Reproduction en mer Flashcards
La reproduction: à quoi ça sert?
- Remplacement
- Multiplication
- Dissémination
- Évolution
Caractéristiques de la reproduction dans l’eau
• Fécondation externe
• Cycles vitaux complexes
– Stades larvaires
– Alternance de générations
• Dérive par les courants
– Gamètes
– Larves, spores, autres propagules
• Diversité biologique – algues, invertébrés
Pourquoi étudier la reproduction en milieu marin?
– Point central dans l’établissement et le maintien des communautés marines.
– Dans n’importe quel habitat marin, la distribution et l’abondance des organismes sont maintenus par l’arrivé de nouveaux individus et la mortalité (selon Chia 1988) :
> le recrutement larvaire
> la reproduction locale (asexuée)
> la migration
> la mortalité
–> Biais vers les invertébrés et les poissons
Reproduction asexuée
- Un mode de reproduction qui correspond à la capacité de se multiplier seul, sans partenaire (i.e., sans faire intervenir la fusion de deux gamètes).
- Provenance des nouveaux individus à partir d’une cellule (e.g., spore), de petit groupe de cellules (e.g., bourgeon) ou fragmentation/fission.
- Implique qu’il y a formation de clone (génétique)
• Cyclique : alternation entre reproduction sexuée et asexuée.
Ex. algues;
• Environnemental: lorsque détérioration des conditions,
reproduction sexuée. Formation de zygote et d’embryons en dormance puis les parents meurent. Développement des embryons en femelles parthénogénétiques quand les conditions sont favorables. Ex. rotifère, cladocère;
• Exclusif: pour certains taxons, il n’y a pas de mâle. Ex. Codium;
Spore, parthénogenèse et Fission/Fragmentation/Bourgeonnenement
- Spore : cellules (1n ou 2n) capables de créer un nouveau individu par mitose (e.g., sans fécondation);
- Parthénogénèse: développement d’un ovule vierge sans intervention du gamète mâle;
- Fission, Fragmentation, Bourgeonnement: n’implique pas la gamétogénèse, ni sporogénèse. Très commun chez les invertébrés benthiques. Ex. anémones
Fission chez les dinoflagellés
1- Kyste en dormance;
2- Germination (température, lumière, oxygène);
3-Fission binaire: exponentiel quand les nutriments sont abondants et les conditions optimales;
4- Quand les conditions ne sont plus optimales, la croissance (fission) s’arrête et formation de gamètes;
Bourgeonment/fission
• Normalement une caractéristique associée aux organismes sessiles.
• Certains avantages
- si bourgeons de forme détachée: Dissémination
- si aggrégation des bourgeons: Accroissement modulaire
- Alimentation (filtreurs) : conserve la taille optimale de l’appareil buccal, mais profite de l’efficacité du nombre pour créer un courant plus important et ↑ biomasse (e.g., bryozoaires)
- Spécialisation des clones: différents modules se spécialisent dans la reproduction, la défense et l’alimentation (e.g., hydrozoaires, bryozoaires).
- Meilleure dominance de l’espace disponible: croissance flexible selon la topographie et les courants et avantage compétitif pour la ressource «espace».
Avantages et désavantages de la reproduction asexuée
(+) Conservation d’un génotype performant
(+) Éviter le « coût » génétique (pas de production ni rencontre de gamètes)
(+) Permet l’expansion rapide d’un génotype
(-) Ne confère pas le potentiel évolutif de la reproduction sexuée, donc plus enclin à l’extinction que les lignées sexuées. (Certaines mutations possibles).
–> Diversité génétique réduite qui limite l’adaptation aux changements environnementaux
Avantages et désavantages de la reproduction sexuée
(-) Échanges sexuels requis pour la croissance des populations
(-) Coûts énergétiques associés à la production de gamètes et à leur rencontre, aux soins des jeunes
(-) Coût génétique
(+) Diversité génétique élevée
> Grande capacité d’adaptation de l’espèce aux changements environnementaux
Reproduction sexuée
- Fusion des cellules haploïdes (1n) reproductrices (gamètes) pour créer un nouveau génome.
- Les gamètes proviennent normalement des individus différents. Sinon, il s’agit de l’autofécondation.
- Les gamètes différents, normalement par leur grandeur, mais sûrement génétiquement.
> isogamie, anisogamie (chez certaines algues)
> oogamie (tous les autres groupes) - Dimorphisme sexuel marqué entre les gamètes mâles et femelles implique des différences dans le temps et l’énergie nécessaires à leur production.
- Espèces gonochoriques (dioïques)
> Les fonctions mâle et femelle sont associées à des individus séparés
> Probable augmentation de l’efficacité puisqu’un individu se spécialise dans un seul type de fonction
Espèces hermaphrodites (monoïques) :
Pourquoi combiner les sexes?
Chez les organismes sessiles
• ↓ Risque que les voisins soient du même sexe et donc impossibilité de fécondation réciproque. Plus souvent observé chez les organismes sessiles.
Chez les organismes mobiles
• Espèces dont la densité est faible: s’assurer que lors de la rencontre avec un autre individu mature, il y a une possibilité de reproduction.
*Presque jamais d’auto-fécondation («cross-fertilization»).
Types d’hermaphrodisme:
- Simultané :mâle et femelle en même temps;
- Séquentiel : les sexes n’arrivent pas à maturité en même temps ou changement de sexe. Signal environnemental ou croissance.
Protogynie: femelle avant mâle
Protandrie: mâle avant femelle
Allocation de l’énergie à la reproduction?
Prémisse: la reproduction est coûteuse (production de gamètes, recherche de partenaires, défense du territoire, défense des jeunes). La sélection naturelle devrait conduire à une stratégie reproductive maximisant le nombre de jeunes produits durant la vie de l’organisme.
Espèces sémelpares
• Se reproduisent une fois puis meurent.
• Leur succès dépend de la survie des jeunes jusqu’à l’âge adulte.
• Représentent une adaptation aux environnements à haut risque où le taux de mortalité adulte est élevé.
Espèces itéropares
• Reproduction continue sur une saison ou plus d’une fois sur plusieurs saisons.
• Leur succès dépend de la survie adulte.
• Une adaptation aux environnements où le taux de mortalité adulte est bas, ou lorsque la survie des larves ou des jeunes est incertaine.
• Davantage d’investissement dans la croissance pour que l’individu puisse
(1) se reproduire plus d’une fois et
(2) produire plus de gamètes.
• Individus plus âgés ayant davantage d’expérience dans la recherche de partenaires.
• Coûts:
(1) un délai de l’âge de la première reproduction
(2) un système endocrinien plus complexe.
Rencontre des gamètes
Fécondation externe:
Relâche et rencontre des gamètes mâles et femelles dans la colonne d’eau. Cette méthode de fécondation est la plus primitive, de même que la plus commune chez les organismes marins.
Fécondation interne par du sperme relâché par des conspécifiques:
Chez certains filtreurs, qui capturent le sperme dans la colonne d’eau (ex. tuniciers, ectoproctes, la plupart des éponges).
Fécondation interne suivant la copulation:
Élimine les pertes liées à la fécondation externe, mais de l’énergie est dépensée dans la recherche d’un partenaire. Surtout présente chez des espèces mobiles, et implique souvent des parades nuptiales élaborées.
Fécondation externe
Objectif: maximiser le mélange et la concentration des gamètes aussi longtemps que possible.
- Aspect temporel : Synchronisation dans la libération des gamètes
• À longue terme : gamétogenèse (développement des gonades)
• À courte terme : Signal spécifique pour un relâchement simultané (e.g., cycle lunaire, ponte des individus adjacents) - Aspect spatial : Augmentation de la concentration
• Densité des individus
• Production d’un grand volume de gamètes - Éviter la fécondation interspécifique
• Spécificité des gamètes: reconnaissance de protéines spécifiques (chimiotaxie) et récepteurs
Comment se synchroniser?
Signaux environnementaux qui agissent sur les
processus physiologiques et le comportement
Signaux distaux (longtemps avant): Relier au développement des gonades (endogène). Plusieurs semaines avant l’évènement
Signaux proximaux (court terme): Relier au relâchement des gonades. Réponse à un signal environnemental, souvent cyclique (jour/nuit; marée; cycle lunaire; photopériode; température)
Pourquoi?
- Augmenter la probabilité de fécondation;
- Éviter la prédation : Si plusieurs oeufs/larves sont présents en même temps dans la colonne d’eau, il y a moins de pression de prédation individuellement et les prédateurs ont accès à plus de ressources que nécessaire = plus grande chance de survie.
Patron souvent observé: relâchement des oeufs/larves la nuit; lorsque la marée a une amplitude maximale.
Avantages de faire coïncider la ponte avec les blooms de phytoplancton
- Le phytoplancton est un indicateur direct de la richesse des ressources alimentaires disponibles pour les larves.
- Le bloom printanier est un excellent signal afin d’assurer la synchronie de la ponte.
- À cause de la stratification de la colonne d’eau associée au bloom de phytoplancton, les larves pélagiques seront surtout retenues dans la couche de surface plutôt que d’être transportées vers les profondeurs où les conditions de développement sont moins optimales et les sites de fixation adéquats plus rares.
- Le bloom est possiblement un meilleur indicateur des températures optimales qui régneront lors de la croissance que la température au moment même de la ponte.
- La mortalité larvaire attribuée aux prédateurs du zooplancton est peut-être diminuée.
- Lors du bloom, quand un grand nombre d’espèces pondent, la mortalité larvaire est possiblement réduite puisque la capacité d’ingestion des prédateurs atteint un maximum.
De quoi dépend la concentration ?
- longévité des gamètes
- effet du courant
- effet densité des individus
> Comment ↑ la densité?
–> Comportement grégaire
–> Taille de la population
voir diapos 38-40
Effet de la densité vs. de la taille de la population sur le succès reproducteur.
Voir diapo 41
Le développement larvaire
Développement larvaire = Produit de la reproduction sexuée de la plupart des organismes marins.
Larve : État juvénile au cours du développement des certains animaux pendant lequel ils diffèrent de la forme adulte. Pour acquérir la forme adulte, les larves subissent des transformations profondes au cours de la métamorphose (forme indépendante & morphologiquement différente des adultes).
Diversité des modes de développement larvaire
Classification selon le site de développement
- Planctonique
> Méroplancton: organisme dont une partie du cycle vital se déroule à l’intérieur du plancton
Poisson pélagique: necton→plancton→necton
Cnidaire: benthos→plancton→benthos
Échinoderme: benthos→plancton→benthos
> Holoplancton: organisme qui passe toute son
existence dans le plancton. ex. cnidaire, copépode
Site de développement
- Planctonique (voir diapos précédent)
- Démersale : développement dans la colonne d’eau près de la surface benthique (fond). Nage dans la colonne d’eau après le relâchement, mais revient vers le fond assez rapidement pour amorcer une sélection d’habitat. Ex: corail, éponge, ascidie
• Benthique (holobenthique ou direct) : organisme qui passe toute son existence dans le benthos.
– Sans soins parentaux: relâchement de larves ou
embryons, encapsulé ou non, attachés au fond ou sur
des algues, plantes ou animaux. Ex. Buccin commun
– Avec soins parentaux: «couvage» interne ou externe.
Présence des parents (au moins périodiquement) est
nécessaire au succès du développement.
Ex. Leptasterias polaris.
