







Julie Boucher
Étienne Meyer
Isabelle Dumont
Dominic Paul
François Pomerleau
Vincent Roy
Un grand nombre d’exercices et de problèmes bien gradués
Des analyses technologiques avec animations 3D
Des capsules numériques (clics +) qui présentent des compléments d’information variés
Un cahier de révision avec réseaux de concepts et résumés théoriques CONFORME À
Parution en avril 2025
Chapitre 1
Chapitre 3
Chapitre 2
Chapitre 4 La
4.1
Chapitre 5
La matière et les mélanges 158
Chapitre 6
Chapitre
7.1
Chapitre
Chapitre 9
Ce cahier d’apprentissage couvre l’ensemble des concepts prescrits par le programme Science et technologie de la 1re secondaire.
Ce cahier est divisé en quatre univers : l’univers vivant, l’univers matériel, l’univers technologique et l’univers Terre et espace. Chaque univers comporte des chapitres organisés de façon à respecter le plus fidèlement la Progression des apprentissages (PDA). Le cahier se termine par une Révision, un glossaire et un index.
Une citation illustre les contenus de l’univers.
Un court texte d’introduction présente les contenus de l’univers.
Chaque univers se termine par une section ludique proposant des exercices de révision sous forme de jeux (charades, mots entrecroisés, mots cachés, etc.).
Un sommaire détaillé présente le contenu de chacun des chapitres de l’univers.
à leur tour.
5 Groupe d’individus d’une même espèce vivant au même moment dans une région donnée.
6 Unité de base de tous les êtres vivants.
7 Procédé de reproduction végétal durant lequel un fragment de plante se régénère et reconstitue une plante entière.
8 Ensemble des constituants cellulaires qui baignent dans le cytoplasme.
9
Un court texte met en contexte les connaissances à acquérir dans le chapitre.
Les concepts de la Progression des apprentissages (PDA) abordés dans le chapitre sont listés.
Les mots en bleu dans le texte sont définis dans le glossaire à la fin du cahier.
Chaque section se termine par des activités en lien avec l’ensemble des concepts étudiés dans la section.
Des clics + présentant des compléments d’information variés sont offerts en suppléments numériques.
La définition des termes importants est mise en évidence.
3
5
Des capsules historiques ou de connaissances générales sont présentées à l’occasion.
1.1 Les espèces
Un pictogramme annonce un enrichissement selon la PDA.
5 Des régimes alimentaires du règne animal
Régime alimentaire Exemples Granivore Qui se nourrit de grains. Poule, perroquet
Carnivore Qui se nourrit de chair ou de tissus d’animaux
la chaîne alimentaire (voir la figure 1.15). clic Régime alimentaire Exemples Piscivore Qui se nourrit de poissons. Grand héron, loutre Insectivore Qui se nourrit d’insectes.
Une rubrique Savoir-faire présente des techniques en lien avec les notions à l’étude ou prescrites dans la section « Techniques » de la PDA.
Questions à choix multiple
1 Parmi les phrases suivantes, laquelle décrit le mieux ce qu’est la niche écologique d’une espèce ?
a) Il s’agit d’une description détaillée de l’endroit précis où cette espèce habite.
b) Il s’agit d’une description détaillée de l’alimentation de l’espèce et de ses caractéristiques physiques (taille, masse, etc.).
c) Il s’agit d’une description détaillée des conditions nécessaires à la reproduction de l’espèce.
d) Il s’agit d’une description des comportements et des interactions d’une espèce avec son écosystème.
2 Le rôle d’une espèce dépend de sa fonction dans la chaîne alimentaire. Quels sont les trois rôles possibles d’une espèce
a) Prédateur, proie, végétal
c) Charognard, carnivore, herbivore b) Producteur, consommateur, décomposeur d) Espèce, population, communauté
Questions à réponse courte
3 Tous les groupes d’individus ne forment pas une population. Quels critères doivent être respectés pour qu’on puisse parler d’une population ?
4 Qui suis-je ?
a) Modification de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie.
b) Ensemble d’êtres vivants d’une même espèce vivant sur un territoire précis.
c) Groupe d’organismes ayant des caractéristiques communes et qui peuvent se reproduire entre eux.
Leur progéniture peut aussi se reproduire.
d) Modification du comportement d’une espèce afin d’améliorer ses chances de survie.
e) Endroit où une espèce vit et trouve les conditions essentielles à sa survie.
f)
RÉVISION
Page à venir
À l’aide de questions à choix multiple, à réponse courte et à développement , la Révision fait un survol des connaissances acquises dans le cahier.
La couleur de la pastille du numéro indique de quel univers provient la connaissance ciblée par la question.
La page du cahier où cette notion est présentée est indiquée.
GLOSSAIRE
Page à venir
À l’aide de questions à choix multiple, à réponse courte et à développement , les Activités de synthèse permettent un retour sur l’ensemble des notions présentées dans le chapitre.
Chaque mot en bleu dans le texte du cahier est repris et défini dans le glossaire.
«
Une mauvaise herbe est une plante dont les vertus n’ont pas encore été découvertes. » Ralph Waldo Emerson
Dans la vie de tous les jours, on entre régulièrement en interaction avec toutes sortes d’êtres vivants, sans même s’en rendre compte. On pense souvent, à tort, que les êtres vivants se limitent à ceux qu’on croise quotidiennement : notre animal domestique, les personnes de notre entourage, une mouche, etc. Toutefois, l’ensemble des êtres vivants est beaucoup plus vaste et fascinant que ces seuls êtres. Qu’en est-il des champignons sur les arbres morts, de la moisissure sur un légume oublié au fond du réfrigérateur, de la bactérie qui infecte une plaie, du plancton qui nourrit les crevettes ?
Dans les trois prochains chapitres, tu apprendras à distinguer les différentes catégories des vivants et à les classifier. Tu étudieras aussi leurs modes de reproduction, leurs besoins, le fonctionnement de leurs cellules et plus encore.
1.2.2 L a nomenclature binominale le genre et l’espèce 9
1.2.3 L’identification des espèces 10
1.3.1 L a distinction entre population et espèce 15
1.3.2 L a densité de population 16
1.3.3 Les facteurs modifiant la population 17
1.4 L’habitat et la niche écologique 22
1.4.1 L’habitat et ses caractéristiques 22
1.4.2 L a description d’un habitat 23
1.4.3 L a niche écologique et ses caractéristiques 24
1.5 Les adaptations physiques et comportementales 33
1.5.1 Les adaptations physiques
1.5.2 Les adaptations comportementales
1.5.3 Les facteurs liés aux adaptations
Les cellules végétales et animales et leurs constituants visibles au microscope
2.2.1 Les cellules végétales et animales
2.2.2 Le rôle des constituants cellulaires
2.2.3 Les constituants cellulaires visibles au microscope
2.2.4 Les fonctions vitales assurées par la cellule 59
La perpétuation des espèces
3.1 L a reproduction asexuée et la reproduction sexuée
3.1.1 L a reproduction asexuée 71
3.1.2 L a reproduction sexuée 72
3.2 Les modes de reproduction des végétaux 75
3.2.1 L a reproduction asexuée chez les végétaux 75
3.2.2 L a reproduction sexuée chez les végétaux
3.3 Les modes de reproduction des animaux
3.3.1 L a reproduction sexuée chez les animaux
3.3.2 L a reproduction asexuée chez les animaux 89
À la fin de ce chapitre, tu seras en mesure de : nommer les caractéristiques qui définissent une espèce ; définir la taxonomie comme étant un système de classification des vivants principalement basé sur leurs caractéristiques anatomiques et génétiques ; identifier une espèce à l’aide d’une clé taxonomique ; distinguer une population d’une espèce ; calculer le nombre d’individus d’une espèce qui occupe un territoire donné ; nommer les caractéristiques qui définissent un habitat ; décrire l’habitat de certaines espèces ; nommer des caractéristiques qui définissent une niche écologique ; décrire la niche écologique d’une espèce animale ; décrire des adaptations physiques qui permettent à un animal ou à un végétal d’augmenter ses chances de survie ; décrire des adaptations comportementales qui permettent à un animal ou à un végétal d’augmenter ses chances de survie ; décrire les étapes de l’évolution des êtres vivants ; expliquer le processus de la sélection naturelle.
La planète tout entière abrite une magnifique et impressionnante biodiversité. Non seulement on y trouve de nombreuses espèces (plus de 30 millions d’espèces de toutes sortes, dont moins de 2 millions seulement ont déjà été répertoriées), mais celles-ci sont aussi très surprenantes et diversifiées. Existe-t-il un lien entre le cheval et la chèvre, les oiseaux et les papillons, les marguerites et les sapins, le loup et le chien ? Le champignon est-il un fruit ou un légume ? En réalité, tu découvriras dans ce chapitre qu’il n’est ni l’un ni l’autre !
Pour pouvoir considérer que deux individus font partie de la même espèce, ceux-ci doivent posséder trois caractéristiques. Le respect d’une seule ou de deux de ces caractéristiques n’est pas suffisant, les trois caractéristiques doivent être respectées.
Espèce : Ensemble des individus :
1. qui ont des caractéristiques physiques communes ; 2. qui peuvent se reproduire et dont les descendants sont viables ; 3. dont les descendants peuvent se reproduire à leur tour.
1. Les individus doivent posséder des caractéristiques physiques communes.
La grandeur, la grosseur du bec, la couleur et la forme des pattes sont des exemples de caractéristiques physiques (ou morphologiques) qui permettent de définir une espèce.
Il arrive toutefois que deux individus d’une même espèce ne se ressemblent pas en tous points. Des différences sont entre autres fréquentes entre les mâles et les femelles d’une même espèce (voir la figure 1.1).
Cardinaux rouges
Fenêtre sur…
Le frère Marie-Victorin, un religieux québécois (1885-1940), est connu pour ses travaux impressionnants sur la flore laurentienne. Il a fondé le jardin botanique de Montréal en 1931. Ce jardin est aujourd’hui reconnu comme l’un des plus importants et des plus beaux du monde. Il contient plus de 20 000 espèces de végétaux.
FIGURE 1.1 L e cardinal rouge et le canard branchu illustrent bien les différences qui peuvent exister entre un mâle et une femelle d’une même espèce.
L’inverse est aussi vrai, des individus d’espèces différentes peuvent partager plusieurs caractéristiques physiques communes (voir la figure 1.2).
d’Amérique
FIGURE 1.2 L a corneille d’Amérique et le grand corbeau sont deux espèces qui sont fréquemment confondues à cause de leurs ressemblances physiques.
2. Deux individus d’une même espèce doivent pouvoir se reproduire de façon naturelle et leurs descendants doivent être viables.
Prenons un exemple courant, celui des chiens domestiques (voir la figure 1.3).
Bien que le bulldog et le terrier soient de races différentes, ils sont de la même espèce, et leurs descendants sont viables.
1.3 Le petit issu du croisement entre un bulldog et un terrier est viable.
À l’inverse, des individus d’espèces différentes peuvent parfois engendrer des descendants, mais ceux-ci ne sont pas viables puisqu’ils parviennent rarement à l’âge adulte (voir la figure 1.4).
FIGURE 1.4 Le petit issu du croisement entre un puma et un léopard n’est pas viable.
3. Les descendants d’une même espèce doivent pouvoir se reproduire à leur tour.
Si la reproduction de deux individus engendre des descendants qui sont stériles, donc incapables de se reproduire, alors les deux individus de départ n’étaient pas de la même espèce. C’est le cas du zébrule (voir la figure 1.5), un descendant viable issu du croisement entre une jument et un zèbre.
Il y a également des exemples de descendants stériles dans le monde végétal. Ainsi, le clémentinier, un arbre à fruits issu du croisement entre un mandarinier et un oranger est généralement stérile (voir la figure 1.6).
1.5 Les premiers zébrules répertoriés ont vu le jour au cours du XIXe siècle.
FIGURE 1.6 Les clémentines ne comportent généralement pas de pépins, car le clémentinier est stérile.
1 Nomme chacune des caractéristiques que deux individus doivent posséder afin de faire partie d’une même espèce.
1) Les individus doivent posséder des caractéristiques physiques communes.
2) Les individus doivent pouvoir donner naissance à des descendants viables.
3) Les descendants doivent pouvoir se reproduire à leur tour.
2 Indique si chacun des énoncés suivants est vrai ou faux. S’il est faux, explique pourquoi. Vrai Faux
a) Si deux individus peuvent se reproduire naturellement, alors ils sont nécessairement de la même espèce.
Pour que deux individus appartiennent à la même espèce, leurs descendants doivent être viables et pouvoir se reproduire à leur tour.
b) Même si deux individus ont d’importantes différences physiques, il est possible qu’ils soient de la même espèce. ⌧
c) Si deux individus se ressemblent beaucoup, ils sont nécessairement de la même espèce.
Des individus d’espèces différentes peuvent avoir plusieurs caractéristiques physiques communes, par exemple le lapin et le lièvre.
d) Même si les descendants de deux individus peuvent se reproduire, ces deux individus ne sont pas nécessairement de la même espèce. ⌧
3 La clémentine est le fruit du clémentinier, issu du croisement du mandarinier et de l’oranger, qui sont deux espèces d’arbres différentes. Sachant que les pépins servent à la reproduction, explique pourquoi la clémentine n’a généralement pas de pépins.
La clémentine provenant d’un clémentinier pur n’a pas de pépins, car le clémentinier est généralement stérile, puisqu’il provient du croisement de deux espèces différentes, le mandarinier et l’oranger.
4 Le ligre est un félin issu de la fécondation d’une tigresse par un lion mâle. Le tigre et le lion étant deux espèces félines différentes, est-il possible de faire un élevage de ligres ? Explique ta réponse.
On peut toujours faire un élevage de ligres ; cependant, comme ils sont issus d’un croisement de deux espèces différentes, les ligres ne pourront pas se reproduire entre eux, car ils sont stériles.
5 Le manchot royal (Aptenodytes patagonicus) naît parfois avec un pelage plus sombre que ce qu’on observe habituellement pour cette espèce. On dit qu’il est atteint de mélanisme, une mutation qui cause cette couleur sombre. Un élève affirme que les deux types de manchots appartiennent quand même à la même espèce. Explique comment il serait possible de vérifier s’il a raison.
Il faudrait vérifier qu’un manchot royal au pelage sombre peut se reproduire avec un manchot royal au pelage des couleurs habituelles, que les descendants sont viables et qu’ils peuvent se reproduire à leur tour.
6 Le léopon est un félin issu de la fécondation d’une lionne par un léopard mâle. Frédérique affirme que, puisque le lion et le léopard peuvent se reproduire, ils sont nécessairement de la même espèce. Frédérique a-t-elle raison ? E xplique ta réponse.
Non, Frédérique n’a pas raison de faire cette affirmation à la lumière des informations fournies, car elle cite seulement une des caractéristiques qui définit une espèce. Pour que le lion et le léopard soient de la même espèce, il faudrait que le léopon puisse se reproduire à son tour et cette information n’est pas donnée.
7 Selon une légende autochtone, comme le Grand Esprit avait déjà utilisé toutes les couleurs sur les autres oiseaux, il dut utiliser les restes des couleurs afin de colorer le passerin nonpareil. Le mâle est bleu, jaune et rouge, alors que la femelle est verte et jaune. Comme ils sont très différents physiquement, peuvent-ils être de la même espèce ?
Oui, car il arrive qu’il y ait d’étonnantes différences entre le mâle et la femelle. Toutefois, il faudrait vérifier les deux autres caractéristiques pour pouvoir affirmer qu’ils sont de la même espèce.
8 Même s’ils peuvent être d’une cinquantaine de races (abyssin, sphynx, siamois, persan, etc.), les chats domestiques sont tous de la même espèce. Xavier affirme qu’il peut créer une nouvelle race fertile en croisant un chat abyssin et une chatte siamoise. Est-ce possible ? E xplique ta réponse.
Oui, c’est possible, puisque ce sont des chats de la même espèce, qui peuvent non seulement se reproduire, mais dont les descendants seront fertiles.
Dans la section précédente, nous avons vu les caractéristiques qui permettent de déterminer si des individus appartiennent à une même espèce, qu’elle soit animale ou végétale. Mais il existe des millions d’espèces différentes. Pour les classer efficacement, nous utiliserons un système qu’on appelle la taxonomie, qui permet de regrouper les êtres vivants en différentes catégories principalement selon leurs caractéristiques anatomiques et génétiques.
DÉFINITION
Taxonomie : Science qui traite de la classification des êtres vivants principalement selon leurs caractéristiques anatomiques et génétiques.
La figure 1.7 illustre les sept catégories, qu’on appelle taxons, sur lesquelles repose la classification taxonomique. Le règne est le taxon le plus général ; les taxons se précisent ensuite jusqu’au dernier, qui est l’espèce.
Général
Bien que les scientifiques ne s’entendent pas tous sur la façon de classer les êtres vivants, l’une des façons de faire consiste à les regrouper en six règnes. Les deux règnes les plus connus sont le règne animal et le règne végétal. Les quatre autres règnes sont les champignons, les protistes, les bactéries et les archées.
TABLEAU 1 L es six règnes et leurs caractéristiques
Règne Exemple
Animaux
Écureuil
Végétaux
Aster
Champignons
Bolets
Protistes
Plancton
Bactéries
Streptocoques
Archées
Pyrococcus furiosus
Organisation cellulaire
Êtres pluricellulaires, c’est-à-dire des êtres vivants constitués de plusieurs cellules
Alimentation
Êtres hétérotrophes, c’est-à-dire des êtres se nourrissant d’autres êtres vivants.
Nombre d’espèces connues
Environ 1 500 000
Êtres pluricellulaires
Êtres pluricellulaires OU êtres unicellulaires, c’est-à-dire des êtres vivants constitués d’une seule cellule, par exemple les levures.
Êtres unicellulaires microscopiques possédant un noyau.
Êtres autotrophes, c’est-à-dire des êtres qui produisent leur propre nourriture à partir de la matière inorganique et de l’énergie solaire.
Êtres hétérotrophes
Environ 330 000
Environ 120 000
Êtres hétérotrophes ou autotrophes
Environ 50 000
Êtres unicellulaires microscopiques dépourvus de noyau.
Êtres hétérotrophes ou autotrophes
Environ 10 000
Êtres unicellulaires microscopiques dépourvus de noyau et dont la membrane cellulaire et le mode de reproduction diffèrent de ceux des bactéries.
Êtres hétérotrophes ou autotrophes
Environ 400
La nomenclature binominale, c’est-à-dire qui comporte deux mots, est utilisée par les scientifiques pour identifier précisément l’espèce à laquelle un être vivant appartient.
Le nom binominal, c’est-à-dire le nom scientifique, est formé de mots latins et s’écrit en italique. Le premier mot commence par une lettre majuscule et est un nom qui désigne le genre. Le deuxième mot est un nom ou un adjectif qui précise le genre. Les deux mots ensemble désignent l’espèce.
La figure 1.8 présente un exemple de chacune des subdivisions de la classification taxonomique pour trois animaux du même genre, mais dont seulement deux sont de la même espèce : le loup gris et le chien. En effet, ils ont le même nom binominal (Canis lupus).
RÈGNE
CLASSE
GENRE EMBRANCHEMENT FAMILLE
Pour identifier une espèce, il faut utiliser la fiche taxonomique (voir les figures 1.9 à 1.11), c’est-à-dire qu’il faut identifier chacun des sept taxons auquel appartient l’individu en commençant par le règne et en se rendant dans l’ordre jusqu’à l’espèce.
Règne : Végétal
Embranchement : Angiospermes
Classe : Dicotylédones
Ordre : Ericales
Famille : Éricacées
Genre : Vaccinium
Espèce :
Nom binominal : Vaccinium angustifolium
Nom usuel : Bleuet à feuilles étroites
Règne : Champignon
Embranchement : Basidiomycètes
Classe : Agaricomycètes
Ordre : Agaricales
Famille : Pleurotacées
Genre : Pleurotus
Espèce :
Nom binominal : Pleurotus eryngii
Nom usuel : Pleurote du panicaut
FIGURE 1.10 La fiche taxonomique du pleurote du panicaut
Règne : Animal
Embranchement : Chordés
Classe : Mammifères
Ordre : Primates
Famille : Hominidés
Genre : Homo
Espèce :
Nom binominal : Homo sapiens
Nom usuel : Être humain
FIGURE 1.11 La fiche taxonomique de l’être humain
La communauté scientifique surnomme le Physarum polycephalum « le blob ». Cette curiosité de la nature qui a été découverte en 1822 fascine encore aujourd’hui les scientifiques. Semblable à une mousse jaune et vivant dans les sous-bois, cet être unicellulaire sans cerveau peut se déplacer et est doté de capacités d’apprentissage. Entre autres choses, il est capable de mémoriser un labyrinthe afin de se nourrir plus rapidement.
La classification de cet organisme est difficile puisqu’il produit des spores comme les champignons et des pigments comme les végétaux, tout en se déplaçant comme les animaux. Classé jusque dans les années 1970 dans le règne des champignons, on le considère maintenant comme un protiste.
1 Nomme les sept taxons, du plus général au plus spécifique, qui permettent d’effectuer la classification taxonomique.
Le règne, l’embranchement, la classe, l’ordre, la famille, le genre et l’espèce.
2 Quels sont les deux taxons qui interviennent dans la nomenclature binominale ?
Le genre et l’espèce.
3 Complète la fiche taxonomique de chacun des individus ci-dessous.
Règne :
Végétal
Embranchement : Angiospermes
Classe : Dicotylédones
Ordre : Rosales
Famille : Rosacées
Rosa
Genre :
Espèce :
Nom binominal : Rosa carolina
Nom usuel : Rosier de Caroline
Règne :
Bactéries
Embranchement : Proteobacteria
Classe : Gamma Proteobacteria
Ordre : Enterobacteriales
Famille : Enterobacteriaceae
Genre : Escherichia
Espèce :
Nom binominal :
Escherichia coli
Nom usuel : E. coli
Règne :
Embranchement : Échinodermes
Classe : Asteroidés
Ordre : Spinulosidés
Famille : Equinasteridae
Genre : Espèce :
Nom binominal : Echinaster sepositus
Nom usuel : Animal Echinaster
Règne : Embranchement : Chordés
Classe : Aves
Ordre : Phoenicopteriformes
Famille : Phoenicopteridés
Espèce :
Genre : Phoenicopterus
Nom binominal : roseus
Nom usuel : Animal Phoenicopterus
Étoile de mer Flamant rose
4 Une élève affirme que le syrphe et la guêpe sont de la même espèce puisqu’ils se ressemblent beaucoup par leur couleur et par leur forme. D’après toi, a-t-elle tort ou raison ? Explique ta réponse.
Elle a tort. Même si ces deux insectes se ressemblent beaucoup, ils ne sont pas de la même espèce puisque leur nom binominal n’est pas identique.
5 Observe les quatre ours représentés ci-dessous, puis réponds à chacune des questions suivantes.
Grizzly (Ursus arctos)
Kodiak (Ursus arctos)
noir (Ursus americanus)
)
a) Parmi ces ours, combien y a-t-il d’espèces différentes ? Explique ta réponse. Il y en a trois, car Ursus arctos forme une espèce, Ursus americanus en forme une autre et Ursus maritimus en forme une troisième.
b) Selon la classification taxonomique, à quel règne du vivant ces ours appartiennent-ils ? Ils appartiennent au règne animal.
c) Toujours selon la classification taxonomique, à quelle classe et à quel genre appartiennent-ils ? Pour déterminer la classe, tu peux t’aider de la figure 1.11, à la page 10.
Ils appartiennent à la classe des mammifères et au genre Ursus
d) Quel ou quels taxons ces quatre ours ont-ils en commun ?
Le règne, l’embranchement, la classe, l’ordre, la famille et le genre.
e) Parmi ces ours, lesquels peuvent théoriquement se reproduire et avoir des descendants fertiles ?
Explique ta réponse.
Le grizzly et le kodiak, car ils sont de la même espèce.
6 Parmi les fleurs ci-dessous, lesquelles sont de la même espèce ? Explique ta réponse.
Echinacea purpurea
Chrysanthemum maximum
Les deux Echinacea purpurea sont de la même espèce, car elles ont le même nom scientifique dans la nomenclature binominale.
7 À l’aide de la clé taxonomique suivante, identifie les feuillus ci-dessous.
Est-ce que ses feuilles sont simples ?
Echinacea purpurea ...
Est-ce que les feuilles sont en forme de cœur ?
Est-ce que les feuilles sont lobées ? ab Oui a Alternes b Opposées Non
Est-ce que ses feuilles sont opposées ou alternes ?
Tilleul d’Amérique (Tilia americana) a Oui Non
Est-ce que les feuilles sont longues et fines ?
Saule à long pétiole (Salix petiolaris) Oui ab Non
Est-ce que les marges des feuilles sont lisses ?
Chêne rouge (Quercus rubra) Oui ab Non
Lilas commun (Syringa vulgaris) b Oui Non
8 Lis le texte suivant, puis réponds aux questions.
On compte plus de 1200 espèces de tardigrades. Ces animaux mesurant en moyenne un peu plus de 1 mm sont très résistants : on en trouve jusque sur les sommets de l’Himalaya, à plus de 6000 m d’altitude, et dans le fond des océans, à plus de 4000 m de profondeur. Ils peuvent se mettre en cryptobiose, un peu comme une hibernation, afin de survivre à des périodes de sécheresse ou de manque de nourriture. Ainsi, ils peuvent résister non seulement à la sécheresse, mais aussi au froid, à la chaleur, à la pression, aux rayonnements et au vide spatial !
Depuis leur découverte au 18 e siècle, la question de leur classification se pose. On a en premier lieu abordé la question du point de vue de leurs caractéristiques physiques. Ainsi, leur corps muni de huit pattes et leur apparence d’insecte les rapprocheraient des arthropodes (embranchement de plusieurs insectes et crustacés). D’autre part, leur long corps supporté par de petites pattes suggère un rapprochement avec les onychophores (embranchement des vers à pattes). Finalement, leur appareil pharyngé les rapproche des nématodes (embranchement des vers ronds).
L’analyse de leur ADN a finalement permis de les classer dans un embranchement qui leur est propre, génétiquement proche de celui des nématodes.
a) Explique pourquoi, selon toi, il a été difficile de classer les tardigrades dans un embranchement connu.
Par leurs traits anatomiques, les tardigrades se rapprochent de plusieurs embranchements connus, comme les arthropodes, les onychophores et les nématodes. La génétique a finalement permis de les classer dans leur propre embranchement.
b) Décris deux caractéristiques surprenantes des tardigrades.
Plusieurs réponses possibles. Exemples : Ils peuvent se mettre en cryptobiose.
Ils résistent aussi bien aux températures extrêmement froides qu’aux températures extrêmement chaudes.
9 Observe les quatre animaux représentés ci-dessous, puis réponds aux questions.
a) Combien y a-t-il d’espèces différentes ? 4
b) Combien y a-t-il de genres différents ? 3
c) À quel règne appartiennent-ils ? Animal
On entend souvent parler de la population d’un lieu, par exemple la population de la ville d’Asbestos, les Asbestriens, du Québec, les Québécois, du Canada, les Canadiens, etc. Bien que ces populations portent des noms différents, leurs membres appartiennent tous à la même espèce, soit celle de l’Homo sapiens, c’est-à-dire l’être humain.
DÉFINITION
Population : Groupe d’individus d’une même espèce vivant au même moment dans une région donnée.
Lorsqu’on décrit une population, on doit spécifier :
• l’espèce du groupe d’individus qui sont étudiés ;
• l’aire géographique où ils se situent au moment de l’étude.
Par exemple, on ne peut pas simplement parler de la population des tamias rayés (Tamias stritatus). Il faut bien spécifier qu’il s’agit de la population des tamias rayés de la Gaspésie ou de la Montérégie. Même si ces deux populations sont de la même espèce, elles peuvent présenter certaines différences physiques ou comportementales. En effet, une population évolue au fil du temps et peut développer des caractéristiques différentes.
Sur un même territoire, les populations qui vivent assez près les unes des autres pour interagir forment une communauté.
Communauté : Ensemble des populations qui vivent sur un même territoire et qui interagissent ensemble.
Exemple :
Dans une forêt de la région des Cantons-de-l’Est, on peut observer des érables, des épinettes, des cerfs de Virginie, des porcs-épics, des colibris, etc. Il s’agit donc de plusieurs populations formant une communauté.
Georges Brossard (19402019) est un entomologiste québécois. Il a fondé l’Insectarium de Montréal en 1984. Il a par la suite ouvert quatre autres insectariums ailleurs dans le monde. Sa collection personnelle d’insectes comptait plus de 500 000 spécimens à son décès.
Puisque des populations différentes se trouvent dans des régions différentes, il peut être difficile de les comparer, les régions considérées pouvant avoir des tailles très variables. On peut alors recourir au calcul de la densité pour mieux apprécier les différences entre des populations. La relation suivante permet de calculer cette densité.
Densité
Exemples :
1
D = N A
Nombre d’individus de la population
Aire du lieu occupé par la population
On veut déterminer la densité de population des cerfs de Virginie (Odocoileus virginianus), une espèce vivant dans le parc de la Gaspésie, dont la superficie est de 802 km2 (A). On a établi qu’il y avait environ 385 individus (N) y vivant en permanence.
D = N A
D = 385 cerfs de Virginie 802 km2
D ≈ 0,48 cerf de Virginie/km2
2
On veut déterminer la densité d’érables à sucre (Acer saccharum) poussant dans une forêt de 12 000 m2 (A).
On a dénombré 3500 érables (N) poussant dans cette forêt.
D = N A
D = 3500 érables à sucre 12 000 m2
D ≈ 0,29 érable/m2
Pour calculer la densité (D) de la population d’une espèce, il faut d’abord connaître le nombre d’individus (N), ce qui n’est pas toujours facile à obtenir, puisque les régions sont parfois très vastes ou difficiles d’accès.
On peut aussi déterminer la densité (D) d’une population en délimitant des échantillons de terrain de même taille qu’on appelle quadrats (voir la figure 1.12). On choisit ensuite au hasard les quadrats où on dénombrera les individus. Même s’il s’agit d’une estimation, on considère que cette façon de procéder donne des résultats très près de la réalité.
Pour calculer la densité de population à l’aide de quadrats, on procède ainsi :
1. On détermine N en additionnant les individus dénombrés dans chaque quadrat.
2. On détermine A en additionnant l’aire de chacun des quadrats.
3. On calcule la densité en divisant N par A
D = N A
Nombre total d’individus dans les quadrats choisis
Aire totale des quadrats
FIGURE 1.12 Un quadrat
La population des lièvres d’Amérique (Lepus americanus) varie grandement selon des cycles d’une dizaine d’années. Lorsque la population atteint des sommets, ils peuvent être très abondants. Pour calculer la densité de lièvres d’Amérique dans le parc national de Frontenac, on a divisé ce parc en quadrats d’un hectare (ha) chacun et on a choisi un échantillon de six quadrats.
Population de lièvres d’Amérique dans les diff érents quadrats
Numéro du quadrat Nombre
lièvres
1. Nombre total d’individus dans les quadrats choisis :
N = 18 + 22 + 24 + 20 + 19 + 25
N = 128 lièvres d’Amérique
2. Aire totale des quadrats :
A = 6 × 1 ha
A = 6 ha
3. Densité de la population :
D = N A
D = 128 lièvres d’Amérique 6 ha
D ≈ 21,33 lièvres d’Amérique/ha
Le nombre d’individus dans une population est rarement stable. En effet, plusieurs facteurs peuvent modifier la taille d’une population et, par conséquent, sa densité. Un juste équilibre entre ces deux catégories de facteurs assure une stabilité des populations.
TABLEAU 2 Les facteurs modifiant la population
Facteurs entraînant une augmentation de la population
Nombre de naissances (taux de natalité)
Nombre d’arrivants (immigration)
Augmentation de la quantité de nourriture
Diminution du nombre de prédateurs
La densité humaine mondiale
Facteurs entraînant une diminution de la population
Nombre de décès (taux de mortalité)
Nombre d’individus qui partent (émigration)
Diminution de la quantité de nourriture
Augmentation du nombre de prédateurs
Conditions climatiques inhabituelles
Maladies
En 2023, la densité de la population du Québec était de 6,8 hab/km2 .
Celle du Canada était de 3,94 hab/km2 , ce qui lui conférait le 188 e rang mondial en terme de densité de population. Comparativement, la Corée du Sud avait une densité de population d’environ 516,1 hab/km2 , ce qui la plaçait au 15e rang mondial. C’est Macao, une région à statut spécial de la Chine, qui détenait le 1er rang avec une densité d’environ 23 430 hab/km2 .
Sources : Institut de la statistique du Québec. PopulationPyramid.net.
1 E xplique dans tes mots la différence entre espèce et population
Une espèce est un ensemble d’individus qui partagent des caractéristiques physiques communes, peuvent se reproduire et dont les descendants sont fertiles, tandis qu’une population est un ensemble d’individus d’une même espèce qui occupent au même moment un même territoire.
2 Indique si chacun des énoncés suivants est vrai ou faux. S’il est faux, explique pourquoi. Vrai Faux
a) Tous les individus d’une même espèce forment une population. ⌧
Lorsqu’on parle d’une population, il faut toujours mentionner le territoire occupé par cette population.
b) Une population peut comprendre plus d’une espèce. ⌧
Lorsqu’il s’agit d’une population, on considère seulement une espèce en un endroit donné.
c) Deux populations différentes, occupant chacune un territoire différent, peuvent présenter des différences physiques. ⌧
d) La population de la forêt des Cantons-de-l’Est inclut tous les animaux et les végétaux de cette région. ⌧
Une population ne contient qu’une seule espèce.
e) Pour calculer la densité de population d’une espèce, on doit toujours dénombrer un à un tous les individus de la population. ⌧
Lorsque la région est trop vaste, on peut estimer le nombre d’individus à l’aide de quadrats.
3 Parmi les conditions énumérées ci-dessous, laquelle n’est pas nécessaire pour qu’un groupe d’individus forme une population ?
a) Les individus doivent être de la même espèce.
b) Les individus doivent demeurer dans la même région.
c) Les individus doivent avoir environ le même âge.
d) Les individus doivent vivre en même temps.
4 Associe chacune des situations ci-dessous au terme le plus approprié.
A Espèce B Population C Densité D Communauté
a) L’ensemble des écureuils gris (Sciurus carolinensis) du parc La Fontaine à Montréal.
b) Ce matin, en te levant, tu as aperçu un merle d’Amérique (Turdus migratorius).
c) Dans le parc en face de chez toi, tu peux observer des érables, des mélèzes, des gens qui font du jogging et quelquefois des colibris.
d) Dans un lit, on peut trouver 375 000 acariens (Dermatophagoides pteronyssinus) par mètre carré. C
e) Dans une forêt de feuillus, on dénombre 355 érables à sucre (Acer saccharum) par hectare. C
f) Les chasseurs se réjouissent de la grande quantité de cerfs de Virginie (Odocoileus virginianus) présents sur l’île d’Anticosti.
g) En sortant de chez toi, tu as aperçu un raton laveur (Procyon lotor) qui fouillait dans les poubelles. A
h) La quantité d’ours noirs (Ursus americanus) au Canada a beaucoup diminué ces dernières années. B
i) Pendant les grandes chaleurs d’été, on peut trouver dans les poubelles 48 asticots par mètre carré. C
j) Dans le cadre de ton cours de science, tu as fait une recherche sur le loup gris (Canis lupus). A
5 Pour choisir un moyen de lutter efficacement contre les pucerons, un producteur maraîcher décide de déterminer la densité de population des pucerons dans sa culture. Pour ce faire, il utilise des quadrats de 1 m2 chacun comme celui qui est illustré ci-dessous. Il compile les résultats dans le tableau suivant.
Population de pucerons dans les différents quadrats
Calcule la densité de population des pucerons dans la culture de ce producteur maraîcher.
N = 101 + 22 + 79 + 88 + 31 = 321 pucerons
A = 5 × 1 m2 = 5 m2
Réponse : La densité est de 64,2 pucerons/m2
D = N A
D = 321 pucerons 5 m2
D = 64,2 pucerons/m2
6 On a dénombré les populations des espèces habitant un marais dont la superficie est de 3,5 km2 .
Nombre d’individus de chaque population
Sarracénie pourpre
a) Quelle population a la plus grande densité ?
Calcule cette densité.
A = 3,5 km2
N = 150 sarracénies
D = N A
D = 150 sarracénies 3,5 km2
D ≈ 42,9 sarracénies/km2
Réponse : La sarracénie pourpre.
Sa densité est d’environ 42,9 sarracénies/km2 .
b) Quelle population a la plus petite densité ?
Calcule cette densité.
A = 3,5 km2
N = 15 achigans
D = N A
D = 15 achigans 3,5 km2
D ≈ 4,3 achigans/km2
Réponse : L’achigan à grande bouche.
Sa densité est d’environ 4,3 achigans/km2
c) Cette illustration représente-t-elle une population ou une communauté ? E xplique ta réponse.
Il s’agit d’une communauté, car plusieurs populations sont représentées dans le même habitat.
d) Lors de la construction d’une route un peu au nord du marais, un accident s’est produit et une partie de la rivière s’est asséchée. Quelle ou quelles populations seront les plus durement touchées par cet incident ? E xplique ta réponse.
Les populations les plus touchées seront celle des achigans à grande bouche et celle de la sarracénie pourpre, car on a détruit directement leur milieu de vie. Les autres populations pourront au moins tenter de se déplacer pour trouver un nouvel approvisionnement en eau.
7 Pour connaître l’impact de fortes populations d’orignaux (Alces alces) sur la densité de sapins baumiers (Abies balsamea) d’une forêt boréale, on l’a survolée en prenant un cliché du haut des airs. On a ensuite divisé la forêt en quadrats de 1,5 km2. Les résultats sont compilés dans le tableau ci-contre. Calcule la densité de population des sapins baumiers de cette forêt.
N = 246 + 262 + 254 + 272 + 234 D = N A
N = 1268 sapins baumiers
A = 5 × 1,5 km2
A = 7,5 km2
D = 1268 sapins baumiers 7,5 km2
D ≈ 169,07 sapins baumiers/km2
Réponse : La densité est d’environ 169,07 sapins baumiers/km2 .
8 Au cours d’une analyse en laboratoire sur la prolifération d’une moisissure, on doit compter le nombre de colonies de moisissures dans une boîte de Petri de 18 cm2. Sachant que chaque point rouge illustré dans la boîte de Petri représente une colonie, calcule la densité de ces colonies de moisissures.
N = 26 colonies de moisissures
A = 18 cm2
Population de sapins baumiers dans les différents quadrats
Numéro du quadrat
D = N A
D = 26 colonies de moisissures 18 cm2
Réponse : La densité est d’environ 1,44 colonie de moisissures/cm2
D ≈ 1,44 colonie de moisissures/cm2
9 Un élève affirme que la densité de population des grenouilles des marais (Lithobates palustris) du marais de la Fourche est plus grande que celle du marais du Coin. A-t-il raison ? Explique ta réponse.
MARAIS DE LA FOURCHE
Population : 260 grenouilles des marais
Superficie du marais : 4 km2
Marais de la Fourche
D = N A
D = 260 grenouilles des marais 4 km2
D = 65 grenouilles des marais/km2
MARAIS DU COIN
Population : 156 grenouilles des marais
Superficie du marais : 2,4 km2
Marais du Coin
D = N A
D = 156 grenouilles des marais 2,4 km2
D = 65 grenouilles des marais/km2
Réponse : Il a tort. La densité de population des deux marais est la même, soit 65 grenouilles des marais/km2
Comme il a été mentionné dans la section précédente, une population vit dans une région ou un milieu particulier. Pourquoi une espèce choisit-elle une région plutôt qu’une autre ? A-t-elle un avantage à vivre dans un milieu précis ? Tu verras dans cette section ce qui peut pousser une population à s’établir dans une région.
Le milieu de vie dans lequel une population évolue est appelé habitat. Cet habitat permet à une population de combler ses besoins de façon optimale. Les besoins qu’une espèce doit pouvoir combler sont, entre autres, se nourrir, se reproduire et se protéger. Un même habitat peut loger plus d’une espèce à la fois.
DÉFINITION
Habitat : Milieu de vie d’une espèce, où celle-ci trouve les conditions essentielles à sa survie.
Il existe deux catégories de facteurs qui permettent de décrire un habitat :
1. les facteurs abiotiques (liés aux non-vivants) ;
2. les facteurs biotiques (liés aux interactions entre les vivants).
L’ensemble de ces facteurs influence l’établissement d’une population dans cet habitat.
TABLEAU 3 Des facteurs qui caractérisent les habitats
Facteurs biotiques
Flore
• Nourriture
• Abris (végétaux servant d’abris, trous dans un arbre, etc.)
Faune
• Proies (animaux capturés et mangés par des prédateurs)
• Prédateurs (animaux qui se nourrissent de proies)
• Compétiteurs
• Parasites/maladies
Présence ou proximité d’êtres humains
Facteurs abiotiques
Climat
• Température, précipitations, humidité, ensoleillement, vent, etc.
Situation géographique
• Relief (montagnes, plaines, vallées, etc.)
• Nature du sol (minéraux, humidité, acidité, aération)
• Présence d’un plan d’eau (lacs, mers, rivières, etc.)
• Nature de l’eau (douce ou salée, oxygénation, pH, etc.)
• Abris (cavernes, terriers, etc.)
rainette faux-grillon
La rainette faux-grillon est considérée comme une espèce menacée au Québec depuis 2022, principalement en raison de la perte importante de son habitat. En effet, de nombreux milieux humides sont détruits au profit des développements immobiliers et de l’agriculture intensive. Or, cette minuscule grenouille se reproduit dans ces milieux chaque printemps, pour ensuite retourner sur la terre ferme. En 2020, un jugement de la Cour d’appel fédérale a pour cette raison confirmé la fin d’un projet immobilier qui menaçait l’habitat de cette rainette à La Prairie.
Pour décrire l’habitat d’une espèce, il est important de spécifier les facteurs abiotiques et biotiques impliqués.
Exemples :
1 L’esturgeon noir (Acipenser oxyrinchus), une espèce menacée, est le plus gros poisson d’eau douce du Québec. Il adore se promener dans l’eau agitée du fleuve Saint-Laurent.
Comme il se nourrit surtout de crustacés et de mollusques, c’est un poisson de fond, c’est-à-dire qu’il vit loin de la surface de l’eau et qu’il reçoit peu d’ensoleillement. Hormis l’être humain qui le pêche pour sa chair et ses œufs reconnus pour le caviar, on ne lui connaît aucun prédateur.
2 L’érable à sucre (Acer saccharum) se trouve majoritairement en Amérique du Nord, principalement au Québec et un peu dans le nord-est des États-Unis, soit dans des régions tempérées. Pour produire sa sève sucrée, il doit connaître des cycles de gel et de dégel au printemps.
Il a également besoin d’un sol riche, frais et profond afin d’atteindre une pleine maturité. Il tolère l’ombre, mais préfère le plein soleil. Certains insectes et certains champignons peuvent nuire à sa croissance.
Facteurs définissant l’habitat de l’esturgeon noir
Facteurs biotiquesFacteurs abiotiques
Présence de crustacés et de mollusques Eau douce et profonde
Présence humaine Eau agitée
Peu de prédateursPeu d’ensoleillement
Facteurs définissant l’habitat de l’érable à sucre
Facteurs biotiquesFacteurs abiotiques
Présence d’insectes Climat tempéré avec gel et dégel
Présence de champignons
L’habitat d’une espèce peut être menacé par des phénomènes naturels, mais aussi par l’activité humaine. Pour préserver des espèces dont l’habitat naturel est menacé, on peut recourir à un habitat artificiel qui recrée les conditions nécessaires à la survie de l’espèce, comme un zoo, un aquarium, un terrarium, une pisciculture, une volière, une serre, etc.
TABLEAU 4 Des menaces pour les habitats naturels
Phénomène
• Tempêtes
• Ouragans
• Glissements de terrain
• Feux de forêt
• Sécheresses
• Inondations
• Éruptions volcaniques
• ...
• Chasse abusive
• Agriculture
• Pêche commerciale
• Construction résidentielle
• Construction de barrages
• Utilisation de bateaux à moteur
• Pollution
• ...
Sol riche, frais et profond
Bon ensoleillement
Des solutions naturelles
Des micro-organismes ou des algues peuvent filtrer et décomposer des contaminants, comme le pétrole, afin de rétablir l’équilibre dans un habitat. Ces procédés s’appellent biorestauration ou phytoremédiation
Précédemment, nous avons vu que l’habitat permet à une espèce de combler ses besoins essentiels. Mais qu’en est-il du rôle de cette espèce dans cet habitat ? Quelle est sa responsabilité ? La niche écologique d’une espèce dépend non seulement de son habitat, mais aussi de la position qu’elle y occupe.
Niche écologique : Ensemble des conditions nécessaires au maintien d’une espèce vivante ainsi que sa position dans cet ensemble. Ceci comprend ses interactions aussi bien avec les facteurs biotiques qu’avec les facteurs abiotiques.
Parmi les caractéristiques qui définissent la niche écologique, les cinq principales sont :
1. l’habitat ;
2. les relations avec les autres espèces ;
3. les rythmes journalier et saisonnier ;
4. le régime alimentaire ;
5. le rôle.
1. L’habitat
L’habitat fournit à une espèce un endroit où se loger, se nourrir et se reproduire. Il inclut également, s’il y a lieu, le territoire de migration de l’espèce.
2. Les relations avec les autres espèces
Une espèce partage un territoire avec plusieurs autres espèces pouvant appartenir à l’un ou l’autre des règnes. Ainsi, une espèce peut, grâce à son mode de vie ou simplement par sa présence, favoriser le développement de certaines espèces, ou, au contraire, lui nuire. De plus, une espèce peut être en relation avec d’autres espèces en étant soit une proie, soit un prédateur, ou même les deux à la fois.
Par exemple, le serpent est un prédateur de la grenouille (proie). La grenouille est quant à elle un prédateur des mouches.
3. Le rythme journalier et le rythme saisonnier
Le rythme est associé à la période où une espèce est éveillée et se nourrit. Le rythme journalier correspond au jour ou à la nuit. Ainsi, une espèce qui est active le jour est qualifiée de diurne, alors qu’une espèce qui, au contraire, est active la nuit est qualifiée de nocturne (voir la figure 1.13). Deux espèces partageant le même habitat peuvent cohabiter si l’une est diurne et l’autre, nocturne.
Le rythme saisonnier est associé à une activité qui est relative à la saison. La migration, l’hibernation, l’hivernation et la période de reproduction sont des exemples de rythmes saisonniers propres à certaines espèces.
La libellule gracieuse (Libellula pulchella), aussi gracieuse soit-elle, est un prédateur redoutable pour plusieurs insectes nuisibles aux cultures. Pour l’attirer, on peut créer une mare près des cultures à préserver.
FIGURE 1.13 L’écureuil gris, qui se nourrit durant le jour, est un animal diurne, alors que la chauve-souris, qui chasse la nuit, est un animal nocturne.
4. Le régime alimentaire
Le régime alimentaire fait référence à ce dont une espèce se nourrit de façon générale, c’est-à-dire en période d’abondance. Un régime alimentaire peut varier beaucoup d’une espèce à une autre et il arrive qu’une même espèce adhère à plus d’un régime alimentaire.
TABLEAU 5 Des régimes alimentaires du règne animal
Régime alimentaire Exemples
Granivore : Qui se nourrit de grains. Poule, perroquet
Carnivore : Qui se nourrit de chair ou de tissus d’animaux vivants ou morts. Loup, tigre
Herbivore : Qui se nourrit de végétaux. Vache, girafe
5. Le rôle
Piscivore : Qui se nourrit de poissons.
Régime alimentaire Exemples
Grand héron, loutre
Insectivore : Qui se nourrit d’insectes.
Omnivore : Qui se nourrit d’animaux (chair animale, insectes, etc.) et de végétaux (fruits, graines, herbes, etc.)
Chaque être vivant joue un rôle dans ce qu’on appelle la chaîne alimentaire.
Lézard, grenouille
Être humain, ours, poisson rouge
Producteur
Rôle
Consommateur
De premier ordre
De deuxième ordre
De troisième ordre
Décomposeur
Définition
Végétaux (plantes, algues) et certaines bactéries qui produisent de la matière organique à partir de matière inorganique (eau, minéraux et dioxyde de carbone) et de la lumière du Soleil.
Animaux (herbivores) qui se nourrissent de producteurs.
Animaux (carnivores ou omnivores) qui se nourrissent d’animaux herbivores.
Animaux (carnivores) qui se nourrissent d’animaux carnivores.
Êtres vivants qui se nourrissent de déchets de nature organique ou de cadavres d’êtres vivants.
Exemple
Grâce à un processus appelé photosynthèse, les plantes convertissent la lumière du Soleil en glucose.
Le lièvre se nourrit de plantes et de feuilles d’arbustes.
Le renard se nourrit entre autres de lièvres.
Le lynx se nourrit entre autres de renards.
Les vers de terre décomposent les restes d’animaux et les transforment en minéraux qui peuvent ensuite être réabsorbés par les végétaux.
Plusieurs espèces peuvent partager un même habitat, mais elles ne peuvent généralement pas partager une même niche écologique. Si tel est le cas, les espèces entrent en compétition pour occuper une même position dans un même habitat. Une des deux espèces finit souvent par disparaître ou immigrer vers une autre région.
Exemple de niche écologique :
Le caribou (Rangifer tarandus) vit dans la toundra, au nord du Québec. C’est un animal surtout diurne qui est actif toute l’année. Il se nourrit d’herbes, de buissons et de lichen. Son principal prédateur est l’être humain, mais il peut aussi être la proie des loups et des ours. Le caribou effectue de très grandes migrations dans la toundra pour trouver la nourriture dont il a besoin, n’hésitant pas à traverser à la nage de larges rivières.
Nom de l’espèce : Rangifer tarandus
Habitat : La toundra, au nord du Québec
Régime
Herbivore : il se nourrit d’herbes, de buissons alimentaire : et de lichen.
Rythmes C’est un animal diurne. Il est actif toute l’année. journalier Il effectue des migrations dans la toundra. et saisonnier :
Rôle : C’est un consommateur de premier ordre. Il est la proie de l’être humain, des loups et des ours.
1 E xplique dans tes mots la différence entre facteurs biotiques et facteurs abiotiques
Les facteurs biotiques sont tout ce qui concerne les interactions entre les vivants, tandis que les facteurs abiotiques concernent les interactions entre les vivants et les non-vivants.
2 E xplique dans tes mots la différence entre l’habitat et la niche écologique d’une espèce.
L’habitat est le milieu de vie dans lequel une espèce trouve les conditions essentielles à sa survie, tandis qu’une niche écologique tient compte de l’habitat, mais surtout de la position que l’espèce y occupe, comme son rythme journalier, son alimentation et ses interactions avec les autres espèces. L’habitat est seulement un des aspects de la niche écologique.
3 Quels sont les besoins essentiels qu’une espèce doit pouvoir combler dans son habitat ?
L’habitat doit permettre à l’espèce de se nourrir (ce qui inclut l’eau), de se reproduire (présence d’autres individus de l’espèce) et lui assurer une certaine protection. Ces trois éléments sont indispensables à sa survie.
4 Parmi les éléments ci-dessous, lesquels ne font pas partie de la niche écologique d’une population ?
A L’habitat
D Le rythme journalier
G La taille
B , G et I
B Le rythme de croissance
E Le rythme saisonnier
H Le rôle dans la chaîne alimentaire
C Le régime alimentaire
F Les périodes de reproduction
I La densité
5 Dans chaque situation, nomme la caractéristique de la niche écologique qui est décrite.
a) La buse à épaulettes (Buteo lineatus), qui est diurne, partage son territoire de chasse avec le grand-duc d’Amérique (Bubo virginianus), qui est nocturne.
Le rythme journalier
b) Trois espèces de lézards vivent dans un même arbre. L’un préfère être perché sur des branches à l’ombre, l’autre sur les surfaces exposées au Soleil et le troisième se tient à la base de l’arbre.
L’habitat
c) Le panda géant (Ailuropoda melanoleuca) est herbivore et se nourrit presque exclusivement de bambou.
Le régime alimentaire
d) Le lièvre d’Amérique (Lepus americanus) est une proie du lynx du Canada (Lynx canadensis).
Les relations avec les autres espèces
6 Chacune des photos ci-dessous correspond à au moins une caractéristique d’un habitat.
1) Nomme cette caractéristique.
2) Indique si elle correspond à un facteur biotique ou abiotique.
1) La nature de l’eau
2) Abiotique
1) La nature du sol
2) Abiotique
1) Les prédateurs
2) Biotique
Plusieurs réponses possibles. Exemples :
1) La présence de nourriture
2) Biotique
1) La présence d’abris
2) Biotique
1) Le relief
2) Abiotique
1) L’ensoleillement
2) Abiotique
1) Le climat
2) Abiotique
1) La présence humaine
2) Biotique
7 Deux espèces partageant une même niche écologique peuvent-elles cohabiter dans un même habitat ? E xplique ta réponse.
En général, non, car si tel était le cas, les deux espèces seraient en compétition pour la nourriture et le territoire, ce qui les empêcherait de se reproduire et de se protéger adéquatement. Une des deux espèces chasserait probablement l’autre du territoire.
8 Associe chacun des termes suivants à la description qui lui correspond.
A Producteur 3 1 Organisme qui se nourrit d’autres êtres vivants.
B Consommateur 1 2 Organisme qui produit de la matière inorganique à partir d’organismes morts.
C Décomposeur 2 3 Organisme qui produit de la matière organique à partir de matière inorganique.
9 Explique dans tes mots la différence entre un consommateur de premier ordre, de deuxième ordre et de troisième ordre.
Un consommateur de premier ordre se nourrit uniquement de producteurs (des végétaux), un consommateur de deuxième ordre se nourrit d’herbivores et un consommateur de troisième ordre se nourrit d’autres carnivores.
10 Le texte ci-dessous porte sur plusieurs organismes vivants. Indique le rôle (producteur, consommateur de premier ordre, de deuxième ordre ou de troisième ordre, décomposeur) de chaque organisme.
L’escargot
L’escargot est un animal très important dans la chaîne alimentaire. En eff et, en plus de limiter la croissance de certains végétaux comme les fougères en s’en nourrissant, il sert de nourriture à plusieurs espèces d’oiseaux, tels que les étourneaux, ainsi qu’à plusieurs espèces de crapauds. Ces crapauds peuvent être mangés à leur tour, par une buse par exemple.
Lorsqu’un escargot meurt sans avoir été mangé, son cadavre est détruit par les vers de terre et certains autres animaux dont le rôle est de transformer cette matière organique en substances qui pourront à nouveau être absorbées par les végétaux.
a) Fougère Producteur b) Étourneau Consommateur de deuxième ordre
c) Crapaud Consommateur de deuxième ordre d) Ver de terre Décomposeur
e) Buse Consommateur de troisième ordre f ) Escargot Consommateur de premier ordre
11 Place les cinq termes suivants dans le schéma ci-dessous.
Asticots Coyote Lièvre
Minéraux Plantes vertes
Plantes vertes
consommé par Lièvre consommées par produisent des consommés par décomposé par décomposéespar décomposé par
Minéraux Asticots
12 Dans chaque cas, indique si le facteur caractérisant l’habitat est un facteur biotique ou abiotique.
Facteur BiotiqueAbiotique
Climat X
Nourriture X
Relief X
Présence humaine X
Nature du sol X
Abris (caverne, terrier, etc.) X
Maladie causée par un parasite X
Abris (végétaux servant d’abri, trou dans un arbre, etc.) X
Prédation X
Présence d’un plan d’eau X Nature de l’eau
13 Dans chaque cas, indique si la menace pour un habitat naturel est causée par un phénomène naturel ou par l’activité humaine.
Menace Phénomène naturel Activité humaine
Éruptions volcaniques X
Pêche commerciale X
Construction de barrages
Ouragans
Glissements de terrain
Chasse abusive
14 Dans chaque cas, indique quel animal est la proie et quel animal est le prédateur.
a) Le loup gris (Canis lupus) prédateur et le caribou (Rangifer tarandus) proie
b) Le requin-baleine (Rhincodon typus) prédateur et le krill (Euphausia superba) proie
c) Le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) proie et le coyote (Canis latrans) prédateur
d) La souris sylvestre (Peromyscus maniculatus) prédateur et l’escargot des jardins (Cepaea hortensis) proie
e) L’être humain (Homo sapiens) prédateur et l’orignal (Alces americanus) proie
15 Lis le texte ci-dessous, puis réponds aux questions de la page suivante.
Le castor (Castor canadensis) est un animal emblématique du Canada. Il apparaît d’ailleurs sur une face de la pièce de 5 cents, pour souligner sa grande importance au début de la colonisation, surtout pour la traite de sa fourrure.
Le castor est le deuxième plus grand rongeur du monde, mesurant entre 1 et 1,2 m et pesant entre 15 et 30 kg. On le trouve sur presque tout le territoire canadien, surtout dans des cours d’eau entourés de nombreux arbres. Un castor adulte peut abattre plus de 200 arbres par année, tant pour se nourrir que pour fabriquer sa hutte et ses barrages. Comme ses incisives poussent sans arrêt, il est contraint à ce travail fastidieux tous les jours. Même si on peut l’apercevoir de jour, le castor est davantage un animal nocturne, car il est plus actif de la brunante à l’aube.
La fabrication de barrages permet au castor un accès plus facile à sa nourriture, c’est-à-dire l’écorce, les feuilles et les jeunes pousses d’arbres et d’arbustes, ainsi que certaines plantes aquatiques. Les barrages font aussi augmenter le niveau de l’eau, ce qui off re au castor une meilleure protection contre ses nombreux prédateurs, mais lui permet également d’avoir accès à sa hutte en toute saison ; en eff et, lorsque le niveau de l’eau est plus élevé, seuls les premiers centimètres gèlent en hiver. La hutte off re à la femelle castor, qui sera généralement l’unique conjointe du mâle pendant toute leur vie, un endroit sécuritaire où donner naissance aux petits.
L’inondation d’un côté du barrage et l’assèchement de l’autre côté permettent à plusieurs espèces de se développer. Ainsi, les populations de coléoptères sont beaucoup plus importantes du côté inondé. Le cerf de Virginie va quant à lui brouter l’herbe qui pousse sur la partie asséchée.
Le castor, chassé sans restriction au temps de la traite des fourrures, a frôlé l’extinction. Cette activité étant aujourd’hui contrôlée, le castor n’est plus menacé par l’être humain. Cependant, il compte toujours comme prédateurs le loup, l’ours et le coyote. Il doit aussi se méfier de la loutre de rivière qui peut s’en prendre à ses petits.
On voit ainsi toute l’importance que ce grand rongeur peut avoir dans son milieu.
a) Quels sont les prédateurs du castor ?
Les prédateurs du castor sont le loup, l’ours, le coyote et l’être humain. On peut aussi ajouter la loutre de rivière, car elle s’attaque aux petits.
b) Quel est son rythme journalier ?
Le castor est un animal nocturne.
c) De quoi est constituée l’alimentation du castor ?
Le castor se nourrit de l’écorce, des feuilles et des jeunes pousses des arbres et arbustes qu’il abat, ainsi que de plantes aquatiques.
d) Pourquoi le castor a-t-il frôlé l’extinction ?
Le castor a frôlé l’extinction, car les êtres humains le chassaient beaucoup pour sa fourrure.
e) Explique dans tes mots de quelle façon la destruction des barrages des castors due à l’activité humaine peut affecter non seulement les castors, mais plusieurs autres espèces.
En détruisant les barrages, les humains ne modifient pas seulement l’habitat des castors, mais aussi celui des cerfs de Virginie, qui viennent brouter l’herbe qui pousse du côté asséché et, du même coup, celui des coléoptères qui se développent du côté inondé du barrage.
f) Décris la niche écologique du castor en remplissant la fiche ci-dessous.
Nom de l’espèce :
Habitat :
Castor canadensis
Territoire canadien près des cours d’eau entourés d’arbres
Régime alimentaire :
Herbivore : il se nourrit d’écorces, de feuilles, de jeunes pousses d’arbres
Rythmes journalier et saisonnier :
Rôle :
C’est un consommateur de premier ordre. Il inonde certains terrains et en assèche d’autres, et d’arbustes, ainsi que de plantes aquatiques.
C’est un animal davantage nocturne, actif toute l’année.
permettant ainsi à des espèces de se développer. L’adulte est la proie des ours, des coyotes et des loups.
Au fil des générations, les espèces s’adaptent à leur milieu et aux conditions de vie qui y règnent. Les diverses espèces ont recours à des mécanismes d’adaptation différents afin d’être plus efficaces. Les adaptations peuvent être physiques ou comportementales.
Une adaptation physique est une modification d’une partie du corps ou de l’apparence d’une espèce. Elle augmente ses chances de survie dans son habitat en lui permettant de se nourrir, de se déplacer, de se protéger et de se reproduire plus facilement.
Adaptation physique : Modification d’une partie du corps ou de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie dans son habitat.
Ainsi, les dents des animaux ont évolué différemment selon leur régime alimentaire.
Dentition d’un herbivore (vache)
Un herbivore ne possède pas nécessairement de canines et ses molaires sont plates.
Dentition d’un carnivore (chat)
Un carnivore possède des canines qui lui permettent d’arracher la chair et des molaires pointues qui la déchirent.
De même, les graines de l’érable sont fixées sur une disamare qui leur permet d’être emportées par le vent au lieu de seulement tomber au pied de l’arbre. L’érable peut ainsi se reproduire à plusieurs endroits.
Charles Darwin, naturaliste anglais (1809-1882), partit à l’âge de 22 ans pour un périple de 5 ans autour du monde. Ce voyage le mena aux îles Galápagos en 1835. Il y fit de nombreuses observations qui lui permirent de publier L’origine des espèces en 1859. Charles Darwin y décrit entre autres le processus de sélection naturelle selon lequel les individus les mieux adaptés à leur environnement ont le plus de chances de survivre et donc de transmettre leurs adaptations à leurs descendants. Selon Darwin, ce processus est à la base de la diversification des espèces et de leur évolution. Cet ouvrage, qui bouleversa complètement les croyances de l’époque, est encore cité en référence de nos jours.
Pour se protéger de certains prédateurs ou encore pour attirer leurs proies, les animaux et les végétaux peuvent également avoir recours au mimétisme et au camouflage
Exemples :
1. Mimétisme : Le monarque (Danaus plexippus) est un papillon toxique pour les oiseaux. Le vice-roi (Basilarchia archippus) est plus petit et comestible pour les oiseaux. Il a adopté l’apparence et le style de vol du monarque afin que les oiseaux le confondent avec ce dernier et évitent de le manger.
2. Camouflage : Le rombou (Bothus podas) est un poisson marin plat qui se confond avec le gravier des fonds marins. Ses prédateurs ont donc de la difficulté à le repérer.
Les espèces utilisent aussi des adaptations comportementales, entre autres pour se protéger, se reproduire ou assurer leur croissance.
DÉFINITION
Adaptation comportementale : Modification du comportement d’une espèce dans son habitat afin d’augmenter ses chances de survie.
Prenons l’exemple du poisson barracuda (Sphyraena barracuda) (voir la figure 1.15). Lorsqu’il est jeune, ce poisson se déplace en banc (grand groupe compact) afin d’offrir une plus grande sécurité à chaque individu. En effet, lorsqu’un prédateur se présente, le banc prend la forme d’une boule compacte et les poissons les plus jeunes vont trouver protection au centre de la boule, ce qui donne une meilleure chance de survie au groupe, donc à l’espèce.
Les végétaux utilisent aussi des adaptations comportementales. Comme les plantes ont besoin de lumière pour croître, les tiges et les fleurs d’une plante se développent en se tournant vers le Soleil (voir la figure 1.16). Cette adaptation comportementale s’appelle le phototropisme
Les trois principaux facteurs qui orientent les adaptations des espèces sont l’accès à la nourriture, la reproduction et la protection (éviter les prédateurs). Ces facteurs sont tous trois directement reliés à la survie de l’espèce. Voici des exemples qui illustrent chacun de ces facteurs.
L’accès à la nourriture
Le fourmilier géant (Myrmecophaga tridactyla) (voir la figure 1.17), aussi appelé tamanoir, possède une grande langue effilée qu’il insère dans les nids de fourmis ou de termites et sur laquelle les insectes collent grâce à sa salive. Il ne vide jamais entièrement une colonie afin qu’elle se régénère et qu’il puisse repasser s’y nourrir à nouveau quelque temps plus tard.
La reproduction
Le paon bleu (Pavo cristatus) (voir la figure 1.18) possède une grande traîne (ou queue) de couleur éclatante constituée de plus de 100 plumes pouvant mesurer jusqu’à 1,5 m de longueur. Cette traîne, qui nuit à son vol, a comme unique utilité de courtiser la femelle en vue de se reproduire.
La protection
Le renard arctique (Alopex lagopus) (voir la figure 1.19) a un pelage épais et blanc en hiver qui s’amincit et devient brun au printemps. Il mue donc deux fois par année, au printemps et à l’automne. Cette adaptation lui permet de mieux se camoufler et de se cacher de ses nombreux prédateurs, peu importe la saison, tout en s’ajustant à la température.
FIGURE 1.19 Le renard arctique, grâce à son pelage qui change de couleur en fonction de la saison, peut mieux se cacher de ses prédateurs.
Les bélugas
Il y aurait environ 100 000 bélugas (Delphinapterus leucas) dans le monde. Une population d’environ 900 individus a élu domicile dans l’estuaire du fleuve Saint-Laurent. La femelle donne naissance à un petit par année en moyenne. Le petit du béluga est gris et acquiert une couleur blanche vers 7 ans pour la femelle et vers 9 ans pour le mâle. La couleur blanche permet à cette espèce d’origine arctique de se confondre avec le paysage nordique.
FIGURE 1.17 Le fourmilier géant utilise sa langue effilée pour attraper les fourmis qui lui servent de repas.
FIGURE 1.18 Le paon bleu utilise sa traîne colorée pour séduire les femelles.
1 Quels sont les trois principaux facteurs qui guident les adaptations aussi bien physiques que comportementales ?
L’accès à la nourriture. La reproduction. La protection.
2 Quel avantage important ont les espèces les mieux adaptées sur les autres ?
Les espèces les mieux adaptées ont de meilleures chances de survie.
3 Complète les deux énoncés suivants.
a) La modification d’une partie du corps ou de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie dans son habitat est une adaptation physique .
b) La modification du comportement d’une espèce dans son habitat afin d’augmenter ses chances de survie est une adaptation comportementale
4 Dans chaque cas, indique si l’adaptation est physique (P) ou comportementale (C).
a) Les ruminants se déplacent en troupeaux dans la vallée du Serengeti, en Afrique, pour augmenter leurs chances de survie. C
b) Le corbeau calédonien (Corvus moneduloides) utilise des brindilles pour extraire ses proies cachées dans les écorces des arbres. C
c) Le phasme (Carausius morosus) est un insecte qui ressemble énormément à une branche ou une brindille. P
d) Le papillon grande vanesse (Nymphalis vau-album) a l’apparence d’une écorce d’arbre. P
e) La loutre de mer (Enhydra lutris) utilise une pierre pour briser la coquille de ses proies afin de pouvoir les manger. C
f ) L’âne (Equus asinus) n’a pas de canines, mais des molaires plates et des incisives puissantes afin d’arracher et de broyer l’herbe. P
g) Une abeille « danse » en arrivant à la ruche pour indiquer l’emplacement des fleurs aux autres abeilles. C
h) La chenille du papillon du céleri (Papilio polyxenes) ressemble à des excréments d’oiseaux. P
i) Les plantes Ipomopsis aggregata et Penstemon barbatus sont toutes deux pollinisées par le colibri et ont adopté des apparences, des formes et des tailles très similaires. P
5 Dans chaque cas, indique si l’énoncé est vrai ou faux. S’il est faux, corrige-le. Vrai Faux
a) On observe des adaptations comportementales seulement dans le règne animal.
On observe des adaptations comportementales dans le règne animal et dans le règne végétal, entre autres.
b) Les adaptations d’une espèce se font au cours de la vie d’un individu de cette espèce. ⌧
Les adaptations d’une espèce se font sur de nombreuses générations.
c) Les adaptations physiques et comportementales sont une question de survie pour les espèces. ⌧
d) Les espèces les moins bien adaptées à leur milieu vont avoir tendance à disparaître. ⌧
e) Le règne végétal ne peut pas faire de mimétisme.
Le règne végétal peut faire du mimétisme. (Nous en avons vu un exemple au numéro 4 i).)
f) Le phototropisme est considéré comme une adaptation physique. ⌧
Le phototropisme est une adaptation comportementale.
6 Dans chaque cas, indique s’il s’agit de camouflage ou de mimétisme.
a) Le lièvre d’Amérique (Lepus americanus) change de couleur selon les saisons. Son pelage, brun en été, devient blanc en hiver pour se fondre dans la neige. Camouflage.
b) La cigale tropicale (Hemipenthes morio) n’est pas dangereuse ni toxique, mais elle imite les sons produits par des espèces toxiques ou dangereuses pour effrayer ses prédateurs. Mimétisme.
c) Le poisson-papillon raton laveur (Chaetodon lunula) a des taches qui ressemblent à des yeux à l’arrière de son corps.
d) La mante orchidée (Hymenopus coronatus) imite la forme et la couleur des pétales de la fleur de l’orchidée. Elle attire des insectes pollinisateurs qu’elle peut ensuite capturer et manger.
Mimétisme.
Mimétisme.
7 Parmi les éléments ci-dessous, lesquels ne sont pas des facteurs qui orientent l’adaptation des espèces ?
A L’accès à la nourriture
D La migration
B , D et E
B L’accès à un autre habitat
E La communication
C La protection
F La reproduction
8 Dans chaque cas, indique si l’adaptation est survenue pour assurer un meilleur accès à la nourriture (N), pour favoriser la reproduction (R) ou pour se protéger (P).
a) Un chien (Canis familiaris) aboie à l’arrivée d’un inconnu. P
b) Le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) lève la queue à l’approche d’un danger. P
c) Les carnivores ont des canines puissantes et pointues leur permettant de déchirer la viande. N
d) La frégate superbe (Fregata magnificens) mâle gonfle son cou lors de la parade nuptiale afin d’attirer la femelle. R
e) Le faucon pèlerin (Falco peregrinus) a des serres bien tranchantes pour agripper ses proies. N
f) Les couleurs vives de certaines fleurs attirent les insectes, ce qui leur permet d’être pollinisées. R
g) Certains antibiotiques ne sont plus efficaces contre plusieurs bactéries, car elles ont développé une résistance aux antibiotiques. P
h) La baleine possède des fanons qui lui permettent de filtrer l’eau de mer pour en extraire le krill. N
9 Lors de son passage sur les îles Galápagos, Darwin a capturé 14 pinsons différents qu’on appelle encore aujourd’hui les pinsons de Darwin. Parmi ceux-ci figurent les trois pinsons ci-dessous, qui ont sensiblement la même taille.
Géospize à gros bec (Geospiza magnirostris)
Géospize à bec conique (Geospiza conirostris)
Géospize minuscule (Geospiza parvula)
Comment expliques-tu que, malgré le fait qu’ils vivent tous sur la même île et qu’ils soient environ de la même grosseur, ces pinsons ont des becs totalement différents ?
Ils n’ont probablement pas la même alimentation. Pour cette raison, ces trois pinsons ont subi des adaptations physiques différentes qui les rendent plus efficaces et plus aptes à survivre.
10 Donne un exemple d’adaptation physique chez un animal différent de ceux présentés dans ce chapitre. Plusieurs réponses possibles. Exemple : Les chats possèdent des coussinets sous leurs pattes, qui leur permettent de se déplacer sans bruit.
11 Lis le texte suivant, puis réponds aux questions.
Le canard colvert (Anas platyrhynchos) vit dans les marais, où il peut trouver facilement la nourriture dont il a besoin : herbes, graines, insectes et petits poissons. Son bec plat lui permet de filtrer l’eau des marais pour manger les insectes et les larves qui s’y trouvent. Afin de séduire la femelle au printemps, le mâle revêt un plumage nuptial pour ensuite muer et revenir à un plumage éclipse, plus discret et semblable à celui de la femelle. La femelle a quant à elle toujours un plumage qui se fond facilement dans l’environnement où elle pond ses œufs et élève ses petits.
Pour chaque facteur lié aux adaptations, donne un exemple d’adaptation physique ou comportementale du canard colvert.
a) La reproduction
Le canard colvert mâle possède un plumage nuptial afin de séduire la femelle.
b) L’accès à la nourriture
Le bec plat du canard colvert lui permet de filtrer l’eau des marais pour manger les insectes et les larves qui s’y trouvent.
c) La protection
La femelle possède un plumage qui se fond dans l’environnement où elle pond ses œufs et élève ses petits.
12 Dans chaque cas, indique si l’adaptation est survenue pour assurer un meilleur accès à la nourriture, pour favoriser la reproduction ou pour se protéger.
a) Les plumes de la queue du dindon
b) La corne du rhinocéros
c) L’utilisation d’outils
Favoriser la reproduction. Se protéger. Assurer un meilleur accès à la nourriture.
L’adaptation physique et comportementale des espèces est un processus qui se déroule sur de nombreuses générations. Ces adaptations peuvent donner lieu, à long terme, à de nouvelles espèces qui diffèrent de l’espèce de départ.
Selon la théorie de l’évolution formulée par Charles Darwin en 1859 et largement admise par la communauté scientifique, le long processus de l’évolution des espèces est basé sur la sélection naturelle. Cette sélection a pour effet que les individus les mieux adaptés à leur environnement survivent et se reproduisent plus efficacement. D’une génération à l’autre, les espèces sont de mieux en mieux adaptées à leur environnement. Ce processus est à la base de la diversité biologique observée sur Terre.
DÉFINITION
Sélection naturelle : Mécanisme de l’évolution durant lequel les organismes les mieux adaptés survivent et se reproduisent au fil des générations.
Comme son nom l’indique, cette sélection se fait naturellement, sans l’intervention de l’être humain. Toutefois, il arrive que l’être humain intervienne afin de satisfaire ses propres besoins. Il en a été ainsi pour la vache (Bos taurus) (voir la figure 1.20) telle qu’on la connaît aujourd’hui.
La majorité des scientifiques s’entendent aujourd’hui pour dire que toutes les formes de vie connues sur Terre découlent des bactéries, qui, il y a des milliards d’années, vivaient dans l’eau. Au fil de l’évolution, ces formes de vie se sont développées et de nouvelles formes de vie de plus en plus complexes et de mieux en mieux adaptées sont apparues.
Sur une période de millions d’années, certaines de ces nouvelles formes de vie ont quitté l’eau pour aller sur la terre ferme et ont continué à se développer pour devenir les amphibiens, les oiseaux et finalement les mammifères que nous sommes.
DÉFINITION
Évolution : Processus lent au cours duquel les caractéristiques d’une espèce subissent des modifications. Après plusieurs générations, ce processus peut engendrer de nouvelles espèces.
De façon générale, ces modifications sont attribuables à des changements de l’environnement (climat, température, présence de nourriture ou de prédateurs, etc.) qui favorisent les individus les mieux adaptés.
FIGURE 1.20 On a commencé à domestiquer l’ancêtre de la vache, l’aurochs (Bos primigenius), il y a environ 10 000 ans. Afin de rendre l’animal plus docile et d’une taille plus appropriée pour l’élevage, on fi t se reproduire seulement les individus les plus calmes et les plus petits.
Voyons le cas de la baleine, un des rares mammifères marins. Comme le montre la figure 1.21, les ancêtres éloignés de la baleine seraient sortis de l’eau et auraient continué à se développer sur la terre ferme pendant des millions d’années, pour ensuite retourner dans l’eau et s’y développer pendant encore des millions d’années et, finalement, devenir la baleine telle que nous la connaissons aujourd’hui.
1
Les individus d’une même espèce se reproduisent. Ils transmettent leurs caractères à leurs descendants. On observe une grande diversité au sein de l’espèce.
2
Il se produit un changement progressif dans l’environnement.
Ce changement peut être un lent réchauffement ou refroidissement, une diminution d’un certain type de proie, etc.
Pakicetus (50-48 Ma)
Ambulocetus (48-47 Ma)
Remingtocetus (47-46 Ma)
5
L’espèce actuelle est la mieux adaptée à son environnement.
La population d’individus possède les caractères les plus avantageux. Une nouvelle espèce peut même apparaître.
FIGURE 1.21 Les étapes de l’évolution
Protocetus (45-43,5 Ma)
4
Les caractères spécifiques avantageux sont héréditaires.
Ils se transmettent de génération en génération, sur une très longue période.
La disparition de la fourrure chez l’être humain
Selon de récentes recherches, l’être humain moderne (Homo sapiens) n’aurait plus de fourrure parce qu’il transpire. En effet, la fourrure permet de réguler la température du corps des mammifères. Or, l’être humain régule la température de son corps par la transpiration.
Baleine 20 Ma jusqu’à aujourd’hui
3
La sélection naturelle s’opère. Les individus ayant des caractères avantageux sont mieux adaptés. Ils ont une meilleure chance de survie et ils se reproduisent davantage.
1 Explique dans tes mots ce qu’est la sélection naturelle.
La sélection naturelle est un long processus de l’évolution durant lequel les individus d’une espèce les mieux adaptés à leur milieu vont davantage survivre et se reproduire.
2 Explique dans tes mots ce qu’est l’évolution.
L’évolution est un lent processus au cours duquel les caractéristiques d’une espèce subissent des modifications. Après de nombreuses générations, ce processus peut engendrer de nouvelles espèces.
3 Explique dans tes mots pourquoi l’évolution est nécessaire pour une espèce.
Si une espèce ne s’adapte pas à son milieu au cours du long processus de l’évolution, ses chances de survie diminueront grandement et elle sera appelée à disparaître.
4 Indique l’ordre selon lequel s’opèrent les cinq étapes de l’évolution.
2 Il se produit un changement progressif dans l’environnement.
3 La sélection naturelle s’opère.
1 Les individus d’une même espèce se reproduisent.
5 L’espèce actuelle est la mieux adaptée.
4 Les caractères spécifiques avantageux sont héréditaires.
5 Lors du processus de sélection naturelle, qu’arrive-t-il aux individus les moins adaptés ?
Comme les individus les moins adaptés ont de moins bonnes chances de survie, ils finiront par disparaître au profit des individus les mieux adaptés.
6 Indique à quelle étape de l’évolution d’une espèce correspond chaque énoncé.
a) Une baisse importante de la température est observée dans une région du globe sur une grande période de temps.
Il se produit un changement progressif dans l’environnement.
b) L’espèce actuelle tolère bien les températures abaissées.
L’espèce actuelle est la mieux adaptée.
c) Les individus ayant plus de fourrure survivent alors que ceux en ayant moins meurent de froid. La sélection naturelle s’opère.
d) Les individus ayant survécu à cette baisse de température ont des petits entre eux. Les individus d’une même espèce se reproduisent.
e) Les petits qui naissent ont autant de poils que leurs parents.
Les caractères spécifiques avantageux sont héréditaires.
7 Dans chaque cas, indique si l’énoncé est vrai ou faux. S’il est faux, corrige-le. Vrai Faux
a) L’évolution est un processus rapide au cours duquel les caractéristiques d’une espèce subissent des modifications. Cette évolution peut se faire en une seule génération. ⌧
L’évolution est un lent processus au cours duquel les caractéristiques d’une espèce subissent des modifications. Cette évolution se fait généralement au cours de plusieurs générations.
b) Puisque les individus les mieux adaptés ont plus de chances de survie, ils transmettront davantage leurs gènes à leurs descendants. ⌧
c) La sélection collective est le processus selon lequel les individus les mieux adaptés à leur milieu vont davantage survivre et se reproduire.
Il s’agit plutôt de la sélection naturelle.
d) Les caractères spécifiques avantageux ne sont pas héréditaires. ⌧
Les caractères spécifiques avantageux sont héréditaires.
e) L’espèce ayant pu s’adapter à un changement dans l’environnement pourra survivre et se reproduire plus efficacement. ⌧
8 Lis le texte suivant, puis réponds aux questions.
L’évolution du cheval
Le cheval (Equus caballus) tel que nous le connaissons aujourd’hui est un bel exemple d’évolution. D’après les théories actuelles, son premier ancêtre connu serait le Hyracotherium, qui aurait vécu il y a 60 millions d’années (Ma). Cet ancêtre du cheval était bien diff érent du cheval actuel. Il ne mesurait qu’environ 20 cm de haut, il se nourrissait de feuillage, contrairement au cheval actuel qui se nourrit d’herbe, et il n’avait pas de sabots comme le cheval d’aujourd’hui, mais quatre doigts.
Les spécialistes croient qu’il aurait lentement évolué en se spécialisant pour la course, probablement afin d’éviter ses prédateurs ou bien leur échapper. Comme le montre l’illustration ci-dessous, au fil de l’évolution du cheval, qui s’est étendue sur une période de plusieurs millions d’années, les quatre doigts initiaux de l’Hyracotherium ont disparu pour n’en laisser qu’un seul, fort et puissant, très bien adapté à la course.
Comme dans la plupart des évolutions, cette évolution ne s’est pas faite de façon directe. L’Hyracotherium a eu d’autres descendants que le cheval qui ont évolué diff éremment. Certaines de ces espèces ne sont plus présentes aujourd’hui, car elles étaient moins bien adaptées. C’est le cas de l’Hipparions, qui s’est éteint il y a environ 7 Ma, et de l’Hippidion, qui s’est éteint il y a environ 10 000 ans.
a) Nomme deux différences entre l’Hyracotherium et le cheval (Equus).
Plusieurs réponses possibles. Exemples : L’alimentation, la taille, le nombre de doigts et la vitesse de course.
b) Au cours de l’évolution du cheval, quel avantage avaient les nouvelles espèces sur les espèces précédentes ?
Les nouvelles espèces étaient plus rapides à la course puisque leurs doigts inutiles s’atrophiaient pour ne laisser qu’un doigt fort et puissant adapté à la course.
c) Quel facteur aurait orienté l’évolution du cheval ? Explique ta réponse.
Le besoin d’échapper aux prédateurs. Puisque les individus les plus rapides échappaient plus facilement aux prédateurs, la sélection naturelle a permis l’émergence d’une espèce mieux adaptée à la course.
Questions à choix multiple
1 Parmi les phrases suivantes, laquelle décrit le mieux ce qu’est la niche écologique d’une espèce ?
a) Il s’agit d’une description détaillée de l’endroit précis où cette espèce habite.
b) Il s’agit d’une description détaillée de l’alimentation de l’espèce et de ses caractéristiques physiques (taille, masse, etc.).
c) Il s’agit d’une description détaillée des conditions nécessaires à la reproduction de l’espèce.
d) Il s’agit d’une description des comportements et des interactions d’une espèce avec son écosystème.
2 Le rôle d’une espèce dépend de sa fonction dans la chaîne alimentaire. Quels sont les trois rôles possibles d’une espèce ?
a) Prédateur, proie, végétal
c) Charognard, carnivore, herbivore
Questions à réponse courte
b) Producteur, consommateur, décomposeur
d) Espèce, population, communauté
3 Tous les groupes d’individus ne forment pas une population. Quels critères doivent être respectés pour qu’on puisse parler d’une population ?
Pour qu’il s’agisse d’une population, on doit parler d’individus d’une espèce spécifique, à un endroit précis, à un moment donné.
4 Qui suis-je ?
a) Modification de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie.
Adaptation physique
b) Ensemble d’êtres vivants d’une même espèce vivant sur un territoire précis.
Population
c) Groupe d’organismes ayant des caractéristiques communes et qui peuvent se reproduire entre eux. Leur progéniture peut aussi se reproduire.
Espèce
d) Modification du comportement d’une espèce afin d’améliorer ses chances de survie.
Adaptation comportementale
e) Endroit où une espèce vit et trouve les conditions essentielles à sa survie.
Habitat
f) Mécanisme par lequel les individus les mieux adaptés sont favorisés.
Sélection naturelle
5
Réponds à chacune des questions suivantes à l’aide des trois photos ci-dessous.
Écureuil gris (Sciurus carolinensis)
Écureuil roux (Sciurus vulgaris)
a) Lesquels de ces écureuils sont de la même espèce ? E xplique ta réponse.
Écureuil roux américain (Tamiasciurus hudsonicus)
Aucun, puisque chacun d’entre eux a un nom scientifique différent dans la nomenclature binominale.
b) Lesquels de ces écureuils sont du même genre ? E xplique ta réponse.
L’écureuil gris et l’écureuil roux, puisqu’ils font tous deux partie du genre Sciurus
6 Quelles sont les principales caractéristiques qui définissent la niche écologique d’une espèce ?
L’habitat, les relations avec les autres espèces, le régime alimentaire, les rythmes journalier (nocturne, diurne) et saisonnier, et le rôle de l’espèce.
7 Lors d’une étude sur le raton laveur (Procyon lotor) en milieu urbain, on a recensé 201 ratons laveurs sur 3 km2 Quelle est la densité de la population des ratons laveurs dans ce milieu urbain ?
N = 201 ratons laveurs
A = 3 km2
D = N A
D = 201 ratons laveurs 3 km2
D = 67 ratons laveurs/km2
Réponse : La densité est de 67 ratons laveurs/km2
8 Pourquoi les mulets, engendrés par l’accouplement d’un âne (Equus asinus) et d’une jument (Equus caballus), sont-ils stériles ?
Les mulets sont stériles, car ils proviennent du croisement de deux espèces animales différentes.
9
Le pluot, ou œuf de dinosaure, est un fruit reconnu pour son goût sucré et parfumé. Ce fruit est issu du croisement d’un prunier (Prunus domestica) et d’un abricotier (Prunus armeniaca). Considérant la demande grandissante pour ce produit, un cultivateur décide de se lancer dans la culture de pluots en se procurant quelques arbres. En te basant sur tes connaissances sur les espèces, que pourrais-tu conseiller à ce cultivateur ?
Comme le prunier et l’abricotier ne sont pas deux arbres de la même espèce, l’arbre fournissant le pluot ne se reproduira pas. Le cultivateur devra reproduire les arbres lui-même s’il désire les cultiver. Il lui faudra donc se procurer des pruniers et des abricotiers.
10 À l’aide du texte suivant, indique les facteurs qui décrivent l’habitat de la mouffette.
La mouff ette rayée (Mephitis mephitis) est un petit mammifère qu’on peut trouver un peu partout en Amérique du Nord, notamment dans les zones où le climat est tempéré. La mouff ette a une alimentation très variée. En eff et, cet animal peut se nourrir de baies, d’insectes, de souris, de charognes, d’œufs, etc. Étant un animal nocturne, elle passe la majeure partie de ses journées dans des endroits peu ensoleillés ou encore à la noirceur de son terrier habituellement creusé sous un bâtiment ou un tas de pierres. Dans les régions urbaines, on lui connaît peu de prédateurs. Toutefois, dans les boisés ou les prairies, elle doit se méfier des coyotes, des renards et des hiboux. La mouff ette rayée peut aussi être porteuse de plusieurs maladies et parasites.
Facteurs biotiques
Prédateurs : coyotes, renards et hiboux
Parasites/maladies
Présence humaine
Nourriture : baies, insectes, souris, charognes, œufs, etc.
Zone tempérée
Abri souterrain
Peu d’ensoleillement
11 Les crocodiles, dont le crocodile des marais (Crocodylus palustris), ont très peu changé depuis que les dinosaures ont disparu il y a 65 Ma. Explique dans tes mots comment, selon toi, cette espèce a pu survivre si longtemps sans trop changer d’apparence, contrairement à la très grande majorité des autres espèces du règne animal.
L’une des raisons qui peut expliquer la longévité de cette espèce est le fait qu’elle soit tellement bien adaptée à son milieu, sans aucune compétition, qu’elle n’a pas eu besoin de s’adapter pour augmenter ses chances de survie.
Dans chaque cas, indique par une lettre si l’adaptation est physique (P) ou comportementale (C).
a) La plie (Pleuronectes platessa) est un poisson plat vivant sur les fonds marins, ce qui lui permet de se cacher dans les fonds sablonneux ou vaseux. P
b) La couleuvre faux-corail (Lampropeltis triangulum), inoffensive pour l’être humain, ressemble énormément au serpent corail (Micrurus fulvius) qui, lui, est venimeux.
c) Les zèbres (Equus zebra) courent en troupeau pour que leurs rayures s’entremêlent, ce qui donne une impression de flou aux prédateurs. C
d) Le papillon feuille-morte du chêne (Gastropacha quercifolia) ressemble à une feuille morte
e) Le hareng (Clupea harengus) est un poisson qui se déplace en banc pouvant contenir des millions d’individus. C
f) Le poisson-éléphant (Gnathonemus petersii) a, comme son nom l’indique, une petite trompe sous la bouche qui lui permet de fouiller le sable, de se défendre et de communiquer à l’aide d’un faible champ électrique. P
g) Le léopard (Pantera pardus) hisse ses proies dans les arbres afin d’éviter qu’elles se fassent manger par les charognards. C
h) Les manchots empereurs (Aptenodytes forsteri) se rassemblent en groupes serrés pour partager leur chaleur corporelle afin de résister aux températures pouvant atteindre -60 °C. C
i) Le caméléon panthère (Furcifer pardalis) change de couleur pour communiquer ses humeurs aux autres caméléons. P
13 Dans chaque cas, indique par une lettre si les habitats sont menacés de façon naturelle (N) ou par des activités humaines (H).
a) En 2011, la fonte des neiges et les pluies abondantes ont fait déborder la rivière Richelieu en Montérégie. N
b) Une municipalité vient d’accepter le développement d’un quartier résidentiel près d’un marais. H
c) À la suite d’un été très chaud, beaucoup de feux de forêt sont en activité dans la province. N
d) À cause du vent et de la pluie, une partie des pesticides et des engrais étendus sur les terres agricoles se retrouvent dans les rivières avoisinantes. H
e) Le thon rouge (Thunnus maccoyii) est une espèce en voie de disparition en raison de la surpêche commerciale. H
f) Une éruption volcanique risque de détruire toute la végétation environnante. N
g) Le réchauffement climatique cause la fonte annuelle prématurée de la banquise arctique. H
14 Lis le texte suivant, puis réponds à la question.
Le mammouth laineux
Le mammouth laineux (Mammuthus primigenius) était un gros mammifère qui parcourait les régions nordiques de l’Eurasie et de l’Amérique du Nord. Son énorme corps, qui pouvait atteindre 3,5 m de haut, était parfaitement adapté à des conditions de froid intense. En eff et, ses longs poils et son épaisse couche de graisse le protégeaient bien du froid extrême.
Ses impressionnantes défenses pouvant mesurer 5 m de long et peser 84 kg lui permettaient de fouiller l’herbe et les buissons à la recherche de sa nourriture préférée. Cet herbivore, qui pouvait peser jusqu’à 6 tonnes, devait manger environ 200 kg de feuillage et d’arbustes par jour.
Le mammouth laineux a disparu de la surface de la Terre il y a environ 11 000 ans. Deux principales causes sont évoquées pour expliquer sa disparition : un réchauff ement rapide du climat, sur une période de 1000 ans, qui aurait modifié la végétation et donc l’alimentation du mammouth, et la chasse trop intensive par l’humain. Même si les scientifiques ne s’entendent pas sur la raison exacte de la disparition des mammouths, la plupart d’entre eux croient qu’il s’agit d’une combinaison de ces deux facteurs.
Le 29 mai 2013, sur l’îlot Maly Liakhovski, des scientifiques russes ont trouvé une carcasse de mammouth laineux gelée dont le sang était resté liquide. Certains scientifiques croient qu’il serait possible de cloner un mammouth et de réintroduire cette espèce sur la planète.
Selon toi, à l’aide du texte précédent et des connaissances que tu as acquises dans ce chapitre, devrait-on réintroduire le mammouth laineux ? Justifie ta réponse à l’aide des concepts abordés dans ce chapitre.
Plusieurs réponses possibles. Exemple :
Non, on ne devrait pas réintroduire le mammouth laineux, car le changement rapide de son habitat ne lui a pas permis de s’adapter : il ne serait pas plus adapté aujourd’hui qu’il y a 11 000 ans.
De plus, le mammouth serait confronté à un prédateur, l’être humain, plus redoutable de nos jours qu’à l’époque. Par conséquent, comme les deux principaux facteurs qui ont mené à son extinction n’ont pas disparu, on ne devrait pas réintroduire le mammouth.
Lis le texte suivant, puis réponds aux questions.
La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon de nuit qui, comme son nom l’indique, se réfugie sur les branches et les troncs des bouleaux. Il existe deux variétés principales de phalènes du bouleau : une plus claire, appelée typica, qui est blanche tachetée de noir, et une autre plus foncée, appelée carbonaria, essentiellement noire.
L’apparence de la typica lui procure un meilleur camouflage lorsqu’elle se pose sur un bouleau. Les oiseaux, ses principaux prédateurs, s’attaquent donc naturellement davantage à la carbonaria, qui est plus visible.
Au milieu du 19e siècle en Grande-Bretagne, moment où l’industrialisation était en plein essor, on remarqua que la carbonaria représentait désormais plus de 95 % de toutes les phalènes du bouleau dans les grandes villes et les régions avoisinantes.
C’est qu’à cette époque, les industries fonctionnaient presque exclusivement au charbon, ce qui produisait énormément de pollution atmosphérique causant, entre autres, le noircissement des arbres. La carbonaria était désormais mieux camouflée que la typica, ce qui augmentait ses chances de survie.
Cent ans plus tard, au milieu du 20e siècle, des eff orts considérables ayant été faits pour diminuer la pollution atmosphérique, les bouleaux sont revenus à leur couleur naturelle, et on observe un retour important de la typica conjointement à une diminution tout aussi importante de la carbonaria
a) De quel phénomène lié aux espèces est-il question dans le texte ?
L’adaptation physique
b) Comment peut-on en venir à cette conclusion ?
En regardant la situation de la phalène du bouleau avant, pendant et après le grand essor industriel en Grande-Bretagne.
c) Qu’y a-t-il de particulier avec le fait que le tout se produise sur une centaine d’années ?
Normalement, les adaptations physiques ou même comportementales se développent sur des milliers, voire des millions d’années.
d) Quelle leçon l’être humain devrait-il tirer de cette situation ?
Plusieurs réponses possibles. Exemple : Les activités humaines peuvent avoir une grande influence sur les espèces et leur habitat. Il faut faire attention, car ce ne sont pas toutes les espèces qui peuvent s’adapter sur une aussi courte période.
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Remplis la grille de mots entrecroisés à l’aide des énoncés suivants.
Horizontalement
1 Ensemble des conditions nécessaires au maintien d’une espèce vivante ainsi que sa position dans cet ensemble. Ceci comprend ses interactions avec les facteurs biotiques et avec les facteurs abiotiques.
2 Groupe d’individus d’une même espèce vivant au même moment en un lieu donné.
3 Les six divisions du monde des vivants : animaux, végétaux, champignons, protistes, bactéries et archées.
4 Nomenclature utilisée pour identifier les espèces.
5 Science qui traite de la classification des êtres vivants principalement selon leurs caractéristiques anatomiques et génétiques.
Verticalement
6 Milieu de vie d’une espèce, où elle trouve les conditions essentielles à sa survie.
7 Type d’adaptation consistant en une modification du comportement d’une espèce dans son habitat afin d’augmenter ses chances de survie.
8 Type d’adaptation consistant en une modification d’une partie du corps ou de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie dans son habitat.
9 Processus lent au cours duquel les caractéristiques d’une espèce subissent des modifications. Après de nombreuses générations, ce processus peut engendrer de nouvelles espèces.
10 Ensemble d’êtres vivants ayant des caractéristiques physiques communes, pouvant se reproduire et dont les descendants peuvent à leur tour se reproduire.
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