Vidéo de la leçon: La reproduction comme un processus de vie Biologie

Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre l’importance de la reproduction pour les organismes et quand elle se produit dans un cycle de vie. Nous décrirons deux stratégies de reproduction différentes, accompagnées d’exemples pertinents venant de différents organismes vivants. Ces stratégies de reproduction vont des organismes à courte durée de vie, qui ont tendance à produire un grand nombre de descendants de petite taille, comme cette souris, aux organismes qui vivent plus longtemps et investissent beaucoup d’énergie pour produire moins de descendants mais de meilleure qualité, comme nous les humains.

Chaque organisme vivant, qu’il s’agisse d’une minuscule bactérie ou d’une énorme baleine bleue, effectue plusieurs processus biologiques essentiels et communs à tous les êtres vivants. Nous pouvons nous souvenir de ces processus à l’aide d’un outil mnémotechnique tel que MR SCREN. M signifie mouvement, autrement dit comment les êtres vivants se déplacent, que ce soit rapidement comme un guépard ou très lentement comme une plante. Le premier R signifie respiration, autrement dit comment les organismes libèrent de l’énergie. Le S signifie que tous les êtres vivants sont sensibles à leur environnement. Le C représente la croissance, le deuxième R la reproduction, le E l’excrétion, autrement dit comment les êtres vivants éliminent les déchets de leur corps, et le N la nutrition, autrement dit comment les organismes se nourrissent d’une façon ou d’une autre pour survivre.

Bien que la plupart de ces processus soient absolument essentiels à la survie des organismes vivants, les individus ne se reproduisent pas tous. La reproduction est le processus par lequel un organisme transmet son matériel génétique à la génération suivante à travers sa progéniture. Les organismes vivants donnent naissance à une progéniture, parfois appelée collectivement les descendants ou les petits d’un organisme. Mais si la reproduction n’est pas essentielle à la survie d’un individu, pourquoi les organismes doivent-ils se reproduire? La reproduction assure la continuité d’une espèce à l’échelle de la population, car une espèce disparaîtra si tous ses membres meurent avant d’avoir pu se reproduire.

Voyons ce que cela signifie grâce à un exemple. Voici un rhinocéros de Sumatra. En 2020, on estimait qu’il ne restait que 80 de ces rhinocéros sur Terre, ce qui les rend vulnérables à l’extinction. La plupart des scientifiques pensent que la fragmentation ou la division des habitats des rhinocéros pour, par exemple, construire des routes, signifie que les rhinocéros survivants ont peu de chances de rencontrer un partenaire et donc encore moins de chances de produire une progéniture. Si les quelques membres restants de l’espèce ne se reproduisent pas, le rhinocéros de Sumatra pourrait disparaître d’ici quelques années.

Maintenant que nous savons pourquoi la reproduction est si importante pour la survie des espèces, découvrons-en plus sur le processus en lui-même. Une question à laquelle nous devons répondre est: quand la reproduction a-t-elle lieu? La réponse simple est lorsqu’un organisme atteint la maturité sexuelle, qui arrive après une période de croissance. Pendant cette période de croissance, ce qui compte le plus pour ce jeune organisme est sa propre survie. Il a besoin de consommer suffisamment de nourriture pour fournir l’énergie nécessaire à sa croissance. Apprendre à se nourrir est donc la priorité. Il lui faudra peut-être aussi apprendre à éviter les prédateurs pendant cette période.

La durée de cette période de croissance diffère considérablement entre espèces. Par exemple, la maturité sexuelle de ce manchot empereur juvénile peut prendre entre 3 et 8 ans, tandis que ce killi turquoise d’Afrique peut atteindre la maturité sexuelle en 14 jours seulement. En règle générale, plus la maturité sexuelle d’un organisme est atteinte tardivement, plus sa durée de vie sera longue.

La durée de vie est la période entre la naissance et la mort d’un organisme. Alors que la durée de vie moyenne d’un manchot empereur est de 20 ans, la durée de vie moyenne de ce killi à maturité précoce est de 4 à 9 mois seulement. Lorsqu’un organisme atteint la maturité sexuelle, il a tendance à rediriger une partie importante de l’énergie précédemment investie dans la croissance, vers un nouvel objectif, la reproduction. Que les organismes en soient conscients ou non, la reproduction sert à transmettre leurs gènes et à assurer la survie de leur espèce.

Il y a une grande variation dans la façon dont différentes espèces se reproduisent, autrement dit leur stratégie de reproduction. La stratégie de reproduction d’un organisme englobe la façon dont il se reproduit, la quantité ou le nombre total de descendants produits, la taille de chaque descendant, parfois appelée qualité de la progéniture, et la quantité d’énergie qu’un parent investit pour s’occuper de sa progéniture durant sa période de croissance. Le nombre maximal de descendants qu’un organisme peut produire dans des conditions optimales est appelé sa capacité de reproduction.

Sa durée de vie, l’âge auquel il atteint la maturité, le nombre d’individus dans sa population et la facilité d’accès les uns aux autres affecteront la capacité de reproduction d’un organisme. Ces facteurs, comme le risque de prédation et d’autres pressions environnementales extérieures peuvent également affecter sa capacité de reproduction et, par conséquent, la stratégie de reproduction employée. Afin de mieux comprendre, analysons quelques exemples de stratégies de reproduction chez différents organismes.

Tous les organismes ont une quantité limitée d’énergie qu’ils peuvent investir dans leur progéniture. Et ils peuvent soit investir cette énergie pour produire peu de descendants de grande taille, parfois appelé la stratégie de la qualité, soit investir de l’énergie en plus faible quantité pour produire de nombreux descendants relativement plus petits, parfois appelé la stratégie de la quantité.

Nous pouvons visualiser ces stratégies sur une échelle allant des organismes vivant moins longtemps, qui produisent beaucoup de descendants de petite taille, aux organismes vivant plus longtemps, qui ne produisent que quelques descendants de grande taille. Par exemple, les grenouilles, qui ont tendance à produire entre 500 et 2000 descendants par fécondation réussie, ont généralement une durée de vie assez courte d’environ 6 ans. Les chimpanzés ont en moyenne un petit par fécondation réussie, un peu comme les humains, et ont une durée de vie beaucoup plus longue que la grenouille, d’environ 33 ans.

Par rapport à la taille d’un adulte, les œufs des grenouilles sont minuscules et ne reçoivent que très peu de soins parentaux une fois éclos, tandis que les jeunes chimpanzés sont assez grands par rapport aux adultes, mais sont relativement plus dépendants; s’en occuper exige donc beaucoup de soins parentaux et d’énergie, sinon les jeunes mourront avant d’atteindre la maturité. Voyons pourquoi certaines espèces adoptent ces différentes stratégies, en commençant par l’extrémité de l’échelle privilégiant la quantité par rapport à la qualité. Les grenouilles sont des amphibiens, donc elles vivent en partie dans l’eau et en partie sur la terre ferme. Cette stratégie de reproduction de la quantité s’observe particulièrement chez les organismes qui vivent uniquement dans l’eau, autrement dit les organismes aquatiques.

Dressons une liste de ce que nous savons déjà sur les caractéristiques typiques des organismes qui optent pour cette stratégie de reproduction, que nous agrémenterons au fur et à mesure de la leçon. L’eau est un environnement rude où il est difficile de vivre. Les ressources telles que la nourriture sont rares. Il est difficile de se cacher des prédateurs, et les courants forts peuvent éloigner les ressources et les organismes les uns des autres. Par conséquent, de nombreux organismes vivant dans des milieux aquatiques ont une courte durée de vie. Ces conditions, ainsi que la courte durée de vie de nombreux organismes aquatiques, signifient qu’ils doivent produire un grand nombre de descendants, car peu d’entre eux sont susceptibles de survivre. Le nombre d’individus d’une espèce qui meurent sur une certaine période est appelé le taux de mortalité, et il a tendance à être très élevé chez ces espèces.

Si un organisme appartenant à une espèce dont le taux de mortalité est élevé, ne produisait que quelques descendants, aucun d’entre eux n’aurait de chances de survivre. Mais une capacité de reproduction élevée augmente la probabilité qu’au moins quelques-uns d’entre eux survivent jusqu’à atteindre la maturité sexuelle. Comme ces organismes n’ont qu’une quantité limitée d’énergie à investir pour produire ces nombreux descendants, ceux-ci doivent être assez petits et se développer rapidement pour pouvoir se reproduire avant de mourrir.

Les parasites sont un autre exemple d’espèce à avoir adopté cette stratégie de reproduction extrême. Vous vous souvenez peut-être qu’un parasite doit vivre sur ou dans un autre organisme hôte et obtenir sa nourriture au détriment de son hôte. Par exemple, les puces se nourrissent du sang d’animaux hôtes tels que les chiens. Les puces obtiennent un repas, mais le pauvre hôte n’a droit qu’à des démangeaisons gênantes, voire éventuellement une maladie. En raison de ce mode de vie, les parasites ont un taux de mortalité élevé, car l’hôte fera tout son possible pour les tuer. La plupart des puces produisent donc de nombreux descendants pour compenser leur taux de mortalité élevé et assurer la survie de leur espèce. En seulement trois semaines, une seule puce peut infester le chien avec plus de 1000 descendants suceurs de sang. Et elles ont tout simplement trop de descendants pour pouvoir se permettre d’investir de l’énergie dans les soins parentaux.

Voyons quelques exemples d’organismes qui adoptent la stratégie de reproduction inverse en ne produisant que quelques descendants de grande taille et de grande qualité. De nombreux organismes à longue durée de vie, tels que l’éléphant d’Afrique représenté ici, ont tendance à adopter la stratégie de produire peu de descendants de grande taille et de grande qualité. Leur progéniture met 10 à 11 ans pour atteindre la maturité sexuelle. Revenons donc à notre liste et ajoutons cette caractéristique. Au cours de leur période de croissance, les éléphanteaux reçoivent beaucoup de soins parentaux – le parent veut s’assurer qu’au moins un de ses petits survivra jusqu’à ce qu’il puisse se reproduire.

La mère va donner son lait à l’éléphanteau et lui apprendre comment trouver de l’eau et de la nourriture tout en le protégeant des prédateurs. Les petits des éléphants d’Afrique ont donc tendance à avoir un taux de mortalité assez bas. Et ils suivent la tendance selon laquelle les organismes à longue durée de vie produisent peu de descendants de grande taille et de grande qualité, avec une longue durée de vie de 60 à 70 ans en moyenne. Il est important de se rappeler que, comme dans le cas de nombreuses tendances observées en biologie de la reproduction, il existe des exceptions à ces modèles. Un exemple d’organisme à longue durée de vie qui privilégie la quantité par rapport à la qualité est la tortue géante des Galapagos.

Dressons une liste des caractéristiques de reproduction de la tortue afin de voir quelles sont les différences. Les tortues font partie des organismes terrestres dont la durée de vie est la plus longue sur notre planète, qui est en moyenne de plus de 100 ans. Elles ont également une période de croissance assez longue, n’atteignant la maturité sexuelle que vers l’âge de 17 ans. La progéniture produite est assez petite par rapport à une tortue adulte. Et, contrairement aux tendances décrites précédemment, ces organismes à longue durée de vie peuvent produire entre 4 et 10 œufs par an.

Ainsi, au cours de sa longue vie, une seule tortue géante peut avoir de nombreux descendants. Les tortues ont tendance à ne pas prodiguer de soins parentaux à leur progéniture. Malgré cela, les tortues ont un taux de mortalité assez faible, car elles n’ont pas de prédateurs naturels. Les caractéristiques de reproduction en orange sont typiques des organismes à longue durée de vie, et celles en rose diffèrent de ces tendances.

Voyons ce que nous avons appris sur les stratégies de reproduction typiques de différents organismes grâce à une question pratique.

Quelles caractéristiques et stratégies de reproduction sont courantes chez les espèces ayant une courte durée de vie? Choisissez deux réponses. Un grand nombre de descendants, une grande taille, des soins parentaux, une maturité précoce ou des chances de survie élevées.

Définissons certains des termes clés de la question avant d’identifier les caractéristiques des organismes à courte durée de vie. La stratégie de reproduction d’un organisme est la manière dont il s’accouple et si, ou comment, il investit de l’énergie pour élever sa progéniture. Il existe deux groupes principaux de stratégies de reproduction, avec un côté de l’échelle celle de la quantité de la progéniture, qui a tendance à être adoptée par les espèces vivant moins longtemps, et de l’autre côté celle de la qualité de la progéniture, qui est généralement adoptée par les espèces vivant plus longtemps. Il existe bien sûr des espèces et des individus qui dérogent à ces règles. Mais en règle général, ces deux extrémités de l’échelle ont tendance à avoir des caractéristiques différentes.

Examinons certaines caractéristiques typiques des espèces vivant moins longtemps, car il s’agit du groupe concerné par la question. Les organismes à courte durée de vie ont tendance à vivre dans des environnements difficiles, comme les organismes aquatiques tels que ce poisson qui vit dans l’eau. La progéniture des poissons a un taux de mortalité élevé, ce qui signifie que très peu d’entre eux sont susceptibles de survivre. Pour essayer de résoudre ce problème, ces types d’organismes ont tendance à produire un grand nombre de descendants. Mais comme ils n’ont qu’une quantité limitée d’énergie disponible pour la production de cette progéniture, chaque descendant a tendance à être très petit. Ils investissent très peu d’énergie pour produire et prendre soin de chaque descendant, car seuls quelques-uns sont susceptibles de survivre, et ils sont tout simplement trop nombreux pour pouvoir s’en occuper.

Les organismes vivant moins longtemps ont tendance à atteindre la maturité plus tôt. Cela est également dû en partie aux pressions environnementales généralement difficiles, comme les niveaux élevés de prédation. Atteindre la maturité plus rapidement signifie que la période de croissance, pendant laquelle les individus sont vulnérables, est plus courte avant de pouvoir se reproduire. Par conséquent, parmi les options qui nous sont fournies, les caractéristiques et stratégies de reproduction qui sont courantes chez les espèces ayant une courte durée de vie sont la maturité précoce et un grand nombre de descendants.

Voyons ce que nous avons appris sur la reproduction en tant que processus biologique en passant en revue les points clés abordés dans cette vidéo. Le but de la reproduction, un trait commun à toutes les espèces vivantes, est d’assurer la survie d’une espèce; si elle ne se reproduit pas elle pourrait être menacée d’extinction. La reproduction arrive généralement après une période de croissance, bien que la durée de cette période de croissance varie selon les espèces. Une stratégie de reproduction décrit comment les organismes s’accouplent et s’occupent de leurs petits. Il existe deux principales stratégies de reproduction, qui forment une échelle allant des organismes à longue durée de vie, tels que les éléphants et les primates, aux espèces à courte durée de vie, telles que les poissons et les insectes.

Les organismes vivant plus longtemps ont tendance à avoir peu de descendants, tandis que les organismes vivant moins longtemps ont tendance à en avoir beaucoup. En général, les descendants produits par des organismes vivant longtemps sont grands, tandis que ceux des organismes vivant moins longtemps sont assez petits. Les organismes à longue durée de vie ont tendance à atteindre la maturité tardivement, tandis que les organismes à courte durée de vie ont une période de croissance très courte et une maturité précoce. Et les organismes à longue durée de vie ont également tendance à prodiguer plus de soins parentaux à leurs quelques descendants de grande taille, pour assurer la survie d’au moins l’un d’entre eux jusqu’à ce qu’il atteigne lui-même la maturité sexuelle. Les organismes à courte durée de vie produisent tout simplement trop de descendants pour pouvoir s’occuper d’eux.