Tout le monde est pas mal au courant que les animaux ont pour but ultime de survivre et d’avoir une descendance saine et en santé. Les animaux (et les plantes) sont ultra adaptés à leur milieu pour être le plus efficace possible. Mais… dans ce cas, pourquoi des animaux, comme le paon, les oiseaux du paradis ou le cardinal rouge, ont des attraits flamboyants, qui pourraient les ralentir ou leur nuire pour se camoufler? Est-ce que l’évolution est déréglée? Nah. Tout ça, c’est l’effet de la sélection sexuelle.

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Le tiroir spécial

La sélection sexuelle, c’est l’avantage qu’un individu a sur un autre en ce qui concerne la reproduction. Et dans la nature, tous les moyens sont bons. Ce type de compétition intraspécifique (à l’intérieur même de l'espèce) oblige en quelques sortes des individus, souvent les mâles, à des efforts extrêmes pour accéder (si on peut dire ça comme ça) à la reproduction. Ils ont toujours en tête la pérennité de leurs gènes, comme on te l’explique ici. Ce qui est complètement fou, c’est que chez certaines espèces, cette compétition a fait naître des caractères qui apparemment ne favorisent pas la survie de l’individu. Cela va donc à l’encontre de ce qu’est le sélection naturelle. Darwin l’a dit : « La sélection naturelle ne dépend pas de la lutte pour l’existence, mais de la lutte entre mâles pour la possession de femelles. » Bon… si on met ça au goût du jour, il voulait dire que lorsqu’un animal développe un trait pour survivre (comme des griffes pour creuser et chercher de la nourriture), on parle de sélection naturelle. Toutefois, si un trait offre à l’animal un avantage par rapport à un rival sexuel, on parlera de sélection sexuelle.*

On peut dire que la sélection sexuelle, c’est le petit tiroir « spécial » dans la grande commode de l’évolution.

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Un double mécanisme

Il existe deux mécanismes principaux dans la sélection sexuelle : le choix du partenaire et la compétition pour les partenaires. Bien que les mâles peuvent être difficiles et que les femelles sont compétitives, ce sont généralement ces dernières qui sont plus difficiles et les mâles plus compétitifs. Le choix du partenaire est donc en réalité le choix de LA partenaire. Ainsi, la compétition se vit entre les messieurs. On ressent alors plus souvent les effets de la sélection sexuelle chez les mâles, puisque les femelles sont davantage observatrices. Elles considèrent dans leur choix des détails comme une bonne condition physique chez leur partenaire, pour que leur progéniture mâle hérite du trait et que leur progéniture femelle hérite de la tendance à prêter attention à ce trait.

Le choix de la femelle devra se faire en fonction des signaux honnêtes (c’est le nom qu’on leur donne) que les mâles leur démontrent. Ces signaux sont des caractères dont le maintien demande beaucoup d’énergie. Des ornements colorés, comme chez le canard branchu ou certains pics, des caractères physiques comme la queue du paon ou les bois des cerfs, sont des exemples de dimorphisme sexuel considérés comme des traits de sélection sexuelle.

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Les signaux honnêtes ne sont pas que physiques : beaucoup de comportements sont considérés par les femelles quand vient le temps de faire son choix. On appelle ces comportements, les parades nuptiales. Les grenouilles chantent et les caribous brament. Certains poissons mâles, comme l'épinoche, dansent. Dans le groupe des danseurs, on inclut les flamands roses qui font ça en gang, les araignées sauteuses qui sont synchonisées, les couples de fous de Bassan, les éperviers bruns au vol acrobatique, et bien d’autres. Les combats entre mâles, pour protéger un territoire ou un harem de femelles, sont aussi des signaux honnêtes, comme pour les ours, les hippos et les carouges à épaulettes. Des mâles vont même jusqu’à donner des cadeaux aux femelles; c’est le cas chez des insectes comme les mouches Empididae. Encore plus extrême, un oiseau comme le jardinier construit une arche de paille pour la femelle et il la décore de morceaux colorés. Comme quoi, les animaux ne sont pas à court d’idées quand vient le temps de séduire!

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Bien qu’on comprenne assez bien les subtilités de la sélection sexuelle dans le monde animal, il reste que certains petits détails demeurent mystérieux, comme la préférence des femelles et les coûts (les conséquences) associés à ces préférences. Pourquoi ces préférences existent-elles?

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NOTES

* En d’autres mots, on pourrait dire que la sélection naturelle est due à la variance de composantes de la condition physique et que la sélection sexuelle découle des différences de réussite de l’accouplement.

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Par Anne-Frédérique, éducatrice-naturaliste

Sources images : Andrea Lawardi, Christian Fritschi, Pixabay

Spécial Journée internationale de la biodiversité

Cette semaine, pour célébrer la biodiversité dans le monde, on te fait un petit spécial sur les théories qui entourent le grand concept de la biodiversité. C’est une chose complexe (avec toutes ses composantes : les espèces, les écosystèmes, les fonctions et le reste). On sait que ces composantes interagissent ensemble et que ces relations s’insèrent aussi dans le principe de biodiversité. Ça devient alors un entremêlement de composantes qui créent le vivant et qui construisent la nature.

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Une des composantes principales de la biodiversité est la diversité des gènes : dans une espèce ou dans une population, certains gènes permettront aux organismes d’être mieux adaptés à leur environnement. Avec les générations, certains traits avantageux sont transmis pour favoriser la survie ou le succès des individus. C’est l’évolution.

Dans une population, les gènes se diversifient de différentes manières, mais principalement par la reproduction sexuée*. C’est pourquoi le succès reproducteur est si important. Le principal avantage d’avoir une diversité génétique intéressante au sein d’une population, c’est de maximiser l’adaptation au changement et du même coup, la bonne vieille résilience. Imagine que dans une population de bélugas, une maladie s’installe. Si tous les bélugas possèdent exactement le même profil génétique, on va assister à la fin de cette population. Par contre, si certains ont des gènes pour lutter contre la maladie, la population pourra probablement passer au travers. Ces bons gènes seront transmis aux futures générations.

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La diversité génétique est tout aussi importante que celle des espèces ou des écosystèmes parce qu’elle est en quelque sorte nécessaire pour maintenir la diversité des espèces. Comme dans l’exemple des bélugas, une pauvre diversité des gènes peut conduire à une diminution générale de la diversité et donc, à une plus grande vulnérabilité des écosystèmes.

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Les limites

Cette diversité-là n’est pas à l’abri d’une diminution. D’abord, l’amplification de l’endogamie peut faire diminuer la résilience. On t’explique. L’endogamie, c’est quand les partenaires de reproduction sont toujours choisis à l’intérieur des mêmes limites (des limites géographiques, mais aussi des limites de groupe ou de populations morcelées). Vite de même, ça l’air normal (on fait ça nous, les humains…), mais quand cette endogamie est aggravée par la fragmentation des habitats, par exemple, et que les bassins génétiques diminuent de plus en plus, la diversité des gènes n’est pas du tout avantagée.

Ensuite, aucune population n’est à l’abri des goulots d’étranglement. Non, il n’y a pas de tueur en série qui rôde autour de la biodiversité… On parle ici de diminution drastique d’une population, suite à une catastrophe ou une épidémie. Si on jumelle à ça le hasard qui vient agir sur la rencontre des cellules mâles et femelles et qui modifie de manière imprévisible la génétique, on a ce qu’on appelle la dérive génétique. Parce que le brassage génétique est plus souvent qu’autrement aléatoire, on ne peut pas avoir le résultat le plus satisfaisant à tous les coups.

Puis, la sélection naturelle, elle-même, met son nez dans les gènes, de bonnes et de moins bonnes manières. On ajoute ensuite, la chasse, l’agriculture, le clonage et une tonne d’autres activités humaines (dont l'apiculture) qui viennent dérégler la diversité naturelle des gènes.

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Que ce soit les plantes, les animaux, les virus ou les champignons, la diversité des gènes est essentielle pour maintenir les populations en santé et pas seulement l’espace de quelques années, mais sur des générations. En prenant soin des gènes à l’intérieur des espèces, on assure une certaine pérennité (dans la limite du hasard de la génétique) pour le vivant, en même temps que de favoriser la résilience biologique! Une pierre, deux coups.  

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NOTE

* Techniquement, par la reproduction sexuée, les chromosomes (des brindilles d’ADN) contenus dans les cellules sont séparés de manière égale lors de la méiose. C’est cette action qui crée la variété génétique.  

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Sources images : Land Between the Lakes KY/TN

Spécial Journée internationale de la biodiversité

On célèbre la nature dans le cadre de la Journée internationale de la biodiversité. En rassemblant la diversité des espèces, des écosystèmes et des gènes, il est clair que la biodiversité est complexe. Le dernier morceau de « bio-casse-tête », qui agit comme un liant pour toutes ses composantes, est la diversité fonctionnelle.

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On appelle « fonction » les traits des individus qui affectent leur performance dans leur milieu et leurs actions sur ce même environnement. En gros, c’est leur impact. Le trait peut être une réponse à un facteur extérieur, comme la présence d’épines sur une plante pour limiter le broutage ou la forme de l'aile d’un oiseau. Le trait peut aussi avoir un effet sur l’environnement, comme le développement plus ou moins vertical du système racinaire d’un arbre qui pourrait limiter l’érosion du sol.

Pour maximiser le concept, on regroupe les organismes qui ont le même type de fonction ensemble et on appelle le tout des groupes fonctionnels. Ces unités deviennent des outils simples et efficaces pour optimiser la diversité. Disons qu’une ville décide de faire une plantation d’arbres et que les dirigeants veulent une belle biodiversité. Les espèces choisies vont être différentes, évidemment, mais on va aussi essayer de planter des espèces de différents groupes fonctionnels.

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Dans cet exemple, les différents groupes fonctionnels (1, 2 et 3) ont des systèmes racinaires qui se complètent. On suppose qu’en utilisant des espèces de différents groupes, il y aura moins d’érosion dans ce milieu que si seulement des arbres du groupe 2 étaient présents.

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Pour ne pas faire de jaloux, les écosystèmes aussi ont des fonctions écologiques. Ce sont généralement les actions (ou plutôt les interactions) de ses composantes (vivantes et non-vivantes) qui les assurent. La rétention de l’eau dans le sol, la décomposition de la matière organique, la création d’habitats, la présence de ressources, la prédation, sont tous des exemples de fonctions dans les écosystèmes. C’est à partir de ces fonctions qu’on tire les services écosystémiques comme la régulation de l’érosion, la qualité des sols, la régulation des parasites ou des maladies et la conservation de la biodiversité.

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Ce qu’il faut comprendre ici c’est que non seulement on a besoin d’une diversité notable des choses tangibles (des plantes, des animaux, des éléments abiotiques) mais aussi une diversité des lieux que ces choses créent lorsqu’elles interagissent (les écosystèmes, les habitats) et finalement d’une diversité de résultats de ces interactions, ce qu’on appelle les fonctions. Ouf! On te l’a dit la biodiversité, c’est complexe!

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Sources images : Pixabay, GUEPE

Le 22 mars, ce sera la Journée mondiale de l’eau. On te parle donc de milliers de litres d’eau projetés dans les airs à une vitesse folle, parfois à quelques 30 mètres. Non, on ne parle pas du Village Vacances Valcartier, mais bien des bouillants et fulgurants geysers.

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Un geyser, c'est quoi?

Un geyser, c’est une trappe de ventilation à la surface de la Terre qui crache de l’eau chaude et de la vapeur quand ça lui tente. Certains geysers sont réglés au quart de tour comme Old Faithful, à Yellowstone, qui entre en éruption à toutes les heures. Par contre, un geyser peut rester dormant pendant des années avant d’exploser comme Steamboat.

Les geysers sont des formations géologiques rares : des conditions super précises sont nécessaires pour qu’ils se créent. Une couche de roches poreuses (comme des roches volcaniques) très friables doit recouvrir de la roche chauffée par le magma. On doit aussi avoir un ou des réservoirs d’eau souterrains qui sont généralement des anciennes chambres magmatiques* et une craque jusqu’à la surface. Avec tout ça, on aura droit à de bien belles éruptions d’eau!

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Le cycle éruptif ou comment ça marche?

L’eau s’infiltre dans le sol à travers la roche poreuse et elle remplie les chambres vides et la cheminée. La colonne d’eau crée une très grande pression dans les réservoirs, ce qui a pour effet d’augmenter la température d’ébullition de l’eau.** De là, avec la chaleur de la roche avoisinante, l’eau devient super méga chaude. Pendant ce temps-là, dans le haut de la colonne (près de la surface), il y a moins de pression : l’eau bouille à une température « normale » et s’évapore. Ce mouvement de l’eau réduit d’un coup la pression dans les réservoirs, abaissant la température d’ébullition et l’eau qui s’y trouve commence à bouillir en fou. Toute la vapeur que ça crée pousse l’eau à l’extérieur des conduits et boom! On a une belle explosion d’eau méga super chaude.

Ce vidéo de Old Faithful est un excellent exemple du cycle éruptif des geysers.

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Malheureusement, c’est assez rare, alors ne cherche pas de geysers dans ta cour. On peut voir leurs explosions seulement dans des zones où il y a une activité volcanique « récente » et où le sol présente des conditions très spécifiques. Ici, au Québec, on est pas connu pour avoir le sous-sol tellement chaud (tu te souviens du pergélisol?). La plupart des quelques 1000 geysers du monde se trouvent dans cinq pays : États-Unis, Russie, Chili, Nouvelle-Zélande et l’Islande. Ces phénomènes paravolcaniques sont souvent accompagnée de sources chaudes colorées. Ce sont des tapis de bactéries (en anglais : bacteria mat) vivant dans l’eau bouillante et pleine de souffre qui leur donnent leur couleur. Alors, même dans l’eau méga chaude, des organismes vivants peuvent y trouver leur compte!

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NOTES

* Une chambre magmatique, c’est un réservoir qui se crée sous terre dans lequel se ramasse du magma. C’est généralement de ces chambres que les volcans naissent.

** Comme dans un Presto; imagine que le geyser c’est un chaudron pour cuire les légumes à la vapeur. Le couvercle pressurisé permet de d’augmenter la température d’ébullition, donc de réduire le temps de cuisson. Ce qui nous intéresse nous, c’est que la pression qui est créée par le couvercle pousse sur l’eau, ce qui lui donne de l’énergie (de la chaleur) pour créer la vapeur.

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Par Anne-Frédérique, éduactrice-naturaliste

Sources images : GUEPE, Anne F. Préaux

Pas mal tout le monde sait que pour faire pousser une plante, tu dois lui donner de l’eau, de la lumière et de l’amour. Mais comment font les végétaux pour utiliser ces ingrédients et se nourrir? Avec des phénomènes chimiques qu’on appelle la photosynthèse et la respiration cellulaire.

De façon générale, les plantes sont à la base de la chaîne alimentaire : ce sont les producteurs primaires. Ce sont les premières à produire de la nourriture dans les écosystèmes et elles le font toutes seules. Ce sont des autotrophes (auto- : « soi-même », -trophe : « nourriture »). Une plante, ça ne se déplace pas pour trouver sa bouffe, sauf peut-être, ses feuilles qui se tournent pour maximiser leur contact avec les rayons du soleil. Tous les processus chimiques pour nourrir les cellules végétales se trouvent dans les feuilles et les autres organes des plantes.

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Photosynthèse

D’abord, les chloroplastes – une structure des feuilles dans lesquelles se trouve aussi la chlorophylle – absorbent l’énergie lumineuse du soleil dans les feuilles. Ensuite, les stomates – des petits trous dans les feuilles – absorbent le gaz carbonique de l’air. Avec l’eau qui arrive des racines, la plante gère ensuite une foule de processus chimiques qui transformeront tout ça en oxygène et en glucides (comme le glucose : du sucre!). Ces processus chimiques produisent de l’oxygène qui retourne dans l’air ambiant en sortant par les stomates et les glucides prennent l’autoroute de la sève pour être utilisés par la plante pendant d’une autre étape : la respiration cellulaire.

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La respiration cellulaire

La respiration cellulaire, c’est lorsque la plante « mange », quand elle utilise le sucre qu’elle a produit. C’est une réaction de combustion parce que c’est là que l’énergie produite par la plante est utilisée. La plante, brûle carrément de l’énergie. Cette étape se déroule dans des cellules qui ne font pas de photosynthèse. Comme dans toutes réactions de combustion ou de respiration, la plante produit elle aussi un peu d’eau et de gaz carbonique. Mais surtout, elle produit de l’énergie plus facilement utilisable par ces cellules, pour sa survie. La respiration cellulaire se déroule surtout quand la plante est dans le noir, donc la nuit!

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La photosynthèse et la respiration cellulaire produisent pas mal plus d’énergie que la plante en a besoin. Pour ne pas perdre cette énergie, la plante produit entre autres des graines, des fruits ou des tubercules. Et là toi, tu manges des fruits, des graines et des tubercules pour te donner de l’énergie… Tu es donc un consommateur primaire : t’es le premier à manger ceux qui ont été les premiers à produire la nourriture dans la chaîne alimentaire!

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Sources images : Hans Braxmeier, Hans Braxmeier