Sélection naturelle et sexuelle chez les grenouilles
Chez les grenouilles túngaras les mâles attirent les femelles pour s’accoupler en produisant un chant. Les chants d’appels sont plus ou moins complexes.
Thématique Communication intra-spécifique et sélection sexuelle :
« Dans le monde animal, la communication interindividuelle et les comportements induits peuvent contribuer à la sélection naturelle à travers la reproduction. C’est le cas pour la sélection sexuelle entre partenaires (majoritairement faite par les femelles) ».
Compétences :
pratiquer des démarches scientifiques
interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
Objectifs
Analyser des expériences montrant comment certains modes de communication ont été sélectionnés, que ce soit pour la survie ou la reproduction.
Analyser avec un regard critique l’avantage de certains caractères sexuels du point de vue de la sélection naturelle : chants
Motivation
Engystomops pustulosus est une espèce d’amphibien (appelée aussi túngara frog) vivant en Amérique du Sud. Les mâles attirent les femelles pour s’accoupler en produisant un chant.
Les mâles túngaras peuvent produire des chants d’appels "simples" ou des chants plus "complexes".
Des chercheurs ont constaté que les chants sont différents selon le milieu de vie, forestier ou urbain.
Par ailleurs, ces grenouilles sont victimes de prédateurs, parmi lesquels on trouve des chauves-souris, mais aussi des insectes piqueurs (Corethrella) vecteurs d’un parasite. Ces prédateurs sont plus rares en milieu urbain.
Une chauve-souris capturant une túngara frog. Photo de Christian Ziegler.
Insectes piquant une grenouille túngara mâle.
Les insectes femelles gorgées de sang sont visibles sur les narines de la grenouille Photo de Kathrin Lampert.
On cherche à comprendre le rôle du chant dans la reproduction des grenouilles : sélection sexuelle.
On cherche à identifier les conséquences en termes de sélection naturelle.
Données et matériel disponibles
Chants de grenouilles mâles vivant en milieu forestier
Chants de grenouilles mâles vivant en milieu urbain
Logiciel Audacity et sa fiche technique
Document 1 : Impacts des chants sur la prédation (chauve-souris et insectes piqueurs Corethrella véhiculant un parasite)
Document 2 : Influence des caractéristiques du chant sur l’attractivité des femelles.
Document 3 : Influence du comportement des mâles en présence de femelles.
Modalités de travail : par binôme
Possibilité de différenciation (ou de travail par atelier) : ne donner que le document 1-a ou 1-b pour diminuer le nombre de documents à étudier (ou pour confronter les travaux des élèves si travail par atelier).
Document 1 : Impacts des chants sur la prédation (chauve-souris Phyllostome à lèvres frangées Trachops cirrhosus) et insectes piqueurs Corethrella véhiculant un parasite).
Nombre de chauves-souris testées
Réponses des chauves-souris testées (envol)
Intervalle de 1,6 secondes entre 2 chants de grenouilles
3
22
Intervalle de 3,2 secondes entre 2 chants de grenouilles
Document 2 : Influence des caractéristiques du chant sur l’attractivité des femelles
Un chercheur place une femelle entre deux haut-parleurs : un chant "simple" (Tún) est diffusé par un haut-parleur et un chant "complexe" (Tún gara) par l’autre. Plus de femelles se dirigent vers le chant complexe. D’après Smithsonian Tropical Research Institute.
Document 3 : Influence du comportement des mâles en présence de femelles
Montrer, par la réalisation de sonogrammes comparant les syntaxes des chants des grenouilles mâles des milieux urbains et forestiers,que les signaux d’appels des femelles par les mâles sont significativement différents entre les individus vivant en milieu forestier et ceux vivant en milieu urbain.
Montrer que la production de chants complexe par les mâles est un exemple de sélection sexuelle (compétition entre les individus d’une même espèce en vue de l’accouplement, avec sélection de certains caractères de façon indépendante des facteurs de survie des individus) malgré le fait que cela puisse être un désavantage selon le milieu de vie.
Aides possibles à la résolution des consignes
Exploiter les documents fournis pour identifier les avantages et les inconvénients de l’émission de chants simples ou complexes.
Montrer que la production de chants complexe par les mâles est un exemple de sélection sexuelle (compétition entre les individus d’une même espèce en vue de l’accouplement, avec sélection de certains caractères de façon indépendante des facteurs de survie des individus).
Montrer que la production de chants complexe par les mâles peut être un désavantage selon le milieu de vie sachant que les chauves-souris et les insectes sont plus rares en milieu urbain.
Exemples de résultats de sonogrammes obtenus avec Audacity
Sonogrammes de grenouille mâle vivant en forêt (en haut) et de grenouille mâle vivant en milieu urbain (en bas).
Le chant des grenouilles est constitué de 2 sons : le premier entouré en rouge, assez long, et le second entouré en vert, plus court, mais plus fort.
Chez les grenouilles vivant en milieu urbain, ce 2ème son est répété 3 fois.
La fréquence n’est pas montrée.
Exemples de grilles d’évaluation
Indicateurs de réussite de l’utilisation du logiciel d’analyse des sons
J’ai modifié l’affichage (zoom, sélection) afin de bien identifier les caractéristiques des chants
J’ai modifié l’affichage afin de pouvoir bien comparer les chants
J’ai ouvert les bons fichiers et rendu l’ordinateur session fermée
Très bonne maitrise
Les 3 critères
Assez bonne maitrise
Les 2 premiers critères
Maitrise fragile
Critère un ou deux non réalisés sans aide
Maitrise insuffisante
Critère un et deux non réalisés sans aide
Indicateurs de réussite de l’exploitation des résultats pour l’argumentation
J’ai utilisé l'ensemble des résultats des expériences ou des infos des documents = je vois…
J’ai utilisé les informations utiles données par la problématique = je sais…
J’ai construit une réponse explicative et cohérente intégrant les résultats = je conclus…