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Concours général des lycées

Sciences de la Vie et de la Terre

Session 2013

• L’usage des calculatrices est interdit pour cette épreuve. • Aucune introduction ni conclusion générale n’est attendue. • Vous répondrez aux questions posées, dans l’ordre, en indiquant clairement le numéro de la

question traitée ainsi que le numéro du document que vous analysez. • Le sujet comporte une feuille d’annexe en couleurs (document 4) qui devra être annotée et

rendue avec la copie. • Le sujet présente des compléments de connaissances et de vocabulaire signalés par des

astérisques ou exposés dans des encadrés. Ces compléments aident à l’exploitation des documents mais ne doivent pas être analysés en tant que tels.

• Le sujet comporte quatre parties, qu’il est préférable de traiter dans l’ordre proposé. • La clarté, la rigueur et la concision des propos, ainsi que l’orthographe, seront pris en compte

dans l’évaluation de la copie. Note : il est rappelé aux candidats que lorsque des barres d’erreur figurent sur un graphique, on

considère en première approche que deux valeurs sont identiques si leurs barres d’erreur se

chevauchent et différentes dans le cas contraire.

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Partie 1. Les enjeux du monde contemporain en agriculture À la suite de la seconde guerre mondiale, l’agriculture a subi plusieurs transformations

majeures dans les méthodes et l’organisation de la production. Une agriculture industrielle, standardisée, hautement productive, s’est développée au cours de ce que l’on a appelé la « révolution verte ». Cette augmentation progressive de la production agricole, soutenue par les politiques publiques comme la Politique agricole commune (PAC) dans l’Union Européenne, visait à satisfaire les besoins alimentaires de la population humaine croissante et à assurer l’autonomie alimentaire des pays producteurs. Elle s’est fondée sur l’utilisation des engrais produits selon des technologies mises au point par l’industrie chimique, sur la mécanisation et sur les améliorations génétiques basées sur de nouvelles connaissances dans ce domaine.

Depuis les années 1990, ce modèle productiviste fait l’objet de critiques en raison de ses conséquences sur l’environnement et des modifications apportées aux communautés d’espèces. L’objectif de cette partie est d’étudier quelques changements qui ont affecté les méthodes de production et les agrosystèmes depuis les années 1950, d’analyser des bases scientifiques liées aux critiques faites à ces méthodes et d’envisager les enjeux et les opportunités de l’agriculture de demain.

A. L’intensification agricole depuis les années 1950

Question 1 : À partir de l’ensemble des documents de la partie I.A, décrivez les changements de pratiques agricoles observés au cours du XXe siècle. Vous préciserez quels étaient les objectifs de ces changements de pratiques en termes de production et les conséquences sur les écosystèmes qui peuvent leur être imputées.

1. L’évolution de la production agricole Doc 1 : Variation (a) de la population humaine, (b) des surfaces cultivées en blé, (c) du rendement moyen en blé et (d) de la production de blé, entre 1961 et 2008 en France (données FAOSTAT).

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2. L’utilisation d’intrants chimiques Doc 2 : Variation de la consommation de pesticides entre 1961 et 2010 en France (données FAOSTAT).

Doc 3 : Variation de la consommation d’engrais azotés entre 1961 et 2010 en France (données FAOSTAT).

3. Les remaniements paysagers

Dans les années 1960 à 1980 en France, un grand mouvement de redistribution des terres agricoles entre exploitants voisins, le remembrement, a bouleversé les paysages agricoles traditionnels. Ces aménagements du territoire, encouragés par les politiques publiques locales, nationales et européennes (PAC), avaient pour but de rassembler les parcelles appartenant à une même exploitation afin d’éviter les exploitations dispersées et les parcelles isolées. Question 2 : Annotez les clichés du document 4 et comparez-les.

LA FEUILLE DU DOCUMENT 4 EST À RENDRE AVEC VOTRE COPIE.

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Doc 4 : Photographies aériennes de la commune de Saint-Barnabé (Bretagne) (a) en 1952 (avant le remembrement agricole) et (b) aujourd’hui (après le remembrement). Sur la photographie actuelle, la zone colorée en rouge délimite la surface de l’agglomération de Saint-Barnabé en 1952.

(b)

200 m

(a) En 1952

200 m

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B. L’évolution des communautés d’espèces sauvages des agrosystèmes

Un agrosystème est un système écologique complexe, fortement influencé par les pratiques

agricoles imposées par l’Homme. Il comprend les espèces cultivées, c’est-à-dire celles qui ont été choisies par l’Homme, semées, plantées ou élevées, et les espèces sauvages, qui correspondent à toutes les espèces non cultivées (plantes, insectes, oiseaux, petits mammifères, vers de terre, champignons, bactéries…). L’ensemble de ces espèces sauvages, extrêmement nombreuses, forme des communautés complexes. Elles sont pourtant souvent mal inconnues, malgré le rôle-clé qu’elles jouent dans le fonctionnement des agrosystèmes.

Comme dans tout écosystème, on peut également distinguer des espèces spécialistes, qui vivent préférentiellement dans un type de milieu et qui sont adaptées, suite à une longue histoire commune, aux contraintes et aux ressources propres à ce milieu (on peut ainsi définir des espèces agricoles ou urbaines par exemple, en fonction de leur habitat préférentiel). Les espèces généralistes, au contraire, sont observées dans des milieux très variés. Question 3 : En mettant en relation les documents des parties I.A et I.B, décrivez l’évolution des communautés sauvages des agrosystèmes depuis le début de l’intensification agricole. Vous proposerez une interprétation de ces changements en termes de mécanismes évolutifs. Pour le document 8 en particulier, une hypothèse explicative est attendue.

1. Les variations d’abondance des espèces agricoles Doc 5 : Variation de la densité de graines (exprimée

en nombre de graines par m2 de sol) d’espèces de

plantes sauvages dans les sols agricoles (champs de céréales) entre 1900 et 2000 en Grande-Bretagne et au Danemark. La droite représente la tendance moyenne sur la période 1900-2000.

Doc 6 : Variation d’abondance de plusieurs espèces d’oiseaux agricoles entre 1970 et 1990 en Europe (exprimée en % par rapport à 1970 pris comme référence), en fonction du rendement en céréales. Le graphique présente une méta-analyse, c’est-à-dire qu’il est réalisé à partir des résultats de plusieurs études qu’il synthétise. Chaque carré représente une espèce d’oiseau, échantillonnée lors d’une étude, ce qui permet de couvrir une large gamme d’espèces et de rendements céréaliers différents.

Années

- 25 %

- 20 %

- 15 %

- 10 %

- 5 %

- 30 %

- 35 %

- 40 %

Rendement céréalier (tonnes/ha)

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2. Les changements d’espèces dans les communautés agricoles

Doc 7 : Variations de l’abondance des oiseaux communs en France depuis 1989 (année de début du suivi exprimé en %), selon leur habitat préférentiel : forestier, urbain, agricole ou indifférent (espèces généralistes).

Doc 8 : Comparaison des communautés de plantes sauvages dans deux milieux : (a) un champ de blé cultivé traditionnellement, et (b) un champ de blé intensif. Les espèces sont listées dans l’ordre décroissant d’abondance. En souligné sont représentées les espèces spécialistes des champs cultivés. La colonne « Nutrition azotée » indique l’affinité des espèces pour l’azote du sol (+ : espèce poussant dans des sols pauvres à moyennement riches en azote ; ++ : espèce nitrophile, c’est-à-dire poussant dans des sols riches en azote ; +++ : espèce « hyper-nitrophile » poussant dans des sols très enrichis en azote).

(a) Champ de blé traditionnel (b) Champ de blé intensif

Nom scientifique Nom commun Nutrition azotée

Nom scientifique Nom commun Nutrition azotée

Anagallis arvensis

Papaver rhoeas

Sonchus asper Polygonum aviculare

Fallopia convolvulus

Chenopodium album Alopecurus myosuroides

Sinapis arvensis

Sonchus arvensis Rumex obtusifolius

Vicia sativa

Cirsium arvense Aphanes arvensis

Matricaria recutita

Veronica persica Fumaria officinalis

Rumex crispus

Persicaria maculosa Juncus bufonius

Gnaphalium uliginosum

Convolvulus arvensis Aethusa cynapium

Mouron rouge Coquelicot Laiteron épineux Renouée des oiseaux Renouée liseron Chénopode blanc Vulpin des champs Moutarde des champs Laiteron des champs Patience à feuilles obtuses Vesce cultivée Chardon des champs Alchémille des champs Matricaire camomille Véronique de Perse Fumeterre officinale Patience crépue Renouée persicaire Jonc des crapauds Gnaphale des marais Liseron des champs Petite cigüe

+ + ++ ++ + ++ ++ ++ ++ ++ + ++ + + ++ ++ ++ ++ + ++ ++ ++

Artemisia vulgaris

Elytrigia repens

Fallopia convolvulus Cirsium arvense

Chenopodium album

Urtica dioica Lactuca serriola

Armoise commune Chiendent Renouée liseron Chardon des champs Chénopode blanc Ortie dioïque Laitue scarole

++ ++ + ++ ++ +++ +

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Années

0 %

+ 10 %

+ 20 %

- 10 %

- 20 %

- 30 %

- 40 %

Généralistes Spécialistes urbains

Spécialistes forestiers Spécialistes agricoles

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Partie II : Biodiversité des sols, rhizosphère et cycles du carbone et de l’azote

La région proche des racines, appelée rhizosphère, est le siège d’intenses interactions entre les plantes et les êtres vivants du sol. Tous les nutriments absorbés y passent.

Les végétaux consacrent une grande part de leurs molécules carbonées issues de la photosynthèse aux symbiotes associés à leurs racines (comme par exemple, les champignons impliqués dans les mycorhizes1) ; une autre partie de ces molécules est émise dans le sol sous forme de sécrétions dont se nourrissent de nombreuses rhizobactéries libres dans les sols. La prolifération de ces rhizobactéries est fortement régulée par des prédateurs de la microfaune du milieu et en particulier par certains organismes unicellulaires.

La qualité des relations interspécifiques dans les sols a un impact prépondérant sur

l’architecture du réseau racinaire. De celui-ci dépend en particulier la qualité d’approvisionnement en nutriments azotés (NH4

+) et en eau de la plante. Ces mutualismes au sein de la rhizosphère, d’une importance majeure sur la production

agricole, sont donc particulièrement étudiés en agronomie dans le cadre des facteurs influençant la croissance des plantes et la composition des communautés végétales.

A. Biodiversité du sol : présentation, organisation, numération

Question 4 : À partir des documents de la partie II.A, construisez le réseau trophique d’un écosystème sol. On s’attachera particulièrement à mettre en valeur les interactions développées au niveau de la rhizosphère. Doc 9 : Biodiversité du sol – Principaux « habitants » du sol, classés par taille. La taille est indiquée par la position du rectangle contenant le nom, par rapport à l’échelle.

1 Une mycorhize est une formation symbiotique (c’est-à-dire issu d’une association physique durable au cours de la vie de deux organismes qui en tirent un bénéfice mutuel) formé par une racine et un champignon.

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Doc 10 : Rôle écologique de différentes espèces recensées dans les sols.

Caractères écologiques

Organismes ingénieurs de la chimie des sols

Organismes acteurs de la régulation biologique des sols

Organismes ingénieurs de la structuration de l’écosystème sol

Principaux organismes

Bactéries, mycètes 2 (« champignons »)

Unicellulaires eucaryotes 3 (ex : amibes), nématodes4, acariens, collemboles

Fourmis, termites, vers de terre, racines des plantes

Fonctions

Décomposition de la matière organique, minéralisation et libération d’éléments nutritifs, contrôle des nuisibles, dégradation de composés toxiques, immobilisation et rétention des nutriments dans les sols.

Régulation de dynamique de la communauté microbienne par prédation, structures des pelotes fécales, minéralisation d’éléments chimiques, régulation de la disponibilité en nutriments, transformation de la litière et décomposition de la matière organique

Création et maintien des habitats du sol ; transformation de l’état physique de matériaux d’origine biologique ou non, accumulation de matière organique, compaction / décompaction du sol, homogénéisation du sol

Régimes alimentaires

- Les bactéries du sol utilisent les composés organiques trouvés dans le sol (issu des tissus végétaux et animaux morts ou des substances émises par ces organismes de leur vivant). - Les champignons, et en particulier les champignons saprophytes, convertissent la matière organique morte en biomasse fongique, en CO2 et en petites molécules (acides organiques). Ils utilisent généralement les molécules complexes des résidus végétaux (cellulose, lignine...) qu’ils transforment en composés plus simples, assimilables par les autres organismes du sol. Comme les bactéries, les champignons sont importants pour immobiliser et retenir les nutriments dans un sol.

- Parmi les unicellulaires eucaryotes présents dans les sols, les amibes consomment principalement des bactéries. - On distingue 4 grands groupes trophiques de nématodes libres : les bactérivores (sans appendices alimentaires particuliers), les fongivores qui percent les parois cellulaires des champignons et en aspirent le contenu à l’aide d’un stylet, les prédateurs, pourvus de mandibules, consomment des unicellulaires et des nématodes et enfin, les omnivores. - Les acariens du sol montrent aussi des régimes alimentaires variés. Les acariens macrophytophages se nourrissent de feuilles en décomposition. Les acariens microphytophages consomment des bactéries, des champignons. Les acariens prédateurs se nourrissent de petits organismes comme d’autres microarthropodes5. - Les collemboles montrent une grande diversité de régimes alimentaires : bactérivores, fongivores, herbivores, prédateurs, coprophages, nécrophages : ils se nourrissent de végétaux décomposés, d’excréments, de cadavres, de micro- méso faune (nématodes, collemboles...) de champignons ou encore de bactéries.

- Les fourmis sont généralement omnivores. - Les termites consomment du bois à différents stades de décomposition ou de particules organiques présentes dans l’humus. - Les vers de terre se nourrissent de matière végétale en décomposition. - Les racines puisent dans le sol l’eau et les ions nécessaires à la croissance de l’ensemble du végétal.

Densité dans les sols

109 cellules/g de sol ; 106

espèces/g de sol ; 1,5 tonnes/ha (bactéries) 104 à 105 espèces/g de sol ; 3,5 tonnes/ha ;10m/g de sol (hyphes mycéliens)

106 /g de sol (ensemble des unicellulaires eucaryotes) 10 à 50 /g de sol (nématodes) 103 à 105 /m2 de sol (acariens) 102 à 104 /m2 de sol (collemboles)

102 à 103 / m2 de sol (fourmis) 10 à 102/m2 de sol (vers de terre)

B. Interactions trophiques et influences sur la production végétale

L’azote et le carbone sont deux éléments chimiques qui entrent dans la constitution des molécules organiques des végétaux.

Le rapport de la quantité de carbone par rapport à l’azote (rapport C/N) est constant au sein d’un végétal (l’azote en est le facteur limitant).

2 Les mycètes regroupent plusieurs espèces de « champignons ». Les suffixes « myco », « mycè », « fongi », « fungi » concernent des termes ayant trait aux champignons. 3 Les organismes eucaryotes sont des organismes pourvus d’un noyau et de nombreux compartiments intracellulaires. 4 Les nématodes sont des organismes pluricellulaires vermiformes 5 Le taxon des arthropodes regroupe des organismes à squelette externe chitineux rigide et appendices articulés tels que les insectes hexapodes, crustacés, arachnides …

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Les végétaux chlorophylliens sont capables d’intégrer et de réduire le CO2 atmosphérique en glucides via la photosynthèse. Une partie des molécules ainsi produites est sécrétée ensuite dans le sol au niveau des racines. Par ailleurs, le carbone entre en jeu, sous forme réduite, dans l’architecture moléculaire de toutes les catégories de molécules du vivant (protéines, lipides, glucides, acides nucléiques) ; au cours de la respiration cellulaire, la dégradation des molécules glucidiques est une source importante d’ATP, monnaie d’échange énergétique de la cellule, et s’accompagne d’un rejet de CO2. L’azote est, lui, impliqué dans la synthèse des protéines et des acides nucléiques. Or, les végétaux ne sont pas capables de fixer le diazote atmosphérique. Leur source en azote provient donc du sol dans lequel ils puisent des ions NH4

+ et NO3-. Ces ions sont

soit produits par des bactéries vivant en symbiose avec le végétal, soit issus de la dégradation de la matière organique morte du sol.

On cherche donc à étudier le rôle potentiel des divers organismes de la rhizosphère dans l’approvisionnement des végétaux en composés azotés, en particulier. Question 5 : À l’aide du document 11, commentez la répartition des amibes dans l’environnement de la racine de riz et proposez des hypothèses pouvant l’expliquer. Doc 11 : Répartition d’organismes unicellulaires eucaryotes – des Amibes (Acanthamoeba castellanii) – le long d’une racine latérale de riz (Oryza sativa) dans un milieu de culture (gélose d’agar-agar).

Question 6 : À partir du document 12, décrivez l’architecture du réseau racinaire en présence ou en absence d’amibes dans la rhizosphère. Proposez une estimation chiffrée de la surface racinaire dans chacun des cas en expliquant votre méthode. Quelles implications cela peut-il représenter en termes d’intensité d’approvisionnement en éléments nutritifs pour la plante ?

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Doc 12 : Effets des unicellulaires eucaryotes sur l’architecture racinaire de plants de riz (Oryza sativa). Différences d’architecture racinaire de plants de riz de 16 jours cultivés en boîte de Pétri. Le milieu de culture est de l’agar agar inoculé avec diverses communautés bactériennes du sol en absence (en haut) ou en présence (en bas) d’amibes (Acanthamoeba sp).

Question 7 : À partir du document 13, commentez les relations entre populations bactériennes et amibes prédatrices de bactéries au sein de la rhizosphère. Proposez une ou plusieurs hypothèses explicatives à vos observations. Encadré : L’hybridation in situ en fluorescence

L'hybridation in situ en fluorescence (FISH, de l'anglais Fluorescent In Situ Hybridization) est une technique de biologie moléculaire permettant de localiser des molécules ou des structures dans une cellule. Un composé fluorescent (fluorochrome) est fixé sur un anticorps capable de reconnaître de façon spécifique les molécules recherchées.

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Doc 13 : Changements dans des communautés bactériennes du sol (α-protéobactéries et eubactéries) soumises à la prédation. Les clichés sont obtenus par hybridation in situ en fluorescence, sur les surfaces d’agar-agar à proximité des racines latérales des plantes ci-dessus (doc 11) en absence (à gauche) et en présence (à droite) d’amibes.

La fluorescence rouge indique la présence d’α-protéobactéries et la fluorescence bleue, des eubactéries. Les flèches blanches désignent des kystes6 amibéens. En étudiant Arabidopsis thaliana, une plante modèle utilisée en laboratoire, on cherche à préciser l’influence des interactions au sein de la rhizosphère sur la croissance des végétaux. On s’intéresse ainsi au développement de différentes parties de l’appareil végétatif d’A. thaliana. Question 8 : À partir des documents 14 et 15, commentez les interactions réciproques entre bactéries, amibes et végétal, et leur importance dans la croissance de l’appareil végétatif. Doc 14 : Effets des bactéries et des amibes bactérivores (Acanthamoeba castellani) sur la croissance du diamètre de la rosette de feuilles (a), sur la biomasse foliaire (b) et sur la biomasse racinaire (c) chez Arabidopsis thaliana 3 jours et 6 jours après inoculation (« jai ») des sols par différentes solutions. On a représenté la moyenne de 10 échantillons par type de traitement. Les données d’un même groupe ne montrent pas de différences significatives d’après le test statistique de Tukey.

6 Un kyste amibéen est une forme de résistance et de dissémination des amibes.

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On approfondit les données précédentes par des analyses chimiques sur l’appareil végétatif d’A. thaliana. Doc 15 : Effets des bactéries et des amibes bactérivores (Acanthamoeba castellani) sur (a) la quantité de carbone, (b) la quantité d’azote et (c) le rapport C/N dans les plants d’Arabidopsis thaliana après 3 jours et 6 jours d’inoculation des sols. On a représenté la moyenne de 10 échantillons par type de traitement. Les données d’un même groupe ne montrent pas de différences significatives d’après le test statistique de Tukey.

Question 9 : À partir des documents des sous-parties II.A et II.B, construisez un schéma-bilan mettant en valeur les interactions entre racines, bactéries et amibes expliquant le bon approvisionnement des végétaux en molécules azotées nécessaires à leur croissance et à l’augmentation des rendements agricoles. (Attention, ce schéma-bilan sera à compléter avec les informations des documents de la partie II.C)

C. Interactions hormonales et génétiques au sein de l’écosystème sol L’auxine est une « hormone végétale » impliquée en particulier dans la croissance cellulaire. Cette molécule peut également être produite par certaines bactéries du sol. Question 10 : À partir des informations des documents 16 à 18, complétez le schéma-bilan précédent en montrant le rôle de l’auxine et les différents niveaux (gènes, hormones, tissus, organes…) d’interactions entre les acteurs de la rhizosphère. Doc 16 : (a) Concentration en auxine dans les racines et les parties aériennes du végétal et (b) nombre d’extrémités racinaires, lors de l’étude de la croissance de Lepidum sativum dans des conditions stériles, en présence de bactéries seules ou en présence de bactéries et d’amibes inoculées dans le sol de culture.

(a) (b)

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L’électrophorèse bidirectionnelle permet de séparer les molécules d’une solution selon leur charge et leur poids moléculaires en les faisant migrer dans deux directions différentes. On obtient ainsi le type de document suivant (document 17). Doc 17 : molécules présentes dans des extraits de jeunes plants de Pois, pour des sujets traités à l’auxine (à droite) ou non (à gauche). Les numéros désignent des molécules remarquables. Chaque tache représente une molécule ; la surface du dépôt est proportionnelle à l’abondance de la molécule.

On s’intéresse également à l’expression des gènes d’Arabidopsis thaliana en fonction des conditions biologiques de la rhizosphère. Doc 18 : Changements dans l’expression des gènes par les bactéries du sol et les amibes bactérivores (Acanthamoeba castellanii) dans les racines et les pousses d’Arabidopsis thaliana. Quatre effets ont été distingués : les gènes uniquement régulés par les bactéries, les gènes régulés uniquement par les amibes, ceux dont l’expression est influencée par les bactéries se développant en présence d’amibes et ceux dont l’expression est influencée par des bactéries dont le développement est contrebalancé par les unicellulaires eucaryotes.

Parties aériennes

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Partie III : Étude d’une interaction mutualiste dans un agrosystème : les interactions plantes-pollinisateurs

Note : Un mutualisme est une interaction à bénéfice réciproque entre deux espèces.

La pollinisation est un processus essentiel de la reproduction sexuée des plantes à fleurs et

elle nécessite bien souvent l’intervention d’un vecteur animal. De nombreuses espèces d’insectes présents dans les milieux agricoles jouent un rôle dans la pollinisation des plantes, sauvages comme cultivées. En complément des espèces d’insectes sauvages, des ruches d’abeilles domestiques Apis mellifera sont d’ailleurs élevées par les agriculteurs en bordure de parcelles afin d’améliorer la production agricole, mais ces animaux introduits sont en déclin depuis quelques années en raison de l’intensification des pratiques agricoles et de la recrudescence de parasites (exemple : l’acarien Varroa destructor) ou de prédateurs (exemple : le frelon asiatique). La question de la sauvegarde des pollinisateurs est donc depuis quelques années un enjeu crucial, pour les agriculteurs comme pour les personnes attachées à la protection de la nature.

A. L’importance des pollinisateurs pour les espèces de plantes cultivées Question 11 : Commentez le document 19 en envisageant quelles seraient les conséquences d’un déclin des pollinisateurs sur le régime nutritionnel des êtres humains. Doc 19 : Dépendance vis-à-vis des pollinisateurs pour les 124 principales espèces de plantes cultivées pour l’alimentation humaine dans le monde.

Question 12 : D’après l’ensemble des documents de la partie III.A, quelles sont les conditions pour assurer une pollinisation efficace des plantes cultivées ? Doc 20 : Comparaison de paramètres liés à la qualité de la reproduction sexuée, dans une culture de pastèques avec et sans abeilles.

Traitement Nombre de fleurs femelles / m2

Nombre de fruits / m2

Nombre de fruits arrivant à maturité / m2

Poids des fruits matures (kg)

Quantité de graines (g/m2)

Présence de

pollinisateurs 52,54 30,07 8,56 1,386 243,79

Absence de

pollinisateurs 53,54 0,00 0,00 0,000 0,00

28 28a

28 87b

Production accrue en présence de pollinisateurs

Pas d’impact de la pollinisation animale sur la production

Pas de données

Nom

bre d’espèces de plantes cultivées

Produ

ction agricole en 2004

(million

s de to

nnes)

28

Principales espèces représentées : a la plupart des céréales et la canne à sucre b la plupart des fruits et « légumes »

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Doc 21 : Nombre de grains de pollen déposés sur une fleur de pastèque en fonction du nombre d’espèces d’abeilles sauvages visitant la fleur (autres que l’abeille domestique Apis mellifera). Les espèces de pollinisateurs sont représentées par un numéro et sont classées par ordre d’importance décroissante pour la pollinisation de la pastèque. La ligne grise représente le nombre minimal de grains de pollen requis pour produire un fruit commercialisable. Le point noté A correspond à une pollinisation par Apis mellifera seule.

B. Les populations de pollinisateurs dans les paysages agricoles actuels Question 13 : Présentez sous forme d’un schéma l’impact des pratiques culturales sur les populations sauvages de pollinisateurs (en prenant l’exemple des bourdons) et les conséquences sur la production agricole. Doc 22 : Variation (a) du nombre d’espèces sauvages de bourdons (Hyménoptères) et (b) de leur abondance, en fonction de l’intensité des pratiques agricoles (barres blanches : agriculture biologique, ou barres grises : agriculture intensive conventionnelle), et du paysage (traditionnel ou intensif). Les barres d’erreurs représentent l’erreur standard.

(a) (b)

Traditionnel Intensif Paysage

Traditionnel Intensif Paysage

Nom

bre

d’es

pèce

s

Abo

ndan

ce

Nom

bre de grains de pollen déposés par fleur et par jour

A

Espèces de pollinisateurs

Nom des espèces : 1 : Halictus tripartitus 2 : Bombus californicus 3 : Peponapis pruinosa 4 : Bombus vosnesenskii 5 : Melissodes lupina, robustior, stearnsi, ou tepida timberlakei 6 : Halictus farinosus 7 : Lasioglossum (Evylaeus) spp. 8 : Lasioglossum (Dialictus) spp. 9 : Halictus ligatus 10 : Lasioglossum mellipes ou titusi 11 : Hylaeus rudebeckiae, stevensi, or conspicuus 12 : Agapostemon texanus. A : Apis mellifera

16

C. Les origines de l’interaction plantes-pollinisateurs Question 14 : En mettant en relation les documents de la partie III.C, proposez une hypothèse expliquant la mise en place du mutualisme plantes-pollinisateurs au cours du temps. Doc 23 : Variation du nombre d’espèces de plantes à fleurs (Angiospermes) et du nombre de familles d’espèces d’insectes au cours des temps géologiques depuis le Barrémien (Crétacé inférieur) jusqu’à l’Oligocène.

Doc 24 : Variation du nombre d’espèces dans quelques familles d’insectes au cours des temps géologiques (la largeur des groupes est proportionnelle au nombre d’espèces dans la famille). Les principaux groupes d’insectes impliqués dans la pollinisation des plantes à fleurs sont, dans l’ordre décroissant : les Hyménoptères (ex : abeilles), les Lépidoptères (papillons), les Diptères (mouches) et les Coléoptères (ex : scarabées, coccinelles).

6

5a

4

3

1

2

- Actuel

- - 65 MA

- - 135 MA

5b - - 96 MA

- - 203 MA

- - 250 MA

- - 295 MA

- - 355 MA

Coléoptères Neuroptères Strepsiptères Mégaloptères

Raphidioidés

Nom

bre

de ta

xons

espèces d’Angiospermes

familles d’insectes

Crétacé inférieur

Crétacé supérieur

Cénozoïque

17

Périodes géologiques : 1 : Carbonifère ; 2 : Permien ; 3 : Trias ; 4 : Jurassique : 5a : Crétacé inférieur ; 5b : Crétacé supérieur ; 6 : Cénozoïque. (MA : millions d’années)

Partie IV : La biodiversité et ses enjeux Question 15 : Après avoir défini de la biodiversité, vous expliquerez son origine. Puis vous préciserez son importance pour le fonctionnement des écosystèmes et ses intérêts pour l’espèce humaine. Pour finir, vous envisagerez les rôles que les humains peuvent jouer envers la biodiversité. Votre exposé synthétique, d’une ou deux pages maximum, nécessairement limité à l’essentiel, sera

organisé et logiquement articulé, mais il ne comportera ni introduction, ni conclusion générale. La

clarté, la précision et la concision des propos seront prises en compte dans l’évaluation.

6

5a

4

3

1

2

- Actuel

- - 65 MA

- - 135 MA

5b - - 96 MA

- - 203 MA

- - 250 MA

- - 295 MA

- - 355 MA

Diptères Hyménoptères Lépidoptères Trichoptères

Siphonoptères Mécoptères

Paratrichoptères

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Sources bibliographiques : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/1334765353490/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=HG

Robinson R.A. & Sutherland W.J. (2002). Post-war changes in arable farming and biodiversity in Great Britain. Journal of Applied Ecology, 39, 157-176.

Donald P.F., Green R.E. & Heath M.F. (2001). Agricultural intensification and the collapse of Europe's farmland bird populations. Proceedings of the Royal Society of London Series B- Biological Sciences, 268.

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