4° La Reproduction des animaux

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Introduction : Une espèce est un ensemble d’êtres vivants qui se ressemblent, vivent de la même façon, se reproduisent ensemble et dont la descendance peut elle aussi se reproduire. La reproduction correspond à l’ensemble des mécanismes qui permettent d’obtenir un nouvel individu et ainsi de perpétuer l’espèce.

Par quels mécanismes les animaux se reproduisent-ils ?

I LA REPRODUCTION SEXUEE SANS ACCOUPLEMENT

Reproduction sexuée : mode de reproduction qui fait intervenir deux individus d’une même espèce mais de sexes différents.

Activité 1 a : Chez l’oursin, les cellules se rencontrent au hasard

Oursin vu de dessus et de dessous : lLs piquants servent à la défense mais aussi au déplacement car ils sont mobiles. Entre les piquants on peut observer des ventouses extensibles permettant à l’oursin de se fixer aux rochers. Sur le dessous (à droite), on voit la bouche qui possède 5 grosses dents qui vont racler les algues sur les rochers.

Paracentrotus lividus hold in hand.JPG, par FredD, via wikimédia commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Paracentrotus_lividus_hold_in_hand.JPG?uselang=fr

Paracentrotus lividus, oral view 2.JPG par FredD, via wikimédia commons, CC-BY-SA-3.0,, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Paracentrotus_lividus,_oral_view_2.JPG?uselang=fr

Oursins ouverts : On distingue des oursins femelles avec 5 ovaires orange libérant au sommet de l’oursin des ovules de couleur orange. On distingue également des oursins mâles avec 5 testicules de couleur jaune foncé libérant également au sommet de l’oursin un liquide blanchâtre contenant des spermatozoïdes. Mâles et femelles ne sont pas identifiables d’extérieur.

Image par pixelia de Pixabay, https://pixabay.com/fr/photos/fruits-de-mer-assiette-oursins-4617266/

Larve d’oursin : Cette larve en forme de tour Eiffel est appelée larve pluteus. 

Psammechinus miliaris (Gmelin, 1778), early pluteus ventral view, length 500 mu Helgoland 5.JPEG par via wikimédia commons, Otto Larink, CC-BY-3.0,

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Psammechinus_miliaris_(Gmelin,_1778),_early_pluteus_ventral_view,_length_500_mu_Helgoland_5.JPEG?uselang=fr

La fécondation chez l’oursin :

Belin 2007

Visionne la vidéo suivante :

 https://vimeo.com/12669846

 Les oursins sont des animaux qui ne s’accouplent pas : ils libèrent leurs gamètes dans l’eau. Les spermatozoïdes (fabriqués par les testicules) sont attirés par les ovules (fabriqués dans les ovaires). La fécondation d’un ovule par un seul spermatozoïde donne une cellule-œuf.  Celle-ci se divise pour donner plusieurs cellules qui s’organiseront en une larve appelée « pluteus ». Celle-ci va dériver au gré des courants jusqu’à se fixer sur un rocher où, après métamorphose, va donner ainsi un petit oursin mâle ou femelle qui devra grandir avant d’atteindre sa maturité sexuelle. On parle de développement indirect car la fécondation ne donne pas directement un petit oursin, il y a une étape intermédiaire : la larve.

Consigne : Utilise les documents précédents pour compléter le schéma suivant (n’oublie pas le titre).

©VP.2002

Activité 1b : Chez les poissons à nageoires rayonnées, la rencontre est moins hasardeuse

Accouplement développement œufs dans aquarium poisson rayé et poisson clown

https://www.youtube.com/watch?v=NPOrRmeByNY

Belin 2007

Visionne les vidéos suivantes :

 https://www.youtube.com/watch?v=aHy3RhrXcGQ

https://www.youtube.com/watch?v=NPOrRmeByNY

Chez les poissons à nageoires rayonnées, les spermatozoïdes sont fabriqués par deux testicules et les ovules sont fabriqués par deux ovaires. Les poissons à nageoires rayonnées ne s’accouplent pas. Ils libèrent leurs gamètes dans l’eau, dans un nid. La rencontre des gamètes ou fécondation se fait dans l’eau : on parle de fécondation externe comme pour l’oursin car elle a lieu à l’extérieur de l’organisme des parents. La cellule-œuf donnera un embryon puis un alevin qui terminera sa croissance après l’éclosion de l’œuf.

Complète le cycle de vie du poisson

©RS.2017

Bilan 1 : Mots à placer : externe, fécondation, gamètes, accouplement, cellule-œuf, larve, direct, indirect.

La reproduction sexuée des animaux comporte l’attraction de deux cellules reproductrices appelées « …………..………………. » : le gamète mâle (le spermatozoïde) et le gamète femelle (l’ovule). L’union des gamètes est appelée la …………………………………….qui donne une………………………….. Chez beaucoup d’animaux aquatiques, il n’y a pas d’…………………………………………… : les gamètes sont libérés dans le milieu. On parle de fécondation ………………………... La cellule-œuf obtenue va donner soit un petit qui ressemble à l’adulte (développement …………………………) soit une ………………….. qui va se métamorphoser en adulte (développement ……………………………..).

II LA REPRODUCTION SEXUEE AVEC ACCOUPLEMENT

Activité 2a :  chez les requins

Le requin et la raie n'appartiennent pas au groupe des poissons à nageoires rayonnées mais à nageoires charnues. En milieu aquatique, les gamètes pouvant nager ou être emportés par le courant, la fécondation peut avoir lieu directement dans l’eau de mer, on parle alors de fécondation externe. Les requins et les raies sont des exceptions à cette règle chez les poissons : leur fécondation est interne. Le mâle s’accouple avec la femelle pour déposer ses spermatozoïdes dans l’utérus de celle-ci.

Ces 4 images : http://svt.ac-reunion.fr/ressources/regionales/site_apoi/apoi4/4ch5_seq1_act1/4ch5_seq1_act1.htm

Les premières étapes de la vie sont différentes selon les espèces de requins. Il existe trois modes de développement de l’embryon :

• L’oviparité : les femelles pondent les œufs qui s’accrochent à des pierres grâce à des filaments et se développent durant 6 à 10 mois (exemple le requin baleine)

• L’ovoviviparité : les femelles conservent les œufs fécondés dans leur appareil reproducteur jusqu’à l’éclosion (exemple le requin-tigre).

• La viviparité : les petits se développent dans une poche dans l’appareil reproducteur de la femelle et sont reliés à elle par un cordon ombilical (exemple le requin marteau).

Jeune fœtus de requins extirpés de l’utérus d’une femelle requin de type « chien de mer » : chaque petit possède un sac rempli de substances nutritives, comme le jaune d’un œuf de poule. 

Aiguillat commun prenatal-idlm2007.jpg par Matthieu Godbout via wikimédia commons,  CC-BY-SA-2.5, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aiguillat_commun_prenatal-idlm2007.jpg?uselang=fr

Naissance d'un requin citron :

Visionne la vidéo suivante jusqu’à 7 min 24

https://www.youtube.com/watch?v=B5Zh8-FAMR4

Questions :

1.Justifie l’emploi de l’adjectif « interne » pour qualifier la fécondation du requin.

2. Donne quatre autres exemples d’animaux réalisant une fécondation interne : 

3. Quels avantages, présente une fécondation interne par rapport à une fécondation externe comme celle de l’oursin ?

Activité 2b : la reproduction de la poule

Visionne les vidéos suivantes

Développement d’un poussin, vraies images :

https://www.youtube.com/watch?v=6b0y6oB8ijk

Tu peux aussi casser un œuf de poule pour observer ce qu’il y a dedans.

Les poules de batterie (élevage  intensif) sont élevées sans coq. Ainsi, l’œuf de poule que vous mangez est une cellule reproductrice appelée « ovule » qui n’a pas été fécondé. Le cytoplasme et le noyau de la cellule se limitent à une petite tache blanche posée sur la membrane séparant le jaune et le blanc : il est appelé "disque germinatif". Les chalazes sont des filaments blancs enroulés comme des ressorts. Ils maintiennent le jaune et lui évitent les chocs. 

Complète le schéma de l'organisation de l'oeuf de poule suivant en te servant du texte précédent :

Comment obtient-on un oeuf fécondé ?

Belin 2007

Belin collection Ducco 4ème 2007

Lors de l’accouplement, le spermatozoïde circule jusqu’à l’ovule situé dans l’appareil reproducteur de la poule et constitué alors uniquement du jaune. Il rentre dans l’ovule : c’est la fécondation. La cellule-œuf ou « œuf » obtenue s’entoure alors du blanc riche en eau et en protéines et des membranes coquillières à l’origine de la coquille avant d’être pondu lors de la ponte matinale. L’embryon se trouve donc à l’emplacement du disque germinatif. Le jaune et le blanc contiennent des substances nutritives ainsi que de l’eau. Le poussin peut se développer en milieu aérien tout en restant dans un milieu liquide. La coquille est calcaire et pleine de pores qui laissent passer la vapeur d’eau et le dioxygène : le poussin peut respirer et ne se déshydrate pas. Les membranes coquillères empêchent le blanc de s’échapper par les pores. Le poussin utilise le calcium de la coquille pour construire ses os . La coquille est solide, elle protège le poussin des chocs et du poids de la poule qui le couve pour le maintenir au chaud pendant 21 jours puis il sortira en brisant sa coquille à l’aide de son bec. A l’éclosion, un petit poussin ressemblant à ses parents sort de l’œuf. C’est un développement direct. Le petit après une phase de croissance de 6 mois aura atteint sa taille adulte.

Questions : À l’aide du texte et des documents précédents, complète le cycle de vie de la poule.

Belin 2007

©RS.2017

Activité 2 c : La reproduction du lapin

Belin cycle 4  2018

Chez les mammifères, les cellules reproductrices, appelées aussi « gamètes » sont fabriquées par les organes génitaux : testicules chez le mâle et ovaire chez la femelle.

1. Les cellules reproductrices mâles :

La tête du spermatozoïde contient le noyau, qui renferme les informations. La pièce intermédiaire contient les réserves d'énergie nécessaires au déplacement. Le flagelle est la partie qui ondule et permet au spermatozoïde de "nager".

Spermatozoïde de mammifère observé au microscope (Gx600)

©RS.2019

2. Les cellules reproductrices femelles :

Les cellules reproductrices femelles appelés ovules sont produits par les ovaires. La coupe transversale d'un « ovaire » montre un grand nombre de « follicules » à différents stades de développement mais contenant chacun un « ovule ». Un follicule est une structure circulaire protégeant l’ovule. Lorsque le follicule est gros et mûr, l'ovule est expulsé. Selon les mammifères, le nombre de follicules en maturation varie.

Coupe d’ovaire de lapine observé au microscope. G x 400

©RS.2017

Complète les légendes :
 

3) La rencontre des cellules reproductrices

À la fin de l’accouplement, le lapin libère 150 à 200 millions de spermatozoïdes  au fond du vagin de la lapine. Les ovaires de celle-ci libèrent quelques heures plus tard entre 15 et 20 ovules. La rencontre de deux cellules reproductrices s’appelle la fécondation. La cellule-œuf obtenue va s’implanter dans une poche musculeuse appelée utérus. Dans l’utérus, chaque cellule-œuf va  se diviser pour donner une masse de cellule appelée « embryon » flottant dans une poche remplie de liquide. Quand il y aura assez de cellules, ces dernières vont s’organiser pour constituer un fœtus, ressemblant à ses parents. La mère fournit le dioxygène et les nutriments au fœtus grâce à un organe d’échanges : le placenta auquel le fœtus est relié par le cordon ombilical. Ce placenta permet également l’élimination des déchets du fœtus dans le sang de la mère. À la naissance, le fœtus  sera expulsé hors de l’utérus par le vagin. La femelle mangera le placenta pour éviter toutes traces risquant d’attirer les prédateurs. Les lapereaux deviendront adultes après 6 mois de croissance.

Bilan 2 : mots à placer : ovipare, ovovivipare, embryon, vivipare, fécondation, fœtus

L’accouplement correspond au rapprochement des partenaires. Il favorise la rencontre des gamètes ou ……………………………. La cellule-œuf formée donnera, après division, une masse de cellules qui s’organiseront pour former un ……………………En grandissant il prendra la forme de l’animal et s’appelle alors le ……………………... Celui-ci a besoin d’eau pour se développer. Il peut donc rester dans l’appareil reproducteur de la femelle et être nourri par un placenta et un cordon ombilical comme chez les ……………………………. ou bien être logé dans un œuf qui éclora dans l’utérus de la femelle comme chez les …………………………… L’œuf peut encore être pondu à l’extérieur comme chez les …………………………………......

III LE RAPPROCHEMENT DES GAMETES ET DES PARTENAIRES DANS LA REPRODUCTION SEXUEE

Activité 3 : Observons et complétons le tableau

La danse du paradisier :

danse du manakin à cuisses jaunes : 

parade de l'araignée paon :

Le nid du poisson fugu :

Les individus et les gamètes se rapprochent pour faciliter la fécondation. Il existe plusieurs méthodes. Sers-toi des documents précédents pour compléter le tableau :

Bilan 3 : La reproduction sexuée des animaux comporte l’attraction des partenaires sexuels et/ou des gamètes et l’union de ceux-ci (la fécondation) qui sera à l’origine d’une « cellule-œuf ».

Quand les animaux peuvent se déplacer, on observe une attraction des partenaires sexuels par des danses nuptiales, des chants nuptiaux, des odeurs, des couleurs et de la lumière. Chez certains animaux, des combats de mâles ont lieu pour le contrôle des femelles et chez d’autres ils réalisent des offrandes. Quand les animaux sont fixés et ne peuvent se déplacer comme les oursins ou les coraux, les gamètes sont libérés dans l’eau et les spermatozoïdes sont attirés par une substance attractive libérée par les ovules.

IV LA REPRODUCTION ASEXUÉE

Activité 4a : Se couper en deux pour donner deux individus

L’anémone de mer est un animal à corps mou qui vit accroché sur les rochers du littoral. Elle pratique la reproduction sexuée mais elle est également capable de donner deux individus à partir d’un seul. Sur la photographie suivante les deux anémones verte proviennent de la division d'une seule anémone en deux. 

Source : StockSnap via pixabay

https://pixabay.com/fr/sable-roches-corail-r%C3%A9cifs-2583478/

Activité 4b : Avoir un nouvel individu qui « bourgeonne »

L'hydre est un animal aquatique d'eau douce qui est capable de bourgeonner : un nouvel individu se développe sur le corps du premier.

   On voit nettement à droite une petite hydre bourgeonnant.

source : Hydra-Foto.jpg Original source: Marvels of the universe. A popular work on the marvels of the heavens, the earth, plant life, animal life, the mighty deep, with an introd. by Lord Avebury and with contributions by leading specialists, etc., published in 2 vols in London 1911-1912. Page 264, Original uploader was Josh at nl.wikipedia; photo by Flatters & Co via wikimédia commons, Domaine public

Schéma de l'Hydre.png, par UPVD-BioEco L2-2013 G3.1, via wikimedia commons,  CC-BY-SA-3.0

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sch%C3%A9ma_de_l%27Hydre.png?uselang=fr

Bilan 4 : Les animaux peuvent se reproduire par reproduction asexuée c'est-à-dire sans intervention de cellules reproductrices : soit par bourgeonnement soit par scissiparité ( se couper en deux). Cette méthode de reproduction permet d’obtenir rapidement de nombreux individus à partir d’un seul individu original.

V Reproduction sexuée et conditions du milieu

Activité 5a : L’homme modifie les équilibres, Un exemple dans les Caraïbes

visionnez les 10 dernières minutes de cette vidéo

À partir de la séquence vidéo proposée, compléter le graphique ci-dessous ; pour cela :

1) Complète le nom des espèces (sur les pointillés),

2) Repère le premier maillon de cette chaîne et indique sur le schéma par une flèche ascendante ou descendante comment évolue sa population.

3) Indique comment évoluent les autres populations. 

4) Donner un titre au document construit.

Titre :

Activité 5b : Les ressources nutritives d'un milieu influent sur la reproduction sexuée.

belin 4°, 2007

belin 4°, 2007

→ D'après les documents précédents, dire si la quantité de nourriture disponible peut avoir une influence sur la reproduction d'une espèce. Pour cela, compléter le texte suivant en utilisant : donc, or, 1, 2, plus, moins ou autant.

Activité 5c : L'emploi d'insecticide influe sur la reproduction sexuée 

→ A partir du document précédent, des élèves de 4è doivent répondre à la question suivante :

« Dire si l'emploi d'insecticide peut avoir une influence sur la reproduction des mégachiles de la Luzerne. »

Paul a répondu : « les deux courbes (nombre d'œufs pondus en fonction du temps) ont la même forme en cloche et donc l'insecticide n'a pas d'influence sur la reproduction des mégachiles ».

Pourquoi la réponse de Paul est-elle fausse ?

Activité 5d : La lutte biologique influe sur le peuplement des milieux 

Pyrale du Maïs

Source : Ostrinia nubilalis01.jpg, © entomart, via Wikimédia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ostrinia_nubilalis01.jpg

Chenille de la pyrale du maïs

Source : Pyrale du maïs.jpg, Photo de Keith Weller, Cette image a été publiée par le Service de recherche agricole , l'agence de recherche du Département de l'agriculture des États-Unis , avec l'ID k7834-3, domaine publique, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Corn_borer.jpg

La pyrale est un papillon qui pond ses oeufs sur les feuilles de maïs. Ceux-ci éclosent et les chenilles vont se nourrir de l'intérieur des tiges de la plante jusqu'à ce que celle-ci meure. Un autre insecte, appartenant à la famille des guêpes, pond ses oeufs à l'intérieur des oeufs de la pyrale. Les oeufs de trichogramme vont éclore à l'intérieur de l'oeuf de pyrale et la larve de cette petite guêpe va se nourrir de l'oeuf de pyrale. Quand la larve est suffisamment grande, elle se métamorphose en adulte qui sort de l'oeuf de pyrale et part chercher d'autres oeufs de pyrale pour y pondre les siens. 

Insecte Trichogramme en train de pondre dans un œuf 

Source : Femelle de Trichogramma dendrolimi sur œuf de légionnaire (Noctuidae), photo prise par le Dr Victor Fursov.jpg, par Dr Victor Fursov, via wikimedia commons,  CC-BY-SA-4.0

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Female_of_Trichogramma_dendrolimi_on_egg_of_armyworm_(Noctuidae),_photo_was_taken_by_Dr_Victor_Fursov.jpg

→ D'après l'animation  visionnée en classe ou à l’aide des documents précédents, identifier le principe et les conséquences de la lutte biologique.

1- Principe  de la lutte biologique :

a- L'insecte ravageant les champs de maïs est : ……………………………………………………………

b- Les trichogrammes sont des insectes qui ………………………………………………………………..

2- Conséquences de l'utilisation d'insectes pour lutter contre d'autres insectes : (rayer les solutions inexactes)

• les cultures de maïs sont détruites / préservées ;
• la pyrale est ciblée spécifiquement par les trichogrammes et les autres espèces sont détruites également / ne sont pas touchées
• La biodiversité du champ est réduite / maintenue / augmentée (par rapport à l'utilisation d'insecticides).

Bilan 5 :

La reproduction des êtres vivants dépend de la quantité de nourriture présente dans le milieu de vie mais également des prédateurs présents. Les aménagements humains peuvent perturber la reproduction d’espèces : certaines prolifèrent et d’autres disparaissent. L’Homme peut prendre des mesures pour limiter ces perturbations.

Révision

Je retiens l’essentiel :

La reproduction permet aux espèces animales de se perpétuer. Toute reproduction sexuée comporte l’union d’un gamète mâle (le spermatozoïde) et d’un gamète femelle (l’ovule). C’est la fécondation qui aboutit à la formation d’une cellule unique : la cellule-œuf. En se divisant, celle-ci est à l’origine d’un nouvel être vivant.

Chez les animaux, les gamètes mâle et femelle sont généralement produits par des individus différents : un mâle et une femelle. Les espèces sont soit ovipares, soit ovovivipares soit vivipares. Le comportement des individus et l’attraction des gamètes favorisent la fécondation. La survie des œufs ou des petits dépendra du mode de reproduction et des conditions du milieu. L’Homme par ses aménagements du territoire influence la reproduction des espèces animales.

La reproduction de l'Achatine SVT 4ème