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12.3B : Surexploitation - Biologie

12.3B : Surexploitation - Biologie


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La surexploitation menace la biodiversité en dégradant les écosystèmes et en éliminant des espèces de plantes, d'animaux et d'autres organismes.

Objectifs d'apprentissage

  • Expliquez pourquoi la surexploitation est une menace pour la biodiversité

Points clés

  • Jusqu'à récemment, les populations humaines récoltaient des ressources en quantités limitées. Aujourd'hui, les nouvelles méthodes de récolte et de capture contribuent à la surexploitation et à la surexploitation.
  • La surexploitation découle de plusieurs facteurs, notamment une augmentation exponentielle de la population humaine, l'expansion des marchés, l'augmentation de la demande et l'amélioration de l'accès et des techniques de capture.
  • La surexploitation des ressources naturelles pendant de longues périodes épuise ces ressources jusqu'à ce qu'elles ne puissent plus se rétablir dans un court laps de temps ; certains pourraient ne jamais s'en remettre.
  • La surexploitation est l'une des cinq principales activités menaçant la biodiversité mondiale ; d'autres incluent la pollution, les espèces introduites, la fragmentation de l'habitat et la destruction de l'habitat.
  • Les espèces aquatiques sont particulièrement menacées par la surexploitation, en raison d'une situation connue sous le nom de tragédie des biens communs.

Mots clés

  • surexploitation: Utilisation excessive et dommageable des ressources naturelles, y compris les plantes et les animaux.
  • chalutier: Un bateau de pêche qui utilise une traîne, ou « chalut », pour attraper du poisson.
  • prédateur au sommet: Un animal au sommet de la chaîne alimentaire, s'attaquant à d'autres espèces mais pas lui-même.

Surexploitation

La surexploitation, également appelée surexploitation, fait référence à la récolte d'une ressource renouvelable au point de produire des rendements décroissants. Les écologistes utilisent le terme pour décrire les populations qui sont récoltées à un rythme qui n'est pas durable, compte tenu de leurs taux naturels de mortalité et de leurs capacités de reproduction. Le terme s'applique aux ressources naturelles telles que les plantes médicinales sauvages, les pâturages, le gibier, les stocks de poissons, les forêts et les aquifères. Une surexploitation durable peut entraîner la destruction de la ressource et est l'une des cinq principales activités - avec la pollution, les espèces introduites, la fragmentation et la destruction de l'habitat - qui menacent aujourd'hui la biodiversité mondiale.

Tous les organismes vivants ont besoin de ressources pour survivre. La surexploitation de ces ressources pendant de longues périodes peut épuiser les ressources naturelles au point de ne plus pouvoir les récupérer dans un court laps de temps. Les humains ont toujours récolté de la nourriture et d'autres ressources dont ils avaient besoin pour survivre ; cependant, les populations humaines, historiquement, étaient petites et les méthodes de collecte limitées à de petites quantités. L'augmentation exponentielle de la population humaine, l'expansion des marchés et la demande croissante, combinées à un accès et des techniques de capture améliorés, entraînent l'exploitation de nombreuses espèces au-delà des niveaux durables.

Effets de la surexploitation

Comme mentionné ci-dessus, la surexploitation durable est l'une des principales menaces pour la biodiversité. La surexploitation peut entraîner la destruction des ressources, y compris l'extinction au niveau de la population et même l'extinction d'espèces entières. L'épuisement du nombre ou de la quantité de certaines ressources peut également modifier leur qualité ; par exemple, la surexploitation du palmier marchepied (un palmier sauvage trouvé en Asie du Sud-Est, dont les feuilles sont utilisées pour le chaume et l'emballage des aliments) a entraîné une diminution de la taille de ses feuilles.

La surexploitation menace non seulement la ressource exploitée, mais peut également avoir un impact direct sur les humains, par exemple en diminuant la biodiversité nécessaire aux ressources médicinales. Une proportion importante des drogues et des médicaments sont des produits naturels dérivés, directement ou indirectement, de sources biologiques. Cependant, une récolte non réglementée et inappropriée pourrait potentiellement conduire à la surexploitation, à la dégradation des écosystèmes et à la perte de biodiversité ; en outre, cela peut avoir un impact négatif sur les droits des communautés et des États d'où proviennent les ressources.

Tragédie des biens communs

La surexploitation est une menace sérieuse pour de nombreuses espèces, en particulier les espèces aquatiques. Les ressources communes – ou les ressources qui sont partagées, telles que les pêches – sont soumises à une pression économique connue sous le nom de « tragédie des biens communs », dans laquelle essentiellement aucun pêcheur n'a de motivation pour faire preuve de retenue dans la récolte d'une certaine zone, parce que cette zone n'appartient pas à cet abatteur. Le résultat naturel de l'exploitation des ressources communes est leur surexploitation.

Par exemple, la plupart des pêcheries sont gérées comme une ressource commune même lorsque le territoire de pêche se situe dans les eaux territoriales d'un pays ; pour cette raison, les pêcheurs ont très peu de motivation pour limiter leur récolte, et en fait la technologie donne aux pêcheurs la possibilité de surpêcher. Dans quelques pêcheries, la croissance biologique de la ressource est inférieure à la croissance potentielle des profits tirés de la pêche si ce temps et cet argent étaient investis ailleurs. Dans ces cas (par exemple, les baleines), les forces économiques conduiront toujours à pêcher la population jusqu'à l'extinction.

Effets en cascade

La surexploitation des espèces peut également entraîner des effets en cascade, en particulier si un habitat perd son prédateur suprême. En raison de la perte du prédateur supérieur, une augmentation spectaculaire de leurs espèces de proies peut se produire. À leur tour, les proies non contrôlées peuvent alors surexploiter leurs propres ressources alimentaires jusqu'à ce que la population diminue, peut-être jusqu'à l'extinction.


Poissons et autres espèces aquatiques : À mesure que les engins de pêche et les bateaux se sont améliorés, l'industrie de la pêche est devenue très efficace pour récolter du poisson et des crustacés. L'industrialisation de l'industrie de la pêche et la demande mondiale croissante de produits de la mer poussent les gens à prendre plus de poisson dans les océans, les lacs et les rivières qu'il n'est durable. Les poissons prisés, comme l'espadon, la morue et le thon, ont subi des déclins spectaculaires. Dans les Grands Lacs, la surpêche a entraîné le déclin des populations de corégone, de doré jaune et d'esturgeon. Au-delà de leur rôle dans l'approvisionnement alimentaire, les poissons d'eau douce et marins sont également piégés pour le commerce des aquariums et pêchés pour le sport.

Des oiseaux: Certaines espèces d'oiseaux sont capturées ou chassées pour le sport, la nourriture et le commerce d'animaux de compagnie (les perroquets et les oiseaux chanteurs sont prisés comme animaux de compagnie). Des millions d'oiseaux font l'objet d'un commerce international chaque année. Près de 30 pour cent des oiseaux menacés à l'échelle mondiale sont touchés par la surexploitation, en particulier les perroquets, les pigeons et les faisans. La perruche de Caroline était autrefois la seule espèce de perroquet aux États-Unis, mais elle a été chassée jusqu'à l'extinction au début du siècle dernier pour se nourrir, protéger les cultures et pour ses plumes (qui ornaient les chapeaux des femmes).

Mammifères : Les gens ont toujours chassé les espèces de mammifères pour la fourrure, la nourriture, le sport et pour leurs cornes ou leurs bois. Les mammifères sont également piégés pour le commerce des animaux de compagnie, les zoos et la recherche biomédicale. Aujourd'hui, la chasse illégale menace toujours de nombreuses espèces, en particulier les grands mammifères tels que les tigres, les rhinocéros, les ours et les primates, dont les parties du corps sont très appréciées dans certaines parties du monde pour la médecine traditionnelle.

Amphibiens : Les membres de la classe des amphibiens sont collectés et expédiés dans le monde entier pour le commerce des animaux de compagnie, la médecine, l'éducation (les grenouilles sont disséquées dans de nombreux cours de biologie), la recherche scientifique et la nourriture (les cuisses de grenouilles sont un mets délicat dans de nombreuses régions du monde) . La grenouille à pattes rouges de Californie, maintenant une espèce en voie de disparition protégée par le gouvernement fédéral, a été surchassée pour sa nourriture et son nombre a sérieusement diminué pendant la ruée vers l'or dans la région de San Francisco.

Reptiles : Recherchés pour leur peau ou leur carapace, leurs œufs, leur viande et pour le commerce des animaux de compagnie, les reptiles sont récoltés et commercialisés dans le monde entier. La surexploitation des œufs de tortue de mer Ridley de Kemp&rsquos a presque conduit à son extinction, et aujourd'hui, c'est toujours une espèce en voie de disparition. Aux États-Unis, les tortues-boîtes sont capturées à des niveaux non durables pour le commerce des animaux de compagnie à l'étranger. Certaines peaux de reptiles et mdash comme le crocodile, le python et le varan et le varan sont très prisées en tant que cuirs exotiques.

Invertébrés : Au moins 75 pour cent de toutes les espèces animales connues sont des invertébrés. Les insectes, les huîtres, les poulpes, les écrevisses, les étoiles de mer, les scorpions, les crabes et les éponges sont toutes sortes de cette classe d'animaux. Aujourd'hui, de nombreux invertébrés&mdash, en particulier les invertébrés marins&mda, sont menacés par la surexploitation. Les huîtres de la baie de Chesapeake, autrefois une partie importante de l'économie de la baie, sont maintenant en déclin. Les limules, dont les œufs fournissent de la nourriture aux oiseaux migrateurs, aux poissons et à d'autres organismes, sont récoltés comme appâts pour la pêche à l'anguille et au buccin. Le poulpe subit des déclins dans le monde entier en raison de la forte pression de la pêche. Les coquillages et les coraux sont collectés pour les ornements et les bijoux.

Les plantes: Les plantes de la Terre sont vitales pour notre survie et sont à la base de la plupart des écosystèmes. Les gens récoltent des plantes pour la nourriture, la médecine, les matériaux de construction et les matières premières pour fabriquer d'autres produits. Mais nous prélevons trop de plantes dans la nature. Certaines plantes, comme les orchidées, sont si prisées des collectionneurs qu'elles sont aujourd'hui menacées d'extinction et légalement protégées du braconnage par le droit international. Certaines plantes médicinales, comme le ginseng américain, ont également été cueillies avec tant d'enthousiasme qu'il est maintenant très difficile de les trouver dans la nature. Un certain nombre d'espèces d'arbres prisées pour leur bois, comme l'acajou, sont menacées par la surexploitation.

Sources
Agence de Protection de l'Environnement
BirdLife International
Maintenir la vie : comment la santé humaine dépend de la biodiversité. Chivian, Eric et Aaron Bernstein, Eds. Oxford University Press, New York : 2008.
Patrimoine précieux : le statut de la biodiversité aux États-Unis. Stein, Bruce A., Lynn S. Kutner et Jonathan S. Adams. Oxford University Press, New York : 2000.
Fondation nationale de la science
Amphibiaweb
Recherche UGA
Commerce des espèces sauvages en Asie du Sud-Est, Fonds mondial pour la nature
Tortue Ridley de Kemp&rsquos, NOAA
Déclin des espèces de mammifères face à la chasse excessive, à la perte d'habitat, au changement climatique, Worldwatch
Invertébrés : la majorité silencieuse, Smithsonian National Zoo and Conservation Biology Institute


Surexploitation

La surexploitation est une menace sérieuse pour de nombreuses espèces, mais en particulier pour les espèces aquatiques. Il existe de nombreux exemples de pêches commerciales réglementées surveillées par des scientifiques halieutiques qui se sont néanmoins effondrées. La pêche à la morue de l'Atlantique Ouest est l'effondrement récent le plus spectaculaire. Alors qu'il s'agissait d'une pêcherie extrêmement productive pendant 400 ans, l'introduction de chalutiers-usines modernes dans les années 1980 et la pression exercée sur la pêche l'ont rendue non durable. Les causes de l'effondrement de la pêche sont de nature à la fois économique et politique. La plupart des pêcheries sont gérées comme une ressource commune (partagée) même lorsque le territoire de pêche se situe dans les eaux territoriales d'un pays.

Les ressources communes sont soumises à une pression économique connue sous le nom de tragédie des communs dans lequel essentiellement aucun pêcheur n'est motivé à faire preuve de retenue dans l'exploitation d'une pêcherie lorsqu'elle n'appartient pas à ce pêcheur. Le résultat naturel des récoltes de ressources détenues en commun est leur surexploitation. Alors que les grandes pêcheries sont réglementées pour tenter d'éviter cette pression, elle existe toujours en arrière-plan. Cette surexploitation est exacerbée lorsque l'accès à la pêche est ouvert et non réglementé et lorsque la technologie donne aux pêcheurs la possibilité de surpêcher. Dans quelques pêcheries, la croissance biologique de la ressource est inférieure à la croissance potentielle des profits tirés de la pêche si ce temps et cet argent étaient investis ailleurs. Dans ces cas – les baleines en sont un exemple – les forces économiques conduiront toujours à pêcher la population jusqu'à l'extinction.

Ressource:

Explorez une carte interactive du U.S. Fish & Wildlife Service de l'habitat essentiel des espèces en voie de disparition et menacées aux États-Unis. Pour commencer, sélectionnez « Visitez le mappeur en ligne ».

Pour la plupart, l'extinction de la pêche n'est pas équivalente à l'extinction biologique - le dernier poisson d'une espèce est rarement pêché hors de l'océan. Dans le même temps, l'extinction de la pêche continue de nuire aux espèces de poissons et à leurs écosystèmes. Il y a des cas dans lesquels une véritable extinction est une possibilité. Les baleines ont des populations à croissance lente et sont menacées d'extinction complète à cause de la chasse. Certaines espèces de requins à répartition restreinte sont menacées d'extinction. Les mérous sont une autre population de poissons à croissance généralement lente qui, dans les Caraïbes, comprend un certain nombre d'espèces menacées d'extinction à cause de la surpêche.

Les récifs coralliens sont des écosystèmes marins extrêmement diversifiés qui sont menacés par plusieurs processus. Les récifs abritent 1/3 des espèces de poissons marins du monde, soit environ 4 000 espèces, alors qu'elles ne représentent que 1% de l'habitat marin. La plupart des aquariums marins domestiques sont peuplés d'organismes capturés dans la nature, et non d'organismes d'élevage. Bien qu'aucune espèce ne soit connue pour avoir disparu à cause du commerce des animaux de compagnie d'espèces marines, des études montrent que les populations de certaines espèces ont diminué en réponse à la récolte, indiquant que la récolte n'est pas durable à ces niveaux. L'effet du commerce des animaux de compagnie sur certaines espèces terrestres telles que les tortues, les amphibiens, les oiseaux, les plantes et même l'orang-outan suscite des inquiétudes.

Ressource:

Visionnez une brève vidéo sur le rôle des écosystèmes marins dans le bien-être humain et le déclin des écosystèmes océaniques.

Viande de brousse est le terme générique utilisé pour les animaux sauvages tués pour l'alimentation. La chasse est pratiquée dans le monde entier, mais les pratiques de chasse, en particulier en Afrique équatoriale et dans certaines parties de l'Asie, menaceraient plusieurs espèces d'extinction. Traditionnellement, la viande de brousse en Afrique était chassée pour nourrir directement les familles. Cependant, la commercialisation récente de cette pratique permet désormais à la viande de brousse d'être disponible dans les épiceries, ce qui a augmenté les taux de récolte au niveau de la non-durabilité. De plus, la croissance de la population humaine a accru le besoin d'aliments protéinés qui ne sont pas satisfaits par l'agriculture. Les espèces menacées par le commerce de la viande de brousse sont principalement des mammifères dont de nombreux primates vivant dans le bassin du Congo.


Résumé

CV : Típicamente, la cacería en bosques tropicales es más intensa cerca de asentamientos humanos, y esto crea gradientes de densidades animales decrecientes hacia esos asentamientos. En el contexto de este patrón espacial evaluamos el estatus de animales en los terrenos de cacería de una comunidad indígena en el este de Ecuador. Construimos un modelo espacialmente explícito de interacciones cazador-presa que imitaba la cacería en el poblado e incluía reglas reales de dispersión de animales. Comparamos las predicciones del modelo con las distributions de tasas de cosecha y de captura por unidad de esfuerzo de 12 especies cinegéticas. Seis especies eran sobre explotadas en parte de o toda el área, y probablement dos especies más eran sobre explotadas, aunque altas tasas de dispersión complicaron la interpretación. Luego comparamos nuestro método con métodos utilizados previamente. Debido a que nuestro método proporciona información sobre la extensión espacial de la sobre explotación, sostenemos que puede ser particularmente útil para informar a tomadores de decisiones sobre donde establecer áreas sin captura y por ayudar al mejoramiento de la tropicalería de la sustent.


Évaluation de l'effet de la surexploitation sur la diversité génétique et la structure génétique de la population du crabe des cocotiers

Birgus latro (crabe de cocotier) est un crustacé comestible qui a subi une surexploitation grave dans toute son aire de répartition, mais les effets négatifs de la surexploitation sur la diversité génétique au sein des populations de B. latro n'ont pas été élucidés. Ici, nous rapportons le sex-ratio, la taille corporelle et la diversité génétique des populations de B. latro dans les îles Ryukyu où la surexploitation de B. latro s'est poursuivie en faveur des gros mâles. Dans 2 des populations étudiées, le sex-ratio était significativement biaisé en faveur des femelles, et dans toutes les populations étudiées, les mâles de grande taille étaient rares, ce que nous avons attribué à une surexploitation biaisée par le sexe et la taille. Nous n'avons trouvé aucune différence dans la diversité génétique entre les petits et les grands individus, ce qui suggère que la diversité génétique, même parmi les grands (c. Une surveillance continue du sex-ratio, de la taille corporelle et de la diversité génétique est nécessaire pour une gestion efficace des populations étudiées.

Déclaration de conflit d'intérêts

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Les figures

Carte montrant les localités d'échantillonnage de…

Carte montrant les localités d'échantillonnage de B. latro dans les îles Ryukyu. ( une…

Box plot montrant la longueur thoracique…

Box plot montrant la longueur thoracique de la femelle ( une ) et masculin (…

Réseau d'haplotypes de B. latro…

Réseau d'haplotypes de B. latro montrant la fréquence des haplotypes d'ADNmt COI dans chaque…

Relation entre la génétique des populations par paires…

Relation entre la distance génétique de la population par paire déduite des marqueurs SNP MIG-seq et géographique…

Réseaux de migration relative directionnelle de…

Réseaux de migration relative directionnelle de B. latro populations construites avec divMigrate en utilisant Nm.…

Graphique montrant la taille du corps et…

Graphique montrant la taille corporelle et l'hétérozygotie individuelle moyenne observée des femelles ( une…


Les cours d'été de courte durée RITES sont conçus pour approfondir les connaissances sur le contenu des enseignants et pour modéliser les opportunités d'enquête pour les enseignants et leurs étudiants alors qu'ils mettent en œuvre nos enquêtes améliorées par la technologie dans leurs salles de classe. Chaque cours est élaboré par un chercheur de l'enseignement supérieur et un maître enseignant de l'enseignement secondaire, souvent la même équipe qui a conçu l'enquête. Les enseignants sont tenus de suivre deux cours de courte durée de deux jours et demi chaque été du programme de PP de deux ans. Au cours de leur première année, les enseignants de RITES participent également à une journée d'orientation qui leur présente le projet, l'enquête et la communauté d'apprentissage des professionnels scientifiques du RI.

Titre : Des montagnes aux grains de sable : changer le visage de la planète Terre

Instructeurs : Dr. Beth Laliberte (Université de Rhode Island) et Hilary Downes-Fortune (École Compass)

Description du cours: Découvrez les forces internes et externes qui façonnent la surface de la Terre et les effets des interactions entre les systèmes terrestres. Nous explorerons les processus géologiques allant de la formation des montagnes à l'altération, à l'érosion et au dépôt à travers des activités pratiques et une excursion sur le terrain. Le cours de courte durée se concentrera sur la façon d'appliquer les nouveaux concepts transversaux et les pratiques scientifiques et techniques de la NGSS aux idées fondamentales des sciences de la Terre.

Dates proposées : 7/31 – 8/2 (URI) et 8/5 – 8/7 (RIC)

Titre : Comprendre le changement climatique et utiliser les données en classe

Instructeurs : Dr. Dawn Cardace (Université de Rhode Island) et Amy O'Donnell (RITES) Description du cours: Ce cours court RITES examinera la question du changement climatique à travers une lentille biologique, chimique et géologique. La classe modélisera la façon d'enseigner le contenu en demandant aux étudiants d'analyser différents types de données. Cette unité modèle utilisera les données des premiers débourrements, les carottes de glace, la dendrochronologie (cernes arborescentes), les gisements minéraux, la chimie et la température des océans. Les leçons aborderont le réchauffement climatique en tant que problème actuel complexe en science et comment structurer les leçons en utilisant des données pour renforcer les compétences analytiques d'un étudiant. Cette classe abordera comment répondre à la NGSS et peut être utilisée comme exemple de la façon de concevoir une unité à l'aide de données. Les enseignants appliqueront les stratégies apprises de ce cours à leurs propres unités et se présenteront les uns aux autres. GSE abordés : ESS1 (5-6) – 3a, ESS1 (Ext.) – 3, ESS1 (7-8) – 4a et 4b, LS2 (9-11) – 3bb Dates proposées : 24/7 – 26/7 (URI)

Cours en équipe de sciences physiques

Titre : Flux d'énergie à travers des changements chimiques et physiques

Instructeurs : Dr Cindy Graham Brittain (Université de Rhode Island) et Dr Robyn Pothier (Coventry High School) Description du cours: Ce cours vise à doter les participants d'outils d'enseignement et de stratégies d'apprentissage conçus pour dissiper les perceptions erronées courantes des étudiants sur les changements physiques et chimiques (changement d'état vs changement de composition). Une combinaison de modèles informatiques, d'activités d'enquête en laboratoire et de démonstrations/discussions pédagogiques ciblées offrira aux étudiants l'occasion de découvrir leurs perceptions erronées, puis de les remplacer par une compréhension solide et fondamentale des états de la matière, des réactions chimiques et de la transformations énergétiques des deux. Les GSE abordés : PS1 (7-8)-4 a,b,c, PS2 (7-8)-7a, PS1 (9-11)-5 a,b, PS2 (9-11)-6 a,b Dates proposées : 7/24 – 7/26 (URI) et 8/7 – 8/9 (RIC)

Titre : Explorer les tendances périodiques Instructeurs : Dr Chin Hin Leung (Rhode Island College) et Lenora Goodwin (Central High School)

Description du cours: Ce cours engagera les participants dans une série d'activités développées pour impliquer les étudiants en chimie dans une exploration active de la structure des atomes et des implications de cette structure sur les propriétés atomiques et l'arrangement du tableau périodique. Ensemble, nous étudierons comment la structure des atomes et les forces entre les particules subatomiques entraînent des tendances dans certaines propriétés atomiques telles que le rayon atomique et les énergies d'ionisation. Dans cette enquête, les élèves développeront les concepts de tendances, de périodicité et de charge nucléaire effective à travers une série d'activités basées sur l'enquête. Les élèves prédisent les propriétés des éléments uniquement en fonction de leur emplacement dans le tableau périodique. Le cours proposera également des activités qui révéleront les idées fausses courantes des étudiants et intégreront des stratégies pour aider à réapprendre et à renforcer une bonne compréhension conceptuelle. Des suggestions d'échafaudages et d'activités d'enrichissement pour vos élèves seront également incluses.

GSE abordés : PS1 (9-11) – 3a, 3b Dates proposées : 29/7 – 31/7 (RIC)

Titre : Instructeurs de spectre électromagnétique : Dr Ian Dell Antonio (Brown University) et Mary Kutcher (South Kingstown High School) Description du cours: Ce cours de courte durée explorera le spectre électromagnétique. L'enquête du collège cible le spectre visible de la lumière. L'enquête du lycée vise une compréhension des ondes. Les élèves différencieront les ondes électromagnétiques des ondes mécaniques, étudieront les types de rayonnement électromagnétique et examineront les couleurs de la lumière associées à la fréquence et aux longueurs d'onde. Dates proposées : 7/31 – 8/2 (RIC)

Titre : Conservation de l'énergie Instructeurs : Dr Ian Dell Antonio (Brown University), John Labriola (Chariho Middle School) et Mary Kutcher (South Kingstown High School) Description du cours: Ce cours se concentrera sur la loi de la conservation de l'énergie en utilisant une variété d'activités, d'enquêtes, de simulations et de discussions. Les énergies cinétiques et potentielles d'un système seront discutées ainsi que l'effet des forces de gravité et de friction sur le mouvement et l'énergie. Dates proposées : 29/7 - 31/7 (URI) et 5/8 - 8/7 (RIC)

Cours en équipe des sciences de la vie

Titre : Impacts humains sur la biodiversité : Comment associer des articles scientifiques et des articles d'actualité scientifique à des expériences pratiques en classe Dr. Lucy Spelman (Rhode Island School of Design) et Amy O'Donnell (RITES) Description du cours: Ce cours court RITES se concentrera sur l'exploration du sujet complexe de la façon dont les activités humaines affectent la biodiversité et la santé humaine. Les sujets seront introduits à l'aide d'articles phares actuels couplés à des leçons modèles qui aident les étudiants à acquérir une compréhension sophistiquée de l'importance de la biodiversité au niveau des gènes, des espèces et des écosystèmes. La classe illustrera comment respecter la pratique de la NGSS consistant à relier le programme d'études à des exemples du monde réel. Les sujets incluront, mais sans s'y limiter, les menaces à la sécurité alimentaire posées par le fait de permettre le brevetage et la modification génétique des semences de cultures de base, la manière dont les pesticides et les produits chimiques perturbateurs hormonaux tels que les retardateurs de flamme affectent la santé, pénètrent et persistent dans la chaîne alimentaire et comment les animaux s'adaptent aux pressions du réchauffement climatique et de la surexploitation. Ce cours se concentrera sur les changements d'espèces et de réseaux trophiques dus aux influences humaines. Les enseignants transféreront les compétences acquises en élaborant une leçon à partir d'un article en cours et se présenteront les uns aux autres lors du dernier cours. GSE abordés : LS2 (9-11) – 3b, LS1 (5-8) – 1a et 1b Dates proposées : 29/7 – 31/7 (RIC)

Titre : Biomes et climat

Instructeurs : Dr Eric Roberts (Rhode Island College) et Erin Escher (Portsmouth Middle School) Description du cours: Ce cours se concentrera sur le lien entre les facteurs biotiques et abiotiques dans un écosystème et sur la manière dont ces liens sont liés aux modèles mondiaux appelés biomes. Nous examinerons comment les changements dans les précipitations annuelles et la température ont des liens mondiaux avec les biomes et l'interdépendance des organismes qui y vivent. Une enquête RITES sera également introduite, qui établit des liens réels avec les données qui soutiennent le changement climatique et les changements dans les biomes actuels en travaillant à travers une tâche d'enquête guidée. Cette enquête permet aux élèves de participer à des activités de création de contenu et d'analyser les données climatiques en comparant et en créant des graphiques. Il comprend également une évaluation basée sur leurs performances en collectant et en analysant des données, en faisant des interprétations et en communiquant leurs conclusions en répondant aux invites intégrées trouvées tout au long de l'enquête. Les GSE abordés : LS2 (7-8) – 5a, 5b, 5c et 5d, LS2 (7-8) – 4a et 4b Dates proposées : 7/31 – 8/2 (URI)

Titre : Écologie des écosystèmes d'eau douce : Trouvez-moi un foyer ! Instructeurs : Leanne Elder (Université de Rhode Island) et John Labriola (Chariho Middle School) Description du cours: Nous utiliserons une approche d'enquête basée sur des pratiques scientifiques pour observer un organisme d'eau douce et déterminer ses besoins de survie. Nous travaillerons sur le terrain en menant des recherches pour développer une compréhension des facteurs biotiques (macro invertébrés) et abiotiques (chimie de l'eau) qui affectent la stabilité d'un écosystème. De plus, les étudiants démontreront leur capacité à rassembler et à organiser des données électroniquement ainsi qu'à appliquer des informations scientifiques afin de soutenir une position sur la qualité de l'écosystème d'eau douce. Soyez prêt pour une journée d'expérience en dehors de la salle de classe (vous serez mouillé et peut-être boueux !) GSE abordés : LS1 (5-8) – INQ+ SAE-1, LS1 (7-8) – 2, 2c, LS2 (7-8) –5, 5b et 5c Dates proposées : 7/31 – 8/2 (URI)

Titre : À la dérive dans la piscine : amener l'évolution dans la classe Instructeurs : Ian Jaffe (Université de Rhode Island), Buddy Comet (Induction Coach-RIDE) et David Upegui (Central Falls High School) Description du cours: Rejoignez-nous alors que nous explorons les principes biologiques qui sous-tendent ce qui a été appelé à juste titre "le plus grand spectacle sur terre". L'évolution est le fondement même de toute vie telle qu'elle a existé et telle que nous la connaissons aujourd'hui. Ce cours approfondira les principes et le fonctionnement de l'évolution, examinera de près comment elle relie toute la biologie moderne et explorera pourquoi l'enseignement de l'évolution en classe n'a jamais été aussi essentiel ou passionnant qu'aujourd'hui. Dates proposées : 29/7 – 31/7 (URI) et 7/8 – 8/9 (RIC)

Cours de l'équipe d'études interdisciplinaires

Titre : Systèmes, Cycles des Nutriments et Interactions Biogéochimiques Instructeurs : Dr. Dawn Cardace (Université de Rhode Island) et Jessica Donohue (RITES) Description du cours: Apprenez-en davantage sur les cycles des nutriments à mesure qu'ils se déplacent dans la biosphère, la géosphère et l'hydrosphère et leurs implications sur la recherche. Les enseignants apprendront comment les idées en chimie, biologie et géologie se rejoignent dans ce cours interdisciplinaire de courte durée. Dawn Cardace, professeure agrégée au département de géosciences de l'URI, partagera ses recherches pour mieux comprendre les environnements possibles pouvant favoriser la vie sur d'autres planètes. Les participants concevront et analyseront les données des colonnes Winogradski pour mieux comprendre comment les facteurs biotiques et abiotiques influencent les environnements. Les GSE abordés : LS2 (5-8) – 5a Dates proposées : 22/7 – 24/7 (URI)

Titre : Ingénierie dans la classe de sciences Enseignants : Josh Beagan (école intermédiaire de Middletown) Description du cours: Les scientifiques d'aujourd'hui, des astrophysiciens aux biologistes de la faune, utilisent les pratiques d'ingénierie de diverses manières. Qu'il s'agisse de concevoir des instruments de recherche uniques, de concevoir des moyens de collecter des données ou d'appliquer leurs connaissances en développant des applications pratiques, les scientifiques doivent être capables de résoudre les problèmes. Apprenez par l'exemple comment développer des défis d'ingénierie dans votre classe de sciences et offrez à vos étudiants des opportunités de résoudre des problèmes et de concevoir des solutions. Les enseignants mettront à l'essai un programme d'études modèle et développeront leurs propres activités avec les conseils des maîtres enseignants. Dates proposées : 24/7 – 26/7 (URI)

Titre : Écrire en science : renforcer la compréhension scientifique et la communication Enseignants : Dr Sarah Sweetman (GEMSNet), Caroline Stabile (GEMSNet), Adria Alfano (Nathan Bishop Middle School) et Kerri Krawczyk (Nathan Bishop Middle School) Description du cours: Apprenez à utiliser un cadre pratique pour offrir aux étudiants des opportunités authentiques de développer leur compréhension scientifique et leurs compétences en communication. Participez à des leçons pratiques tout en développant votre compréhension de l'approche. Cet atelier vous fournira du temps de planification et du soutien pour intégrer ces stratégies très efficaces dans votre pratique actuelle. Dates proposées : 7/22 – 7/24 (URI) et 8/5 – 8/7 (RIC)


Lien vers l'apprentissage

Visionnez une brève vidéo sur le rôle des écosystèmes marins dans le bien-être humain et le déclin des écosystèmes océaniques.

Viande de brousse est le terme générique utilisé pour les animaux sauvages tués pour l'alimentation. La chasse est pratiquée dans le monde entier, mais les pratiques de chasse, en particulier en Afrique équatoriale et dans certaines parties de l'Asie, menaceraient plusieurs espèces d'extinction. Traditionnellement, la viande de brousse en Afrique était chassée pour nourrir directement les familles. Cependant, la commercialisation récente de cette pratique permet désormais à la viande de brousse d'être disponible dans les épiceries, ce qui a augmenté les taux de récolte au niveau de la non-durabilité. De plus, la croissance de la population humaine a accru le besoin d'aliments protéinés qui ne sont pas satisfaits par l'agriculture. Les espèces menacées par le commerce de la viande de brousse sont principalement des mammifères dont de nombreux primates vivant dans le bassin du Congo.


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Science

Vol 314, numéro 5800
03 novembre 2006

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Par Boris Worm , Edward B. Barbier , Nicola Beaumont , J. Emmett Duffy , Carl Folke , Benjamin S. Halpern , Jeremy BC Jackson , Heike K. Lotze , Fiorenza Micheli , Stephen R. Palumbi , Enric Sala , Kimberley A. Selkoe , John J. Stachowicz, Reg Watson

Science 03 nov. 2006 : 787-790

Une méta-analyse approfondie des données de 32 études montre que la perte de biodiversité marine altère de plus en plus la santé des océans, mais ces tendances peuvent encore être réversibles.


1. INTRODUCTION

Les environnements marins, l'un des plus grands habitats de la Terre, représentent une biodiversité extraordinairement élevée, qui, cependant, au cours des dernières décennies, est menacée en raison de la surexploitation, du développement côtier, de la pollution et du changement climatique (Lukoschek, 2018). La nécessité d'étudier l'aire de répartition des espèces contribuera à la plupart des efforts biologiques allant des estimations précises de la biodiversité à la gestion efficace des espèces récoltées de manière durable, protégées ou menacées (Puckridge et al., 2013). Cryptic diversity represents instances which species are, at least morphologically, indistinguishable (Bickford et al., 2007 ), but it may underestimate the complexity of biodiversity. While the presence of cryptic species poses challenges for biodiversity assessment, approaches incorporating genetic information into evolutionary significant lineages identification, including cryptic species, as well as genetic diversity and divergence estimation have been proven to be essential and expanded to most metazoan taxa, including insects (Nunes et al., 2014 ), amphibians (Vacher et al., 2017 ), birds (Lohman et al., 2010 ), reptiles (Vasconcelos et al., 2016 ), molluscs (Liu et al., 2011 Taylor & Glover, 2005 ), and fishes (Hubert et al., 2012 Shen et al., 2011 ).

The Sillaginidae (Richardson, 1846 ), commonly known as sand whiting or sand borers, is a family of small demersal marine fishes that primarily inhabit inshore waters with sandy substrate or estuarine areas throughout the Indo-West Pacific (IWP) region (McKay, 1985 Nakabo, 2013 Nelson et al., 2016 ). Recently, Sillaginidae species play a significant role in the commercial and recreational fisheries of Pakistan, Australia, China, Japan, Malaysia, Thailand, and Philippines (McKay, 1992 Shao & Chang, 1978 ). Nowadays, these species are facing increasing anthropogenic pressures linked to predator release, overfishing, habitat degradation, and climate change (Brown et al., 2013 ). Drops in Sillaginidae catches have been reported and changes in the abundance are of major conservation concern (Yang et al., 2020 ). However, due to the lack of species-specific data, assessment of the stock status of different species and management of the key species to a fishery sustainability status is still limited and requires knowledge of its species status and distribution.

The taxonomy of Sillaginidae has had a long and convoluted history, and the main reason for the limitation of species-specific data is that species of this family are difficult to distinguish due to their similar external appearance, slight variation in appearance within species, and overlapping distributions (McKay, 1992 ). The description and identification of Sillaginidae species were fragmental until McKay ( 1985 ) classified this family into three genera with 25 species and subsequently increased to 31 species (McKay, 1992 ), whereas Kaga ( 2013 ), based on the morphological characteristics, further revised the Sillaginidae into five genera: Sillaginodes, Sillaginopsis, Sillaginops, Sillaginopodys et Sillago. Moreover, in Sillaginidae, the swim bladder is important in classifying many forms which may be absent, poorly developed or highly complex with various extensions. For example, within this monophyletic group, three genera (Sillago, Sillaginopsis et Sillaginodes) were diagnosed mainly based on morphology of the swim bladder (McKay, 1985 , 1992 ).

With the development of molecular techniques, several species have recently been described in this family. For example, Kaga et al. ( 2010 ) identified a new species, Sillago caudicula, based on the morphological evidence of specimens from Oman. Puis, Sillago sinica, Sillago suezensis, et Sillago shaoi have been described based on morphometrics and DNA barcoding (Gao et al., 2011 Golani et al., 2014 Xiao et al., 2016 ). Recently, Panhwar et al. ( 2018 ) described Sillago panhwari from the northern Arabian Sea. Notably, all these newly described species are morphologically similar to Sillago sihama, which has been thought to occupy large expanses of the IWP. The possibility of further cryptic speciation in this, and other apparently widely distributed Sillaginidaes, needs to be considered.

Such dramatic taxonomic disagreement in Sillaginidae has been due to the lack of understanding in its phylogenetic relationship. To settle these historical arguments relevant to the Sillaginidae phylogeny and diversification, in this study, we applied the analysis of mitochondrial (12S, 16S, Cyt b, and COI) and nucleic (RAG2) markers from a broad location of Sillaginidae species, including 23 valid and two unnamed Sillago species across the IWP. We aim to: (a) reveal the phylogenetic relationships and cryptic diversity of Sillaginidae species (b) reconstruct a comprehensive Sillaginidae phylogeny regarding to their swim bladder evolution and (c) operate a molecular clock analysis calibrated by putative geological events and available fossils. These results would allow us to further investigate the evolutionary history of this family and provide more comprehensive management and conservation implications for Sillaginidae across the IWP region.


Matériel et méthodes

Specimen collection and DNA extraction and sequencing

The single specimen of Hirudo medicinalis used in the present study- was collected in August 2016 from an unnamed pond close to the town of Kočevje in southeastern Slovenia. The leech was collected by wading into the water and netting swimming leeches. The specimen was identified in the field based on external morphology, following specialized literature 48,49 and later confirmed by dissections. The leech was relaxed by gradual addition of 95% ethanol to pond water and fixed in 95% ethanol it was kept at 4 °C until sequencing to avoid DNA degradation by freeze-thawing procedures.

DNA was extracted from full body tissue avoiding the integument- as this tissue has been shown to exacerbate library creation - and digestive tract. That is, the DNA isolate was derived from gonadal, nervous and muscular tissue in a single extract. The tissues were frozen with liquid nitrogen and macerated using a pestle in a RNase-free Eppendorf tube. DNA was extracted using proteinase K digestion overnight, followed by a standard phenol-chloroform extraction protocol. Genomic DNA fragments >30 Kb were size selected using the HighPass protocol on the BluePippin (Sage Science). Sample indexing and partition barcoded libraries were prepared using the Chromium Genome Library and Gel Bead Kit (10X Genomics) according to manufacturer’s protocols. The Chromium Controller was used to combine a library of 10X Genome Gel Beads with high molecular weight template genomic DNA (0.625 ng), a master mix of enzymes and buffer, and partitioning oil to create droplets containing single gel beads and DNA. During the process, genomic DNA was partitioned across approximately 1 million 10X GEMs. An emulsion containing the GEM partitioned reactions was isothermally incubated (for 3 h at 30 °C for 10 min at 65 °C held at 4 °C), and barcoded fragments ranging from a few to several hundred base pairs were generated. After amplification, half of the emulsion was collected, and GEMs were broken. Finally, the recovered barcoded DNA was size selected for library preparation. Illumina-specific sample indexing was added to the barcoded fragments to generate libraries according to the manufacturer’s instructions. The barcode sequencing libraries were then quantified by qPCR (KAPA Biosystems Library Quantification Kit for Illumina platforms). Sequencing was conducted across half a lane on the Illumina HiSeq X platform at the New York Genome Center (New York, NY, USA) with 2 × 150 paired-end reads based on the manufacturer’s protocols.

Assemblage et annotation du génome

The resulting reads were used as input for Supernova ver. 2.0.1 50 and a pseudo-haploid representation of the assembly was generated using the subcommand mkoutput. The assembly resulted in 21,765 scaffolds, which were then taxonomically assigned using PhymmBL v4.0 51 in order to remove contaminants. The database for taxonomic assignment consisted of representative reference genomes for Bacteria and Archaea from NCBI, as well as the human reference genome, Saccharomyces cerevisiae S288C, and the annelids Capitella teleta Blake, Grassle & Eckelbarger, 2009, Helobdella robusta, and a preliminary draft genome from the leech Macrobdella decora (Say, 1824) (reference genome in progress) the distribution of taxonomic assignments can be found in the Zenodo repository at https://doi.org/10.5281/zenodo.3555585. Two iterative rounds of taxonomic assignment were run, adding the scaffolds assigned to Annelida to the PhymmBL database after each round. A total of 1,836 scaffolds were removed from the H. medicinalis draft assembly.

The remaining 19,929 scaffolds underwent a two-step annotation in MAKER v2.31.10 27 using the transcriptomes of H. verbana (GGIQ00000000.1) and H. medicinalis (GBRF00000000.1) as EST sets and the predicted proteomes for Helobdella robusta et Capitella teleta as proteins sets (available from the JGI genome portal [https://genome.jgi.doe.gov/portal/, last accessed January 20 th 2020]). Next, the resulting proteins were compared to the SWISS-PROT database (including splice variants) using BLASTp ver. 2.6.0 + 52 . Additionally, a similarity search was run using InterProScan ver. 5.28-67.0 53 . Gene models with an AED score of 1 were kept only if a significant hit was found. tRNAs were identified using tRNAscan-SE ver. 2.0.0 28 and ncRNAs and other RNA motifs were searched for using Infernal ver. 1.1.2 29 . Repeated content in the genome was identified using RepeatModeler ver. 1.0.11 30 .

BLAST and copy number

The full suite of predicted genes in the genome of H. medicinalis were BLASTed (using BLASTp) against a local database containing known leech-derived anticoagulants, as well as proteins derived from other bloodfeeding organisms. The top hit for each leech-derived anticoagulant was then reciprocally BLASTed against three separate databases: GenBank non-redundant protein database, SWISS-PROT and Pfam. This was done to ensure that the best hits against leech-derived anticoagulants did not find a better hit against another known protein in the global databases. The sequence was not considered an orthologue of the best hit in the leech-derived anticoagulant database if a better hit was found against a completely unrelated protein in either of the three databases. As well, hits against non-leech-derived proteins that have been shown to affect hemostasis were recovered and scrutinized through the same pipeline. SignalP ver. 5.0 54 was used to predict potential signal peptides. If not identified, Phobius ver. 1.01 55 was used as an alternative identifier of a potential signal peptide.

The copy numbers across the genome for each of the hits against well-characterized, leech-derived anticoagulants were estimated by BLASTing the top hit for each protein against the genome. Hits below the cutoff value of 1E −5 , with a query length of at least 50% of the target and with at least 70% sequence similarity were considered good hits and, therefore, a copy of the query sequence. Because several of the targeted anticoagulation factors share similar amino acid compositions, each of the hits were compared the remaining pool to ensure that hits were not counted twice as separate anticoagulation factors. As an initial check of the positioning of the anticoagulants across the genome, we also assessed whether or not hits are adjacent to each other on the same scaffold.


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