Sélection sexuelle : communication intraspécifique et choix du partenaire

Émetteur, signal et récepteur ; modalités sonore, visuelle, chimique et tactile ; fonctions de la communication dans la vie solitaire et en société ; sélection intrasexuelle et intersexuelle, dimorphisme sexuel ; investissement des deux sexes ; caractères extravagants et compromis avec la survie ; communication, isolement reproducteur et spéciation.

À propos de cette page

Cinq problèmes à partir de documents : les éléphants de mer et leurs harems, la gorge rouge de l’épinoche, l’expérience d’Andersson sur la queue de la veuve, deux populations de papillons aux phéromones différentes, la grenouille túngara entre femelles et chauve-souris prédatrice.

5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : quelle espèce, quelle mesure (pourcentage, moyenne, nombre de nids ou d’accouplements), quelles conditions.
Je repère le témoin : le lot qui ne diffère que par la variable testée ; sans lui, pas de conclusion.
Je calcule pourcentages et rapports, en vérifiant les totaux, et je compare des parts plutôt que des nombres bruts.
Je nomme le mécanisme : compétition (intrasexuelle) ou choix (intersexuelle), coût pour la survie (sélection naturelle), signal spécifique et isolement reproducteur.
Je conclus en reliant au caractère héréditaire et à la fréquence des allèles, sans formulation finaliste (« pour séduire »).

Problème 1 · Les éléphants de mer d’une plage★★★Facile

Document 1 — Une saison de reproduction (données simplifiées). Dans une colonie d’éléphants de mer, on a suivi 40 mâles adultes. Les mâles s’affrontent sur la plage ; les vainqueurs contrôlent un groupe de femelles (un harem). Résultats : 4 mâles dominants ont réalisé 58 % des accouplements, 11 autres mâles se sont partagé les 42 % restants, 25 mâles ne se sont pas accouplés.

Document 2 — Mâles et femelles. Masse moyenne d’un mâle adulte : 1 900 kg ; d’une femelle adulte : 540 kg. Chaque femelle donne naissance à un seul petit par an, qu’elle allaite.

1. Proportion des mâles suivis qui ne se sont pas accouplés : %
25 ÷ 40 = 0,625, soit 62,5 % des mâles.
2. Pourcentage moyen des accouplements réalisé par un mâle dominant : %
58 ÷ 4 = 14,5 % des accouplements chacun, en moyenne.
3. Pourcentage moyen des accouplements réalisé par un mâle non dominant qui s’est reproduit (arrondi au dixième) : %
42 ÷ 11 ≈ 3,8 %. Un dominant en réalise environ 14,5 ÷ 3,8 ≈ 3,8 fois plus : le succès reproducteur des mâles est très inégal.
4. La masse d’un mâle vaut environ fois celle d’une femelle (arrondi au dixième).
1 900 ÷ 540 ≈ 3,5 : c’est un dimorphisme sexuel de taille.
5. Les mâles s’affrontent pour contrôler les femelles : la forme de sélection sexuelle en jeu est la sélection .
Compétition entre mâles : sélection intrasexuelle. Les plus massifs gagnent plus souvent ; si la masse dépend en partie d’allèles, ces allèles se répandent. Chez les femelles, limitées à un petit par an, cette compétition n’existe pas.
6. Un élève écrit : « À force de se battre chaque année, les mâles deviennent plus massifs et transmettent cette masse à leurs petits. » Or seuls les sont transmis aux descendants, pas les muscles acquis.
Seuls les allèles passent par les gamètes. Formulation correcte : les mâles diffèrent par leur masse, en partie pour des raisons génétiques ; les plus massifs gagnent les combats et laissent plus de descendants, qui héritent de leurs allèles.

Problème 2 · La gorge rouge de l’épinoche★★★Moyen

Document 1 — Un test de choix (données simplifiées). En période de reproduction, la gorge des épinoches mâles devient rouge, plus ou moins vive selon les individus. On place une femelle dans le compartiment central d’un aquarium ; de part et d’autre, derrière une vitre, se trouvent deux mâles de même taille, l’un à gorge rouge vif, l’autre à gorge rouge pâle. À mi-parcours de chaque test, on échange la position des deux mâles. Temps moyen passé par la femelle pendant 15 min, sur 25 femelles : 9,4 min près du mâle à gorge vive, 3,8 min près du mâle à gorge pâle, 1,8 min dans la zone centrale.

Document 2 — Couleur et santé. En 1990, Manfred Milinski et Theo Bakker montrent que chez des mâles infectés par un parasite, la gorge devient moins rouge.

1. Part du temps passée près du mâle à gorge vive (arrondi au dixième) : %
9,4 ÷ 15 ≈ 0,627, soit 62,7 %.
2. Part du temps passée près du mâle à gorge pâle (arrondi au dixième) : %
3,8 ÷ 15 ≈ 0,253, soit 25,3 % ; zone centrale : 1,8 ÷ 15 = 12 %. Vérification : 62,7 + 25,3 + 12 = 100.
3. On échange les deux mâles à mi-parcours pour éliminer une éventuelle préférence de la femelle pour un de l’aquarium.
La femelle pourrait préférer un côté (lumière, reflets) : la préférence observée doit suivre le mâle, pas le côté.
4. Les femelles passent environ fois plus de temps près du mâle à gorge vive (arrondi au dixième).
9,4 ÷ 3,8 ≈ 2,5 : à taille égale, les femelles préfèrent les mâles à gorge rouge vif, une sélection intersexuelle fondée sur un signal visuel. Limite : le temps passé près d’un mâle n’est qu’un indicateur du choix.
5. Un élève affirme : « Cette expérience prouve que la couleur rouge est héréditaire. » En fait, elle mesure seulement une des femelles.
Une préférence ne dit rien de la transmission : il faudrait comparer la couleur des pères et de leurs fils élevés dans les mêmes conditions.
6. D’après le document 2, en choisissant les mâles à gorge vive, une femelle évite surtout les mâles .
La couleur renseigne sur la santé : la femelle évite les mâles parasités.

Problème 3 · La queue de la veuve à longue queue★★★Moyen

Chez la veuve à longue queue, oiseau des prairies d’Afrique, les mâles portent en période de reproduction des plumes de queue d’environ 50 cm ; celle des femelles est courte. Chaque mâle défend un territoire où plusieurs femelles peuvent installer leur nid.

Document 1 — L’expérience de Malte Andersson (1982) (données simplifiées). Quatre groupes de 9 mâles, qui avaient au départ des nombres de nids comparables, subissent des traitements différents ; on compte ensuite les nouveaux nids installés dans leur territoire.

Groupe	Traitement de la queue	Nouveaux nids par territoire (moyenne)
R	coupée à environ 14 cm	0,3
T1	aucune manipulation	1,2
T2	coupée puis recollée à sa longueur initiale	1,0
A	allongée de 25 cm par collage des plumes prélevées sur R	2,3

Document 2 — Le coût. D’après les calculs d’aérodynamique, une queue très longue augmente l’énergie qu’un oiseau dépense pour voler. Par temps de pluie, les plumes détrempées gênent l’envol du mâle, qui échappe alors plus difficilement aux rapaces.

1. Le groupe qui subit la même manipulation que R et A (capture, coupe, colle) sans changement de longueur, donc le témoin adapté, est le groupe .
T2 subit coupe et collage sans changer la longueur. T1 (1,2) et T2 (1,0) sont proches : la manipulation elle-même a peu d’effet.
2. Le groupe A obtient environ fois plus de nouveaux nids que le groupe R (arrondi au dixième).
2,3 ÷ 0,3 ≈ 7,7 : allonger la queue plutôt que la raccourcir multiplie presque par 8 le nombre de nouveaux nids. Par rapport au témoin T2, A en obtient 2,3 fois plus.
3. Le témoin T2 obtient environ fois plus de nouveaux nids que le groupe R (arrondi à l’unité).
1,0 ÷ 0,3 ≈ 3,3, soit environ 3 fois plus. Plus la queue est longue, plus les femelles s’installent ; avec 9 mâles par groupe l’effectif est modeste, mais l’écart entre R et A est net.
4. Même des queues plus longues que toute queue naturelle attirent davantage : la préférence porte sur la elle-même, et la sélection est intersexuelle.
La longueur de la queue est le critère de choix des femelles.
5. Une queue encore plus longue coûterait trop en énergie et en survie : la longueur observée, environ 50 cm, est un entre sélection sexuelle et survie.
Un compromis : au-delà, les accouplements gagnés ne compensent plus la baisse de survie.
6. Les femelles gardent une queue courte : chez cette espèce, elles ne sont pas soumises au du partenaire par l’autre sexe.
Ce sont elles qui choisissent : aucun choix ne s’exerce sur leur queue, qui n’apporterait que des coûts. D’où le dimorphisme sexuel.

Problème 4 · Deux populations, deux parfums★★★Difficile

Chez une espèce de papillon nocturne, les femelles émettent une phéromone sexuelle formée d’un mélange de deux molécules très proches, notées Z et E. Dans la population P1, les femelles émettent un mélange de 97 % de Z et 3 % de E ; dans la population P2, 1 % de Z et 99 % de E. Au laboratoire, des mâles P1 et des femelles P2 (et inversement) peuvent s’accoupler et produire des descendants fertiles.

Document 1 — Pièges diffusant différents mélanges (tests séparés pour chaque population, données simplifiées).

Mélange (Z : E)	Mâles P1 capturés	Mâles P2 capturés
97 : 3	71 %	2 %
50 : 50	8 %	5 %
1 : 99	3 %	66 %

Document 2. Les femelles hybrides P1 × P2 émettent un mélange intermédiaire, proche de 50 : 50.

1. Les mâles P1 sont capturés environ fois plus par le mélange de leurs femelles que par celui des femelles P2 (arrondi à l’unité).
71 ÷ 3 ≈ 23,7, soit environ 24 fois plus.
2. Les mâles P2 sont capturés fois plus par le mélange de leurs femelles que par celui des femelles P1.
66 ÷ 2 = 33. Chaque type de mâle répond au mélange de sa population.
3. Les deux mélanges contiennent Z et E : ce qui compte pour le mâle, ce sont leurs .
Pas la présence des molécules, mais leurs proportions : le signal est spécifique de la population.
4. Les femelles hybrides, au mélange proche de 50 : 50, attirent peu de mâles des deux populations : leur succès reproducteur est .
Elles n’attirent que 8 % des mâles P1 et 5 % des mâles P2 dans les tests : succès reproducteur faible, peu d’allèles échangés entre P1 et P2.
5. Puisque leurs croisements donnent au laboratoire des descendants fertiles, P1 et P2 forment encore une seule .
Une seule espèce : l’isolement reproducteur est comportemental et partiel.
6. Si les échanges d’allèles restent très faibles pendant de nombreuses générations, chaque population évolue de son côté et l’on peut aboutir à une .
Mutations, sélection et dérive diffèrent d’une population à l’autre : les différences s’accumulent jusqu’à rendre les croisements impossibles ou stériles. C’est une spéciation, née ici de la communication.

Problème 5 · La grenouille túngara et la chauve-souris★★★Difficile

En Amérique centrale, les mâles de grenouille túngara chantent la nuit. Leur chant commence par une note longue, à laquelle ils peuvent ajouter des notes brèves qui le rendent plus complexe.

Document 1 — Le choix des femelles (données simplifiées). Une femelle est placée entre deux haut-parleurs, l’un diffusant un chant simple, l’autre le même chant suivi de notes brèves. Sur 20 femelles, 16 vont vers le chant complexe.

Document 2 — Une chauve-souris qui écoute (données simplifiées). Une chauve-souris d’Amérique centrale chasse les grenouilles en se guidant sur leur chant. En forêt, deux haut-parleurs diffusent l’un un chant simple, l’autre un chant complexe : en plusieurs nuits, les chauves-souris approchent 36 fois du second et 18 fois du premier.

1. Pourcentage des femelles qui choisissent le chant complexe : %
16 ÷ 20 = 0,8, soit 80 % : les femelles préfèrent nettement le chant complexe.
2. Le chant complexe attire fois plus de femelles que le chant simple.
20 − 16 = 4 femelles vont vers le chant simple ; 16 ÷ 4 = 4.
3. Les chauves-souris approchent fois plus souvent du chant complexe.
36 ÷ 18 = 2 : un mâle au chant complexe est plus facilement repéré.
4. Le chant complexe est favorisé par le choix des femelles, une sélection .
Le choix des femelles : sélection sexuelle (intersexuelle).
5. Il est défavorisé par la prédation, une sélection par la survie.
La prédation élimine plus souvent les chanteurs complexes : sélection naturelle par la survie. La complexité du chant résulte d’un compromis entre ces deux pressions : 4 fois plus de femelles, mais 2 fois plus de chauves-souris.

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