Enseignement scientifique Terminale
Durée 1h – 10 points – Thème « Une histoire du vivant »
Sujet n°ENSSCI3206
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L’objectif de cet exercice est de s’intéresser aux actions humaines entreprises pour la sauvegarde d’une espèce : le crapaud sonneur à ventre jaune.
Document 1 – le crapaud sonneur à ventre jaune, une espèce en danger
Photo de l’aspect général du sonneur jaune
Photo de la face ventrale
Le crapaud sonneur à ventre jaune, Bombina variegata, est une espèce qui fait partie des espèces vulnérables et menacées. Elle fait l’objet d’une protection en France.
Ce crapaud de 3,5 à 5,5 cm de long tient son nom de sa face ventrale jaune tachetée de noir, qui contraste avec sa face dorsale marron-grisâtre.
Les mares et les flaques d’eau en forêt constituent l’habitat naturel de cette espèce. Ces lieux sont menacés par l’industrialisation mais aussi par l’agriculture.
La maturité sexuelle du crapaud sonneur à ventre jaune est atteinte au bout de 3 ou 4 ans. Ce crapaud utilise plusieurs mares pour se reproduire accrochant quelques œufs de façon regroupée ou isolée aux plantes aquatiques. Après éclosion des œufs, les têtards se métamorphosent en 34 à 130 jours.
Source : d’après Wikipédia
Des biologistes veulent estimer l’abondance d’une population isolée de sonneurs à ventre jaune dans la forêt domaniale de Darney en Lorraine. Pour cela, ils utilisent la méthode CMR (capture, marquage, recapture) qui permet d’estimer l’abondance d’une population. Ils ont ainsi capturé, marqué puis relâché 548 sonneurs à ventre jaune. Une deuxième capture de sonneurs à ventre jaune a été effectuée quelques mois plus tard : 554 ont été capturés dont 133 qui avaient été marqués lors de la première capture.
Document 2 – le crapaud sonneur à ventre jaune, une espèce suivie
Photos de motifs ventraux du même individu à des stades différents
De gauche à droite : juvénile, subadulte, adulte (apte à se reproduire)
Le marquage peut être un marquage de groupe (un point de couleur par exemple pour chaque individu capturé lors d’une session donnée), mais on utilise de préférence le marquage individuel, car il permet d’obtenir beaucoup plus d’informations. Chez le crapaud sonneur, on identifie facilement les individus grâce à leur motif ventral unique. Ce motif de coloration est en effet propre à chaque individu et stable dans le temps (hormis pour les stades les plus jeunes).
Source : d’après Synthèse de la méthode de suivi de population par C.M.R. appliquée au Sonneur à ventre jaune, ONF-MEDDE, 2016
1- Présenter les principes de la méthode CMR (capture, marquage, recapture).
La méthode « capture-marquage-recapture » désigne une méthode statistique pour estimer la taille d’une population animale.
Une partie de la population que l’on estime représentative est capturée, marquée et relâchée à l’endroit précis de leur capture le plus rapidement possible afin de limiter le stress.
Lors d’une deuxième session, une autre partie est capturée et le nombre d’individus marqués dans l’échantillon est compté. Le nombre d’individus marqués dans le second échantillon étant proportionnel au nombre d’individus marqués dans la population totale, une estimation de la taille de la population totale peut être obtenue.
Elle permet aussi d’obtenir d’autres paramètres démographiques tels que la natalité, la mortalité ou le taux de survie.
La méthode CMR présente un certain nombre de limites, liées d’une part à son principe même, et d’autre part à des questions statistiques concernant la représentativité des échantillons.
2- Expliquer comment les naissances/décès d’une part et les migrations d’individus entre la capture et la recapture peuvent fausser l’estimation de l’effectif de la population.
Les naissances et les décès entre la capture et la recapture modifient le nombre total d’individus, faussant ainsi l’estimation.
Les migrations (arrivées ou départs d’individus) peuvent changer la composition de la population. Si des individus marqués quittent la zone ou si de nouveaux non marqués arrivent, le rapport entre individus marqués et non marqués ne reflète plus fidèlement la réalité, rendant l’estimation moins fiable.
3- Donner la fréquence 𝑓 de la population marquée rapportée à l’échantillon des 𝑛 = 554 individus recapturés. En déduire une première estimation de l’abondance de la population de sonneurs à ventre jaune dans la zone d’étude.
La fréquence f de la population marquée rapportée à l’échantillon des 554 individus recapturés est de :
$$\frac{133}{554}=0,24$$
Lors d’une première capture, des individus capturés (M) sont marqués puis replacés dans la population d’origine constituée de N individus. En faisant ensuite un échantillonnage, on recapture un nombre C d’individus dont certains possèdent le marquage : ce sont les individus R.
Si on suppose que la proportion d’individus marqués dans la population totale et dans la population recapturée est conservée, N peut être estimé à partir de M, C et R en utilisant la quatrième proportionnel :
$$N=\frac{C \times M}{R}$$
$$N=\frac{554 \times 548}{133}$$
$$N=2\ 282$$
Remarque : on peut estimer l’abondance de la population totale en utilisant la formule N = M/f, où N est l’abondance
$$N=\frac{M}{f}$$
$$N=\frac{548}{0,24}=2283$$
4- Pour tenir compte de la fluctuation d’échantillonnage, on considère, avec un indice de confiance de 95 %, que la proportion de la population marquée rapportée à la population totale de sonneurs à ventre jaune se situe dans l’intervalle :
Déterminer dans ces conditions un encadrement de l’abondance de la population de sonneurs à ventre jaune.
Intervalle
$$\left[f-\frac{1}{\sqrt{n}};f+\frac{1}{\sqrt{n}}\right]$$
$$\left[0,24-\frac{1}{\sqrt{554}};0,24+\frac{1}{\sqrt{554}}\right]$$
$$[0,20;0,28]$$
L’abondance :
$$N=\frac{M}{f}$$
$$N_1=\frac{M}{f_1}$$
$$N_1=\frac{548}{0,20}$$
$$N_1=2740$$
$$N_2=\frac{M}{f_2}$$
$$N_2=\frac{548}{0,28}$$
$$N_2=1957$$
L’abondance de la population de sonneurs à ventre jaune est comprise entre 1957 et 2283.
5- À partir de vos connaissances et des documents, formuler des hypothèses sur les causes possibles de la baisse d’abondance de ce crapaud en argumentant.
Les causes de la baisse d’abondance du crapaud sonneur à ventre jaune peuvent être multiples :
- La destruction ou la modification de l’habitat naturel de l’espèce, en particulier les zones humides où le crapaud se reproduit ;
- La fragmentation des populations, qui réduit la diversité génétique et augmente la vulnérabilité de l’espèce aux maladies ou aux événements climatiques extrêmes ;
- La pollution de l’eau, qui peut affecter la qualité de l’eau dans les zones de reproduction et causer des malformations chez les têtards ;
- Le changement climatique, qui peut modifier les conditions de l’habitat et les périodes de reproduction ;
- La maturité sexuelle tardive (au bout de 3 ou 4 ans.) ;
- La métamorphose des têtards (34 à 130 jours) est longue.
Document 3 – le crapaud sonneur à ventre jaune, mesures relatives à sa conservation
Afin de travailler à la conservation du sonneur à ventre jaune (Bombina variegata) dont le statut est critique en Normandie, l’union régionale des centres permanents d’initiatives pour l’environnement de Normandie propose la mise en place d’un élevage conservatoire de cinq années (2018-2023) permettant, d’une part, de protéger un groupe d’individus d’éventuelles menaces pouvant affecter le site de prélèvement et, d’autre part, d’optimiser la reproduction des géniteurs afin de tenter la réintroduction dans deux sites restaurés dans le département de l’Eure.
L’élevage conservatoire s’articule en 3 étapes :
1- Prélèvement d’un groupe de 20 adultes du site de l’Eure ; élevage et reproduction en conditions contrôlées. Le nombre de spécimens prélevés permet de garantir la diversité génétique de la population d’origine.
2- Libération de 10 % des individus issus de la reproduction de ce groupe dans la population d’origine.
3- Réintroduction de l’espèce (au minimum 2000 adultes et 2500 juvéniles) sur deux sites favorables identifiés afin de tenter de restaurer une population stable.
Source : d’après www.normandie.developpement-durable.gouv.fr/ur-cpie-sonneur-a-ventre-jaune-27-derogation-a2589.html
L’État, à travers le ministère de la transition écologique, cherche à élaborer un plan national d’action pour la protection du crapaud sonneur à ventre jaune.
6- Proposer différentes mesures permettant d’éviter l’extinction de cette espèce, en se basant sur les documents 1 à 3, ainsi que sur vos connaissances. Argumenter les réponses.
Plusieurs mesures peuvent être proposées pour protéger le crapaud sonneur à ventre jaune :
- Protéger et restaurer les zones l’habitat naturel de l’espèce ;
- Sensibiliser le public : informer le public sur la biologie et l’importance des crapauds sonneurs à ventre jaune, ainsi que sur les menaces auxquelles ils sont confrontés.
- Élever des individus en captivité pour optimiser la reproduction des géniteurs afin de tenter la réintroduction de la population dans la nature