Enseignement scientifique Terminale
Durée 1h – 10 points – Thème « Une histoire du vivant »
Sujet n°ENSSCI3224
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Le Vautour chaugoun (Gyps bengalensis) est une espèce de rapaces charognards (qui consomment les carcasses d’animaux) vivant en Inde. Cette espèce est classée en danger critique d’extinction sur la liste rouge de l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature) en raison d’un déclin très rapide de ses populations depuis les années 1980.
On s’intéresse ici aux causes de ce déclin et à ses conséquences sur les sociétés indiennes.
Document 1 – Évolution de la population de vautours chaugouns en Inde au cours de la période 2000-2011
a- Nombre d’individus observés lors de comptages réguliers le long d’une même route à l’ouest du pays au cours du temps
b- Estimation de l’effectif total de la population de vautours chaugouns, entre 2000 et 2011, comparé à l’effectif de l’année 1992
Les estimations d’effectif total sont réalisées, à l’aide d’un modèle mathématique, à partir des comptages réalisés sur l’ensemble du territoire.
Les barres d’erreur représentent un intervalle de confiance à 95 %.
La courbe représente la tendance d’évolution de la population ajustée aux données de la période 2000-2011.
Le diclofénac est un médicament qui a été utilisé en Inde à partir des années 1980 pour traiter les inflammations chez les bovins (vaches, buffles). Ces animaux étant sacrés en Inde, leur viande n’est pas consommée et leurs carcasses sont laissées dans la nature pour être consommées par les charognards.
Le diclofénac est hautement toxique pour les oiseaux, des ingestions répétées entraînant des insuffisances rénales chroniques mortelles.
Source : The Population Decline of Gyps Vultures in India and Nepal Has Slowed since Veterinary Use of Diclofenac was Banned (Vibhu Prakash et al., PLOS One, 2012)
Document 2 – La rage, une maladie préoccupante pour le sous-continent indien
Le virus de la rage est un agent pathogène qui se transmet à l’être humain par contact avec la salive d’animaux infectés. Les principaux vecteurs de la rage pour l’être humain sont les chiens, responsables de 95 % des cas de transmission.
Les chiens errants ont, tout comme les bovins, un statut sacré en Inde. On estime leur population aux alentours de 25 millions d’individus.
La rage est mortelle pour l’être humain lorsqu’elle n’est pas traitée rapidement. En Inde, on estime que cette maladie cause entre 18 000 et 20 000 décès humains chaque année, majoritairement dans les populations défavorisées. Environ 30 à 60 % des cas de rage signalés concernent des enfants de moins de 15 ans.
Les risques de transmission de la rage peuvent être réduits via des campagnes de vaccination des populations humaines.
Source : d’après l’Organisation Mondiale de la Santé : https://www.who.int
Document 3 – Propagation d’agents pathogènes tels que le virus de la rage
Source : d’après https://www.mnhn.fr/fr/une-seule-sante-one-health
Le concept « One Health » (« Une Seule Santé ») repose sur le principe selon lequel la protection de la santé humaine passe par celle des animaux et de leurs interactions avec l’environnement.
1- À l’aide de l’ensemble des documents, montrer en quoi le cas des vautours chaugouns en Inde illustre le concept « One Health ».
Le déclin brutal des vautours chaugouns, dû à l’utilisation du diclofénac chez les bovins, a profondément perturbé l’équilibre écologique.
Le document 3 montre que ces vautours sont capables d’éliminer les agents pathogènes comme celui de la rage dans leur tube digestif. Leur diminution a permis aux chiens errants, attirés par les carcasses non consommées, de proliférer.
Or, ces chiens sont les principaux vecteurs de la rage, une maladie mortelle responsable de milliers de décès chaque année en Inde, notamment chez les enfants.
Ce cas illustre parfaitement le concept « One Health » (« Une Seule Santé »), qui met en lumière l’interdépendance entre la santé humaine, animale et environnementale.
2- Proposer une solution, en plus de la vaccination, qui permettrait de limiter la propagation du virus de la rage dans les populations humaines.
En plus de la vaccination, une solution efficace serait la régulation des populations de chiens errants par des campagnes de stérilisation. Cela permettrait de limiter leur prolifération et donc de réduire les risques de transmission du virus de la rage à l’humain.
Une équipe d’ornithologues cherche à estimer l’abondance d’une population de vautours chaugouns d’une région. Ils réalisent dans un premier temps la capture de 40 individus qu’ils marquent à l’aide de bagues avant de les relâcher. Ultérieurement, ils réalisent une nouvelle capture dans la même région : sur les 80 individus observés, 32 vautours présentent des bagues.
3- En utilisant les données obtenues par les ornithologues, déterminer l’abondance N de la population étudiée.
Calcul de l’abondance :
$$N=\frac{n \times M}{m}$$
avec :
- N est l’estimation de l’abondance de la population,
- M est le nombre d’individus marqués lors de la première capture
- n est le nombre total d’individus capturés lors d’une recapture
- m est le nombre d’individus marqués retrouvés dans cette recapture
$$N=\frac{n \times M}{m}$$
$$N=\frac{80 \times 40}{32}$$
$$N=100$$
4- Justifier le fait que le résultat obtenu précédemment n’est qu’une estimation.
Ce résultat est une estimation car il repose sur l’hypothèse que la population est fermée (pas de naissances, décès ou migrations) et que chaque individu a la même probabilité d’être capturé. Toute variation dans ces conditions peut fausser le calcul.
Lorsque l’on réalise une recapture dans la population de vautours, la proportion d’individus bagués présents dans cette population a 95 % de chances d’appartenir à l’intervalle suivant :
où 𝑓 est la fréquence d’individus bagués présents dans l’échantillon obtenu lors de la recapture et où 𝑛 correspond au nombre total d’individus de cet échantillon.
5- Calculer la fréquence 𝑓 de vautours bagués lors de la recapture.
La fréquence f des vautours bagués lors de la recapture se calcule avec la formule suivante :
$f=\dfrac{\text{nombre d’individus bagués lors de la recapture}}{\text{nombre total d’individus dans l’échantillon de la recapture}}$
$f=\dfrac{32}{80}$
$f=0,4$
La fréquence f est donc de 0,4.
6- Donner l’intervalle de confiance à 95 % de la proportion de vautours bagués. En déduire un intervalle du nombre de vautours présents dans la population étudiée.
$\dfrac{1}{\sqrt{n}}=\dfrac{1}{\sqrt{80}}=0,112$
$$\left[f-\frac{1}{\sqrt{n}}\ ;\ f+\frac{1}{\sqrt{n}}\right]$$
$$[0,4-0,112\ ;\ 0,4+0,112]$$
$$[0,288\ ;\ 0,512]$$
L’intervalle de confiance à 95 % de la proportion de vautours bagués est $[0,288\ ;\ 0,512]$.
$M$ est le nombre d’individus marqués lors de la première capture
Or
$f=\dfrac{\text{nombre d’individus marqués lors de la première capture}}{\text{nombre total d’individus}}$
$\text{nombre total d’individus}=\dfrac{\text{nombre d’individus marqués lors de la première capture}}{f}$
$$\text{nombre total d’individus min}=\dfrac{40}{0,512}=78$$
$$\text{nombre total d’individus max}=\dfrac{40}{0,288}=139$$
Ainsi, intervalle du nombre de vautours présents dans la population étudiée est $[78\ ;\ 139]$.