. re e g d ro le p b e m li e p qui ns e re dissout l’e la proie, ce la feuille s e d s r e c u è to p u s a e ines tentacules Chez certa nombre de d n ra g n u on. d’amener r la digesti re lé é c c ’a d t rs minutes. a pour eﬀe s à plusieu e d n o c se 0 e2 Vitesse : d

n. io t a ir èdent ce p s a à ques, poss ti s a u e q g a s iè P plante ansformée e feuille tr laires, des

esoin de ntes ont b la p s le , re iè s le sol par u et de lum puiser dan t n o v s e ll n plus d’ea u'e spèces ertaines e nutritives q c s r e c O n . s ta e s b in , sols su rac res, marais e de leurs iè ir ia rb d u é o (t rm s l’inte ux. très pauvre s en minéra es milieux re d v s u n a a sont p d t t e n vive acides plantes se s s è le tr , t s n e e m v r ou ions extrê ores” pou sableux), s aux condit es ”carniv u x n u e ie v il e d m t s Dans ce tées et son ment adap e s u ie en azote. n é g in du déﬁcit t n quelques e m m t parmi les n o s pallier nota rs ta c ne carnivores succulants de plantes t s e e c s è e p iv s v e ront 00 Couleurs où elles se r près de 6 a s e p g s é iè s p o s p le artiﬁces pro roies vers s futures p le r e ir tt a r pou es. puis digéré capturées

E _ 2 2

icu brane stitué d’un Seul les utr i-ci est con r une mem a lu e p C e . é e u g q iè type de p trée est blo c dont l’en a s t ti e p n vers sitifs. en u et, bombé e poils sen p d la c ie le rn , a s g il souple et la proie he ces po secte touc uvre. L’eau in ’o n s t ’u e u q re rs u Lo courb inverse sa nément. rieur de l’extérieur, ées à l'inté es instanta u é it ir s p s s e a d n rs , l'eau s gla sont alo urs heures , de petite e ie s g lu iè p p t le n r Pour arme acuent dura nstalle et pent, et év un vide s'i , m n o o p ç le fa u e ic la vés é. De cett ans la cavit présente d épression. crée une d conde. lième de se il m 1 : e ss Vite

L’utriculaire s capture se de proies en moins de 1 millième seconde !

igestif et ne. r u à n liquide d 'u s d e li p g m erture iè re P un tube e par l’ouv s forment cte pénètr

. L'inse Les feuille i interne, n opercule ’u d i n ge. Sa paro u iè m p t u n pêche d e t v e u o m s som le bas, em u rs d e s v rè s p é e ig é de poils dir qui est situ rfois garnie a p t e e s u ensuite visque olles sont m s . e ie té rt a n p o s toute rem liquide. Le oie dans le n e s te. n ie la ro p r la La p imilées pa s s a t e s te dissou

_ 2 3

[ savoir ]

longtemps sée ! s u a h c e d z e rale r au relativité géné la théorie de la

ir m r o d e d lé il e s n o c Il est dé lante. à côté d’une p que

On vit plus

de conséquence ntit le temps. e la gravité rale qu e tr on m i est plus proche t Einstein qu d'un immeuble e sé us émise par Alber ha -c de uence la esure où le rezet qu'en conséq , rs eu ri pé Ainsi, dans la m su ages Terre que les ét oins vite. du centre de la temps passe m le , te le de le an rt po im us us est impossib no 'il qu e gravité y est pl ﬁm ent in ent est tellem ant pu Ce ralentissem ains ont cepend ic ér am ns ie ic phys e marche de détecter. Des d'altitude d'un ce en ér ﬀ di e un inium : le mesurer sur horloge à alum d' e id l'a à s re centimèt e au cours seulement 33 ième de second rd ia ill m 90 n ro vi llissent l’écart est d'en , nos pieds viei on si lu nc co En ans. d'une vie de 79 notre tête ! e moins vite qu e vrai. Il s'agit d'un

mateata o u a u a o k a g n tangiha Taumatawhaka aiwhenuak o p u k u n o r o h aunga turipukakapikim re... i d n e i r t u e v e au monde kitanatahu n noms connus s plus longs -Zélande. es, c’est l’un de èr ct ra ca ée en Nouvelle 85 tu s si se ne c lli ve co A . e x d'un fau atea. aphique, celui ri célèbre, Tam gr ao o m gé in u ar lie m un et r donné à osait à une un explorateu mbat qui l'opp et à l’honneur m co e un m d’ ny rs po lo to e èr Ce de la n fr resta sur le site il vit mourrir so 'il e, qu nd rt ge o lé m la sa n Selo t affligé par r la colline et était tellemen il s'asseyait su in at m ue tribu. Tamatea aq Ch plusieurs jours. rie. bataille durant , une flûte mao au au ko au , l’homme aux e nt ai pl et où Tamatea m m so e jouait une com "L : e ifi marcheur en français sign s montagnes, le de it pa im Sa traduction gr ppelle t et de la colline l'a dévalait, avalai i nt qu ta , bi ux ha no s ge Le gros être cher". de sa flûte à un invétéré, joua t... Taumata. tout simplemen

res t ê n e f s le r e m r Fe e la foudre. tr évite que n’en

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isserait donc n. Elle ne se la to bé le et ue briq non plus ut traverser la re ne suit pas pe ud fo re La ud fo e. rr La tenir s de ve faux . t de ne pas se es centimètre en qu ud el pr qu us r pl pa t r an pas arrête , il est cepend r. En revanche ai d' ts . an ur ur ie co ér les her des r l'ext trique ou touc re donnant su ec tu él er il uv re o pa e ap un foudre ser un près d' la vaisselle : la de ne pas utili e ir llé fa ei ni ns in co ba us Il est de pl à vous. pas prendre de monter jusqu’ s. Enﬁn, de ne re ue et liq s al ue ét liq m s al objet ations mét ivre les canalis peut en eﬀet su

ud, l’eau s e r è h p s i Dans l’hém rs. e v n ’e l à e n r u to o rce u lavab

rel

Le gaz natu sent mauvais. faux . Le gaz est

incolore et cette raison, inodore. Pour de sécurité, et par mesure thiolane. on y ajoute du e, dégageant Cette substanc odeur d'œuf une puissante de détecter pourri, permet tuelle. toute fuite éven

jour ire aussi bien le sp re te an pl ne dioxyde faux . U uellement du in nt co it du o la nuit et pr au processus à la lumière et ce râ G e. on rb ent de de ca le émet égalem el , se hè nt sy to it, elle de pho t le jour. La nu en em ul se s ai m l'oxygène, e persiste la ocessus et seul pr ce pt m o rr inte s plus que ne rejette alor te an pl La n. ndant respiratio n quantité cepe (e ne o rb ca le dioxyde de iration). que notre resp re nd oi m t en inﬁnim ne plante e montre qu'u né ur jo e un r Le bilan su e qu'elle n'en oxyde de carbon di de us pl e rb e... abso rmir sans craint do ez uv po us libère. Vo

l n’a pas taille.

La tour Eiffe me toujours la mê

ésence de la fo basée sur la pr t es e nd ge lé rre, dévie la faux . Cette tation de la Te ro la de it fa du rs marins) de Coriolis qui, s et des couran nt ve s de t en amm vers la gauche trajectoire (not phère Nord et is ém l'h ns da vers la droite ment varier, ère Sud. e sur ffel peut réelle qu Ei ir ur nt to se la dans l'hémisph t an de is e fa it froid vrai. La taill tte force ne se res lorsqu'il fa èt r im su nt e ce nc x di ue Cependant, ce fl ès de ne in d il fait chaud. diminuer de pr ances, n’a aucu ntimètres quan bo. ce va t la ng de grandes dist un vi à ns u' da sq thermique, et s'allonger ju lement de l'eau pelé dilatation ap et z re eff uv le sens d'écou un o d' us vo nce gmente le moment où e d'un corps au est la conséque m C’ lu vo le e, nt te En effet, entre re gout pression consta lui où la derniè selon lequel, à la bonde et ce te. a n’ raison de rature augmen uffre, la Terre expliquent en s' el ff rsque la tempé Ei lo ur to d’eau s’y engo la r ent ns observées su est principalem tourné. Le sens tio le s el ria pa nt va t s do en lle er im te ci as e l’a D qu te de ment importan t dépend latation relative de l’écoulemen di la la forme avant tout de constituée. de ses t, an en nt co du surtout irrégularités et initiale de l’orientation . du flux de l’eau

les d’un Toucher les ai er. u t e l t u e p n o l l i pap

n ne le tue les d’un papillo ai s le r he uc to est vrai que vrai et faux. S'ilnéanmoins très affaibli. me les rt empilées com o s, ss lle re ai en éc il d' s, s pa uverte re qui nous pillon sont reco ent cette poud rm fo s Les ailes du pa le el , es ns pour le . Extrêment fin pas de fonctio nt o n' s tuiles d'un toit lle ai éc e membrane igts. Mais ces constituées d'un et reste sur les do eff en nt so s la propriété . Leurs aile d’écailles, ont ce en vol de l'insecte és pr la i, avec ou sans transparente qu t essentielle à r l'air. x, la couleur es au de s'appuyer su im an s de t iculière ur la plupar e couleur part un n llo pi Cependant, po pa au t De plus, ailles confèren x prédateurs. au er pp ha la survie. Les éc éc er pour oler le papillon de se dissimul tifs risque d'is o m s qui lui permet de n o ti ra trera ainsi on ou une alté ères et rencon én ng co s une décolarati se r pa s plus reconnu qui ne sera alor se reproduire. ur po difficultés de e ag nt va da

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Le monde invisible du plancton le plus grand écosystème de notre planète.

’est l’écosystème le plus diversiﬁé, le plus complexe et le plus ancien de notre planète. Un monde composé d'animaux et de végétaux évoluant dans l’eau et qui ne peuvent lutter contre les courants. Un monde généralement invisible, présent dans tous les milieux aquatiques (océans, rivières, mares…). Aujourd'hui extrêmement menacés, à la base de la chaine alimentaire de tous les animaux marins, ces organismes sont garants de l’équilibre climatique de notre planète et de la survie des océans.

L'océan, berceau de la ie

Il y a 3,8 milliards d'années, c'est dans une atmosphère irrespirable qu'apparait la première forme de vie, une bactérie unicellulaire. Nichant au fond des océans, l'oxygène ne lui est pas nécessaire pour vivre. Mais l'évolution est en marche, et de mutation en mutation un nouvel organisme se distingue, abritant une molécule inédite : la chlorophylle. Grâce à elle, il lui sera maintenant possible d'élaborer sa propre nourriture à partir de la lumière du Soleil et du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère. Durant ce processus de photosynthèse est émis un gaz est qui allait métamorphoser notre planète : l'oxygène. Le premier plancton vît ainsi le jour, un organisme photosynthétique, une cyanobactérie aussi nommée "algue bleue".

Une biodi ersité insoup onnée Au poids,

le plancton

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pèse plus de la 95% de toute de s biomasse océans.

Microalgues, œufs, larves de poissons, de mollusques, petits crustacés et autres invertébrés… bien que grande majorité du plancton soit invisible à l’oeil nu (0,2 micromètre), certains d'entre eux peuvent cependant atteindre plusieurs dizaines de centimètres, telle que la méduse. Ce sont des milliards de milliards d’individus qui peuplent nos océans, lacs et rivières ou se retrouvent dans l’eau des lavoirs, des mares et des fontaines. Symbiose, parasitisme, prédation... tous les comportements et toutes les stratégies du monde du vivant se retrouvent parmi cette faune et cette ﬂore ignorée.

Les deux grands règnes du plancton

Le phytoplancton regroupe les organismes végétaux microscopiques présents dans les eaux de surface. Cyanobactéries et microalgues constituent ainsi le premier maillon de la chaine alimentaire aquatique.

Le plancton animal, ou zooplancton, est pour sa part composé d'organismes unicellulaires ou pluricellulaires qui, comme tous les animaux, consomment de la matière organique déjà constituée, comme le phytoplancton. Deux groupes diﬀérencient cette grande famille. Le zooplancton permanent, qui passe toute sa vie sous sa forme planctonique (protozoaires, pour les organismes unicellulaires microscopiques, et méduses, vers annélides, crustacés, tuniciers... pour les organismes pluricellulaires) et le zooplancton temporaire (larves de vers, de mollusques, de crustacés, œufs et larves de poissons...) qui regroupe les organismes vivant sous forme planctonique uniquement durant leur stade larvaire.

La forêt des océans Le plancton fournit 50% de l’oxygène qu e nou s respirons.

Le phytoplancton océanique vit dans la couche éclairée de l’océan. Pour assurer son alimentation et synthétiser la matière organique, il utilise l’énergie lumineuse et pompe des milliards de tonnes de gaz carbonique dans l’atmosphère. Il produit ainsi autant d’oxygène que la totalité de la végétation des terres émergées.

Une pompe biologique à CO2

Parce que le phytoplancton forme le premier maillon de la chaine alimentaire, le dioxyde de carbone qu'il absorbe se répartit dans l'ensemble de la biodiversité marine. Une partie est restitué dans l'atmosphère par la respiration des organismes, une autre est utilisée par les espèces pour élaborer leur enveloppe ou leur squelette calcaire. A leur mort, le carbone ainsi ﬁxé, est entrainé vers le fond des océans. Depuis des centaines de millions d'années, ce sont ainsi des milliards de cadavres, mais aussi d'excréments et de détritus produits par l'ensemble du plancton qui se sont agglomérés pour former les épaisses couches de roches sédimentaires et les falaises de craie. Le carbone y est séquestré pour des millénaires avant un éventuel retour vers l’atmosphère.

Les falaises d'Etretat représentent un exemple de l’accumulation de coccolithes (microalgues constituées d’un squelette externe). A leur mort, leurs enveloppes tombent au fond de l’eau et forment d’épaisses plaques calcaires. Celles-ci sont retrouvées plus tard en surface des continents suite à l’activité géologique de notre planète.

La pompe biologique est l’un des processus majeur permettant de piéger le carbone durablement dans le temps. Mais la pression de l’Homme sur l’environnement est telle que le déclin croissant de la vie planctonique aﬀecte profondément les océans. Ceux-ci perdent chaque année une capacité d'absorption de plus de 190 millions de tonnes de carbone.

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x, et er les yeu v le à z e s ine en ’une centa en forêt, p d e d te a li n o e s in m pro ortement ent de ors d'une é du comp nt habilem in e c it s v fa é s z e re cim chez les vous se timidité” s dont les “ re e rb tt e 'a c d r s e d'espèce bes. ut observ cap d’Anti nce, on pe u ra d F l o n s E ra r. a s pour les pins p se touche s botaniste du midi ou le s t ir rt n e e v s s li e ti n chê à mainten qu’u es arbres ualificatif d q t n n u ’o t s u e q é autres. capacité La timidit s uns des étonnante le l’ e e c d n uliers, r ta e is n ts et irrég aine d c témoig rt n e ti c is e d n s u e lages à t des sillag rinthe de leurs feuil é" formen table laby it ri id é v m n ti u e t d n s tres, créa Ces "fente 0 centimè 8 à que 10 e d , il montre . larges x e u é e p ri o té n s a y ans la c avent s’ils urd'hui m lumière d ment. Ils s reste aujo e t n n n e o m ir v e n rt po bres de ur e sentent li Si ce com e ience de le s c , s e n ir o a c tr la n ont s le cas co les arbres he, et dan c ro p in is ne, mais ont un vo phénomè e t. c n r e e u im q n li fi p dé t qu'il t ex pousser in ermetten cependan p e s u e iq s d è in th erait ut hypo firmée. To rbre bloqu n a Plusieurs o e c u q té a é h C . encore tances unication aucune n'a de comm t des subs n e a is rm u d fo e ro espace 'un en p s'agisse d laissant un , on voisin s e c e n d a t s n is e pem rerait bien insi leur cro le dévelop que procu seraient a li ti a ra tr p u e e n tt s e pas se s. C volatiles. Il fice. A ne maitresse é s n e é h b c n in a ra b er, par ert e eux un c entre leurs fin de limit a tr s n e ’e tr d u n a u s chac les uns de entendu à rveraient e s é ré p . e s s e s sit ne timidit toucher, il on de para alement u ti g a é g a te s p is e x ro e id Il la p arbres tim is Hallé, “ exemple, . Il y a des iste Franc s a n p ta pour t o n b e h le es comme se touc in c e D'après n ra s s e le in r c e : les ra versa. Pou mbrables souterrain e des inno bas, et vice n n u l’ ’e d st s ’e a C p . ur ce tion mais perce à jo s d’explica d’en haut, n a o p l’ s e n u o v q e ’a nous n ts. D’ici à c les cimes, nt les forê le è c re e u q ès long.” questions lus être tr p it ra v e d a ne mystère, ç

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MEMO SCIENCES

[ insolite ]

Les

cristaux

La structure cristaLLine

Les 7 systèmes cristaLLins

Les minéraux apparaissent le plus fréquemment sous la forme de solides cristallins, c'est-à-dire constitués d'atomes ou de molécules disposés de façon ordonnée et périodique. Ceux-ci composent le motif de base de la maille élémentaire qui est répétée dans les trois directions de l'espace pour former le réseau cristallin.

La maille est un polyèdre régulier dans lequel ces particules occupent des positions bien déterminées (centres, faces, sommets), appelées noeuds.

Cubique

a=b=c α = β = γ = 90°

Réseau cristallin

La maille élémentaire représente le petit volume conservant toutes les propriétés géométriques, physiques et chimiques du cristal. Le cristal, dans son ensemble, correspond à une homothétie de cette maille. Il a la même forme que les parallélépipèdes qui le constitue.

nde, ins du mo o c e tr a u q e, en ontre aux en Espagn , n les renc e u iq x e l, au M ada… ces au Sénéga lie, au Can a tr s u A n e point Namibie, toutes un t n o u a 'e ussi d'être tendues d ses, mais a ro e tr grandes é 'ê d t t élevé, assurémen trêmemen x e is o rf commun : a xp grammes ec des tau t ses 380 v e a l , a s g e é n lé é a s au S lac Retba comme le tient pas ouleur ne c te n a par litre. in c s e microt, cette fa mais d'un l, e s n e Cependan r u ne 8 par e de sa te rte en 183 e v u o c é son origin d a, aliella salin algue, Dun

O _ 3 0

. Cet Felix Duna l e h ic M is te frança ent dans le botanis xclusivem e t n a iv v , e t élaborer organism dû en effe a , s e n li a dapter les eaux s afin de s'a e c a c ffi e itif un dispos mes. ions extrê it d n position aux co ger de l'ex té ro p e s r produit de Ainsi, pou ire, l'algue la o s V U t en ent dont rayonnem e, un pigm u n d tè e s ro n a -c te in bêta ffrent un antités de ydantes o x u o q ti s n e a d s n gra priété uables pro ellulaire. les remarq son tissu c à retrouve r u te c rote orangé, se à e g u ro bouclier p r ux de ces leu inte les ea nt, de cou e te t m e ig x p u e ta C végé ombreux sées. dans de n nuances ro le il m e d lacs

Les minéraux cristallisent selon 7 systèmes cristallins qui permettent de remplir tout l’espace, sans vide ni chevauchement. La maille ne peut ainsi prendre que sept formes de polyèdres, à la base de la construction d'une inﬁnité de structures cristallines. Ces sept systèmes cristallins sont caractérisés par le rapport des longueurs de leurs trois arêtes (vecteurs) et de leurs trois angles.

Noeuds

Maille

ilieu, r. Ile du M Lac Hillie rche, ch e la Re e archipel d Australie.

’est en examinant quelques minéraux, que Just Haüy (1743-1822) eut l'heureuse maladresse de laisser tomber un cristal de calcite. Constatant que les fragments étaient tous semblables au morceau d'origine, il montra que les cristaux étaient constitués d’assemblage de parallélépipèdes identiques.

Monoclinique

Orthorhombique

a≠b≠c α = β = 90° / γ ≠ 90°

a≠b≠c α = β = γ = 90°

Rhomboédrique a=b=c α = β = γ ≠ 90°

Hexagonal

Quadratique

a=b≠c α = β = 90° / γ = 120°

a=b≠c α = β = γ = 90°

Cristal de glace. Un atome d’hydrogène et deux

atomes d’oxygène composent les noeuds d’une maille élémentaire hexagonale qui forme le réseau cristallin.

Les 14 réseaux de Bravais

En fonction de la position des noeuds, on distingue les mailles simples, qui contiennent uniquement des nœuds placés aux sommets de la maille, et les mailles multiples, auxquelles s’ajoutent, soit des nœuds situés au centre du volume, soit disposés aux centres de deux faces opposées, soit situés sur toutes les faces.

Si l'on couple les 7 systèmes cristallins aux quatre types de mailles élémentaires, en respectant les contraintes de symétrie, on obtient 14 possibilités : les 14 réseaux de Bravais.

Triclinique

a≠b≠c α ≠ β ≠ γ ≠ 90°

Quel que soit le minéral, celui-ci pourra cristalliser que selon l’un de ces 14 réseaux et n’ appartenir qu’à l’un des 7 systèmes cristallins. Cristal de sphalérite

Le sulfure de zinc cristallise en sphalérite dans le système cubique à faces centrées. Dans la structure cristalline, les atomes de zinc (bleu) et de soufre (jaune) sont disposés en tétraèdre.

[ découverte ] Les opérations de symétrie par réflexion, rotation, inversion et roto-inversion peuvent être combinées de différentes façons. Sur un cristal, on n'observe rarement la présence d'un seul opérateur de symétrie. Ils s'associent en effet presque toujours à plusieurs pour définir la symétrie complète du cristal.

Les 32 cLasses de symétrie

En observant les cristaux, on constate qu'ils présentent une certaine symétrie, c'est-à-dire que certains de leurs éléments se répètent selon une opération géométrique qui transforme la structure originale en une structure identique. Il existe trois principaux opérateurs de symétrie.

Il existe trente deux combinaisons possibles d'opérations de symétrie. Chaque cristal appartient nécessairement à l'une de ces 32 combinaisons qui déterminent les 32 classes de symétrie.

Par réﬂexion (par rapport à un plan) Toutes les faces, arêtes et sommets du cristal retrouvent une image identique selon un plan de symétrie comparable à un miroir.

une muLtitude de formes...

La cathédrale aux

cristaux géants

Les 32 classes de symétrie se répartissent autour des sept systèmes cristallins. Toutes les formes des cristaux dérivent de l'un ou l'autre de ces polyèdres par troncatures* symétriques de leurs arêtes ou de leurs sommets. Ainsi, si on opère une troncature sur le sommet d'un cube, celle-ci sera automatiquement répétée sur les autres sommets par les opérateurs de symétrie présents. Tout les nouveaux volumes issus de ces troncatures conserveront les mêmes éléments de symétrie du cube.

Par inversion (par rapport à un point) Toutes les faces du cristal sont reproductibles deux à deux par inversion de leurs sommets, faces et arêtes par rapport à un point appelé centre d’inversion. Par rotation (par rapport à un axe) Toutes les faces, arêtes et sommets sont répétés à l'identique par rotation autour d'un axe de symétrie. En faisant tourner les cristaux autour de cet axe, on retrouve la même image 2, 3, 4 ou 6 fois au cours d'une rotation complète de 360°. On appelle l’ordre de l’axe, le nombre de fois que cet axe répète l’objet au cours d’une rotation complète.

*Une troncature est une opération consistant au remplacement d'un sommet ou d'une arête d'un cristal par une face.

Ordre 2 (180°) - Ordre 3 (120°) - Ordre 4 (90°) - Ordre 6 (60°)

La grotte de naica

Fluorine bleue

Vanadinite

Gypse

Tourmaline "melon d'eau"

Vivianite

Topaze

Aigue marine

Barite bleue

ituée au Mexique, cette grotte s'est formée sur une ancienne faille à 290 mètres de profondeur au-dessus d'une chambre magmatique. En permanence inondée par les eaux chaudes saturées en éléments chimiques, elle a été soumise à des conditions physiques particulières qui ont favorisé la très lente précipitation du sulfate de calcium. Ainsi, durant des milliers d'années, grâce à la température constante des fluides hydrothermaux, proche des 58°C, ce composé minéral pris le temps de s'empiler, de s'agglomérer, pour façonner les plus grands cristaux de sélénite (variété de gypse) connus au monde. La formation des cristaux débuta il y a environ 600 000 ans et s'est interrompue il y a quelques dizaines d'années suite à l’exploitation des mines environnantes. Inondées par les eaux, elles ont en effet dû être assèchées afin

Améthyste

Apatite

Des cristaux e longs de plus d s de e prè 11 mètres, d

de permettre aux hommes de travailler. De gigantesques pompes ont été installées et ’à et pesant jusqu la grotte aux Cristaux a été 50 tonnes... entièrement vidée de ces eaux. Lorsque l'activité cessera, elle sera de nouveau submergée et les cristaux recommenceront à croitre en toute tranquilité. Son accès sera alors rendu impossible. En attendant cette échéance, et malgré des conditions extrêmes (une température de plus de 46°C et une humidité relative avoisinant les 100%), les missions scientiﬁques se succèdent. En 2017, des chercheurs ont découvert des bactéries toujours vivantes piègées depuis 50 000 ans à l'intérieur des cristaux et dont certaines ne correspondent à aucune autre forme de vie connue.

diamètre 2 mètres de

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[ environnement ]

Les tourbières

Les zones humides

Tourbière au pied de la colline de Doune Hill, Écosse.

L'un des milieux les plus menacés du monde. Grande barrière de corail au large du Queensland, Australie.

Une tourbière est un milieu saturé en eau stagnante où la matière organique, principalement végétale*, s'accumule au cours du temps. Formées durant des millénaires, elles atteignent 4 à 8 mètres d’épaisseur dans les régions propices à leur développement. Véritables éponges, les tourbières ont la capacité de retenir des volumes d’eau considérables et de les restituer progressivement. Elles interviennent ainsi à la régulation du débit des eaux superficiel et souterrain, et assurent une fonction fondamentale de filtration et d’épuration. Contribuant au cycle de l’eau, les tourbières sont aussi des composantes essentielles au cycle du carbone. Car bien qu’émettrices de gaz à effet de serre (principalement de méthane), elles stockent en contre partie une grande quantité du carbone, deux fois plus que toutes les forêts du monde. *Les tourbières sont constituées, soit de plantes comme les roseaux, soit de sphaignes, une mousse pouvant absorber jusqu'à 25 fois son propre poids en eau. C’est en se décomposant que la partie inférieure de ces végétaux forme la tourbe.

Les récifs coralliens

Les récifs coralliens rassemblent les plus vastes constructions jamais réalisées par des êtres vivants (cnidaires), édiﬁées par de minuscules animaux depuis des centaines de millions d'années. Gigantesques réservoirs de biodiversité, ils abritent environ un tiers des espèces marines connues et près de 500 millions d’êtres humains en dépendent directement ou indirectement pour vivre. Les récifs coralliens bordent les côtes de plus d’une centaine de pays et participent activement à la préservation des littoraux. Ils constituent en eﬀet de véritables remparts contre la houle océanique, pouvant absorber jusqu’à 90 pour cent de la force d’impact des vagues. Ils protègent ainsi les zones côtières de l’érosion tout en formant un obstacle aux tempêtes, Mangove dans la cyclones et tsunamis.

mer des Caraïbes, au Panama, Amérique centrale.

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arais, tourbières, lagunes, mangroves, prairies et forêts humides, lagunes, récifs coralliens, mares…les zones humides sont des espaces de transition entre l’eau et la terre. Ce sont des surfaces recouvertes d’eaux peu profondes ou gorgées d'eau douce, salée ou saumâtre, et ce, de façon permanente ou temporaire. La Convention sur les zones humides, Ramsar, a débouché en 1971 sur un traité international, ratiﬁé par 168 pays, destiné à protéger ces environnements

essentiels pour l’homme et la biodiversité. Seuls 18 pour cent de ces milieux fragiles sont protégés par ce traité, soit près de 2 400 sites classés et reconnus comme d'intérêt international. La France compte 49 sites qui s’étendent sur une superﬁcie de plus de 3,6 millions d’hectares, répartis entre la métropole et l’outre-mer. Parmi les plus connus on trouve la baie de Somme, le Mont SaintMichel, la Camargue, le lac du Bourget ou encore l’étang des Salines en Martinique.

50% 9 1 e Entr ides en m u h s e n o de s z . ont disparu , 00 et 1990

en France

Les mangro es

Les mangroves représentent une variété de forêts denses et humides qui colonisent les rivages des zones tropicales et subtropicales. Elles se développent dans la zone de balancement des marées, dans les deltas, les estuaires et les lagunes. Leur végétation, dominée par les palétuviers, baigne dans une eau saumâtre abritée des courants. Comme les récifs coralliens, les mangroves forment une barrière eﬃcace contre les phénomènes climatiques extrêmes et jouent un rôle essentiel en modérant les crues des moussons. Elles assurent également les moyens de subsistance aux populations côtières.

Des écosystèmes en danger

es zones humides couvrent environ 6 pour cent de la surface émergée de la planète. Depuis 1900, 64 pour cent de ces terres ont disparu. Un déclin accentué entre les années 1970 et 2015, avec pour cette seule période, 35 pour cent de ces écosystèmes effacés de la carte. Agriculture intensive, traitements phytosanitaires, engrais, modification des cours d'eau, urbanisation, extraction de granulats, installations industrielles, aménagements hydroélectriques… sont parmi les principales causes de leur disparition. Et les conséquences sont considérables. Les zones humides fournissent directement ou indirectement presque toute l'eau douce consommée dans le monde. Elles atténuent l’impact du réchauffement climatique en séquestrant le carbone et protègent les populations des évènements météorologiques violents. Elles représentent également une source vitale d’aliments et de matières premières pour plus d'un milliard de personnes, et recèle d’un immense réservoir pour la pharmacopée. Les zones humides, dont les écosystèmes sont parmi les plus riches au monde, disparaissent trois fois plus vite que les forêts.

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[ espace ]

[ astronomie ]

Mesurer l’Univers Les céphéides. Mesurer la distance qui nous sépare des galaxies les plus lointaines a constitué l'un des plus grands défis de l’humanité. Il fallut attendre les années 1900 pour qu’enfin s’ouvrent les portes de l'Univers avec la découverte de bien étranges étoiles : les céphéides.

CÉPHÉE

CASSIOPÉE M31

a luminosité d'un phare ne permet au marin d'en évaluer la distance que s'il a une estimation de sa brillance réelle. Il peut en effet se situer proche de lui et être peu lumineux ou extrêmement brillant mais très éloigné. De même, la luminosité apparente d'une étoile n’apportera aucune information précise sur sa distance. Or on sait que l’intensité apparente d'une source lumineuse décroit comme le carré de la distance : deux fois plus éloignée, elle paraitra quatre fois moins brillante. Ainsi, pour mesurer la distance qui nous en sépare, il suffit juste de connaitre sa luminosité absolue. Mais pour des objets perdus au fond de l'espace, c'est une tâche difficile... En 1912, l'astronome américaine Henrietta Leavitt fit une découverte capitale.

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Alors que la luminosité de la majeure partie des étoiles, comme le Soleil, reste quasiment constante sur des milliards d’années, un certain type d’étoiles géantes, les Céphéides, varient périodiquement sur une très courte échelle de temps (de 1 à 135 jours). L’écart entre deux maximums de brillance consécutifs est d'autant plus long que l’étoile est lumineuse. Cette relation fondamentale permet ainsi, selon son rythme de pulsation, de déterminer sa luminosité absolue. La seconde étape est de connaitre la distance de céphéides proches afin de calibrer cette relation. C'est ce que réussit à réaliser, en 1918, l’astronome américain Harlow Shapley à l'aide d'une autre méthode, dite du point de convergence. Dès lors, en mettant en rapport leur période de pulsation avec leur luminosité apparente, ces étoiles si singulières nous offrent le moyen de déterminer la distance de nombreuses galaxies qui les contiennent.

PÉGASE

Andromède La seule galaxie visible à l’oeil nu. Encore appelée M31, la grande galaxie d'Andromède est notre plus proche voisine et l'un des plus lointains objets qu'il nous est possible d'observer sans instrument sous de bonnes conditions. Equipé de jumelles, on distingue nettement un disque ovale dont diamètre apparent représente environ six fois celui de la pleine Lune. La Voie Lactée et la galaxie d'Andromède sont deux galaxies spirales qui forment, avec une soixantaine de galaxies naines, les deux principaux membres du groupe Local. Gigantesque ensemble de plus de 300 milliards d'étoiles, sa lumière voyage durant 2,4 millions d'années pour nous parvenir. Cette distance se raccourcie cependant à chaque instant. La galaxie d'Andromède se rapproche en effet de la Voie lactée à une vitesse de plus de 400 000 kilomètres-heure, une vitesse très lente par rappport à l’Univers, et à ce rythme, la collision

devrait se produire dans environ quatre milliards d'années. Mais rassurez-vous, le risque que le Soleil heurte une cousine appartenant à la galaxie d'Andromède est quasi nul. Les étoiles sont tant éloignées les unes des autres que très peu d’entre elles se rencontreront.

Repérez Andromède dans le ciel.

Commencez par localiser la Grande Ourse, puis tracez une ligne droite vers l’étoile polaire. Continuez selon le même axe et vous trouverez la constellation de Cassiopée, en forme de W. En poursuivant la ligne, vous rencontrerez le Grand carré de Pégase auquel se rattache la constellation d’Andromède qui forme le manche. Repérez la seconde étoile de ce manche puis deux petites étoiles dirigées en direction du W de Cassiopée. Vous êtes arrivé…

decouverte du ciel

ANDROMÈDE

Des éoiles qui clignotent.

[ Sciences ] PLANÈTES

SOLEIL

FOYERS

Loi des orbites.

Selon la première loi, l'orbite, c'est-à-dire la trajectoire que parcourt les planètes autour du Soleil ne décrivent pas un cercle, mais une ellipse dont l’étoile occupe l'un des foyers.

Loi des aires.

PLANÈTE

La seconde loi indique que la vitesse des planètes n’est pas uniforme, mais change en fonction de leur distance au Soleil. Elles se déplacent d'autant plus vite qu'elles sont proches de l'étoile et ralentissent lorsqu'elles s'en éloignent. Le rayon Soleil-Planète balaie ainsi des aires égales pendant des intervalles de temps égaux.

SOLEIL PLANÈTE

Parceque la Terre est plus proche du Soleil en hiver qu’en été, la loi des aires explique pourquoi la mauvaise saison dure moins longtemps que les beaux jours.

Les lois de Kepler

Loi des p$riodes.

sur le mouvement des plan tes.

PLANÈTE

ur la voute céleste, seules cinq planètes sont visibles à l’oeil nu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Trop éloignées, Uranus et Neptune nécessitent

SOLEIL

une lunette astronomique.

Comme lui, elles se déplacent par rapport aux étoiles et chacune d'elles semble tracer que leurs trajectoires et leurs vitesses ne sont pas aléatoires. Dès 1609, il énonce trois lois qui détermineront précisément leur mouvement autour du Soleil.

Le cube de la distance moyenne de la planète 1 au Soleil est égal au carré de sa période orbital. Cette égalité se retrouve pour la planète 2, ainsi que pour toutes les autres planètes du Système solaire.

a1 3 = T1 2 / a2 3 = T2 2

Et :.

a1 a2 = k (constante) = T1 2 T2 2 3

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Ainsi,

a3 = k (constante) T2

Lorsque l'on choisit le système d'unités où la distance a se compte en unité astronomique* et le temps T en année terrestre, alors : a3 = 1 soit a 3 = T 2 T2

Observé depuis la Terre, le mouvement des planètes est semblable à celui du Soleil. un immense cercle autour de nous. Johannes Kepler, astronome allemand, constate

Quant à la troisième loi, elle détermine la période de révolution d'une planète autour du Soleil, c'est-à-dire la durée de son année en fonction de sa distance à l'étoile. D'après cette loi, le cube du demi-grand axe (a) divisé par le carré de la période de révolution (T) est une constante pour toutes les planètes du Système solaire.

Planètes

Distance a

Période T

Venus

0.7233

0.6152

Mercure Terre

0.3871 1

0.2408

1.0003

Mars

1.5237

1.8808

Saturne

9.5547

29.457

Jupiter

Uranus

Neptune

5.2026 19.218 30.109

a3/T2

0.9998 1

11.862

1.0007

84.020

1.0054

164.77

*Distance moyenne de la Terre au Soleil.

1.0052 1.0053

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Planet explore ! n°6, janvier 2021

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