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12/2004 [email protected]
Classer les êtres vivants
La classification au collège
Nouveaux programmes . BO Hors série n°5 du 9 septembre 2004
Partie diversité, parentés et unité des êtres vivants
Deux des compétences demandées :
- Déterminer un être vivant à partir d’une clé dichotomique
- Replacer un être vivant dans la classification actuelle
Ce diaporama a pour but d’amorcer une réflexion sur le
sens des classifications du vivant
Classer, c’est :
choisir des objets,
les trier, ou les regrouper par catégories,
trouver des relations entre les catégories.
Le désir de classer le monde vivant naît de l’observation de sa
grande diversité
Que classe-t-on ?
Des espèces
Mais qu’est ce qu’une espèce ?
Exemple 1
Même espèce ?
Exemple 2
Même espèce ?
Exemple 3
Même espèce ?
Le critère d’appartenance à la même espèce
Ne peut être fondé sur la ressemblance,
On utilise le critère de descendance :
sont de la même espèce, les individus interféconds pouvant donner une descendance fertile
Ce critère fut long à mettre en place
Jusqu’au XVIIème siècle, la croyance en des métamorphoses d’une espèce en une autre, perdurait
L’arbre à Anatifes fabriquant des canards
Aldrovandi, botaniste à l’Université de Bologne 1618
Chaque espèce est nommée par 2 termes
Le nom du genre , suivi du nom d’espèce
Exemple : Canis familiaris pour le chien
Cette double dénomination a été fondée par Linné (XVIIème siècle)
Toute entreprise de classement nécessite au préalable
une collecte des échantillons sur le terrain
Et, en vue de leur étude
leur conservation (herbier, collections, musées)
Pourquoi classer les êtres vivants?
• par intérêt utilitaire
Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc..
Classer pour reconnaître
Une méthode :
la clé de détermination
Principe de construction d’une clé
Il procède du tri :
on choisit un critère de reconnaissance,
on sélectionne les êtres vivants qui le possèdent, on élimine les autres,
par l’utilisation de critères successifs, on discrimine l’être vivant que l’on peut nommer
Exemple : l’Orme champêtre
Application : reconnaître l’Orme parmi 4 arbres
Critère 1 : feuille dentée
oui oui
oui non
Critère 2 : feuille lancéolée oui
oui
non
Critère 3 : base du limbe asymétrique
oui non
3 critères suffisent pour identifier l’Orme
Dans une clé :
La détermination s’effectue par une série finie d’alternatives
Pour chaque être vivant, un seul chemin possible
La clé avec les 4 arbres
lim be asym étrique à la base
Orm elim be sym étrique
C harm e
lancéolée pas lancéolée
Alisier
dentée pas dentée
C hêne
la feu ille de l'arbre
Ce principe est utilisé sur une collection beaucoup plus grande d’êtres vivants
il est adopté par les flores
Le tri préside aux premières classifications
Téophraste (3 siècles avant JC) bâtit une classification des plantes sur ce principe, afin de reconnaître les plantes médicinales
Pourquoi classer les êtres vivants?• par intérêt utilitaire
• par intérêt scientifique
Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc..
Faire un inventaire du monde vivant
Le recensement actuel de la biodiversité
On dénombrait en 2000, 1 747 851 espèces
Ce recensement est inachevé.
La diversité actuelle est le résultat d’une longue histoire commencée il y 3800 millions d’années
Une biodiversité variable selon les groupes
Les insectes et les plantes, groupes les plus explorés, regroupent le plus grand nombre d’espèces
Document extrait et modifié de la revue « Pour la science »
Pourquoi classer les êtres vivants?• par intérêt utilitaire
• par intérêt scientifique
Reconnaître des plantes médicinales, comestibles, dangereuses, etc..
Faire un inventaire du monde vivant
Comprendre sa diversité actuelle
Classer pour comprendre
La classification révèle une conception du monde vivant
Brève histoire des idées
De l’antiquité au XVIIIème siècle
La classification reflète l’idée d’une biodiversité structurée
Aristote et « l’échelle de la nature »
Tous les êtres vivants ont une âme Ils sont classés selon une complexité croissante
Homme
Animaux
Plantes
Idée d’un monde vivant hiérarchisé …qui persistera bien au-delà de l’antiquité
Linné et la recherche d’un « ordre naturel » …….divin
Les espèces, définies comme unités de classification sont immuables
Fixisme
Le vivant présente une harmonie naturelle d’inspiration divine
Créationnisme
Son système de classification est censé traduire l’ordre du créateur
Règne
Embranchement
Classe
Ordre
Famille
Genre
Espèce
Selon une logique descendante, Il subdivise le vivant en unités systématiques de plus en plus petites
Tout le vivant
Division du vivant
Il utilise surtout le principe du tri En classant les plantes selon les seuls caractères
sexuels
Naissance du principe d’emboîtement Bernard de Jussieu, Cuvier définissent
l’appartenance à chaque niveau hiérarchique de la classification, par la possession d’un caractère précis
Exemple, la classe des mammifères par les mamelles, l’embranchement des vertébrés par la vertèbre
Ce principe de hiérarchisation des caractères permet d’opérer des emboîtements
Le principe d’emboîtement est à la base du classement actuel des êtres vivants
Premier niveau d’emboîtement, le genre
Dans un 2ème emboîtement, le genre dans une famille… et ainsi de suite
Exemple : Homo sapiens
Les « boites » contenant l’homme et les emboîtements successifs
La vision du vivant évolue à partir du XVIIIème siècle
Geoffroy St Hilaire : certains êtres vivants présentent un plan d ’organisation commun
Idée de parenté
Cuvier : les roches peuvent contenir des restes d’animaux disparus
Les espèces ne sont pas immuables
Lamarck et la rupture avec le fixisme
Les espèces se transforment sous la contrainte du milieu.
selon un processus contesté, la transmission des caractères acquis !
Idée d’évolution…
La dimension historique fait son entrée dans la classification
Darwin précurseur de la classification actuelle
Il constate :- qu’il existe une variation au sein des espèces- qu’il naît plus d’individus que la planète peut en nourrir
La nature opère un tri (sélection naturelle)
Les plus « adaptés » se reproduisent et la reproduction crée de nouvelles variations
Le triple processus, variation, sélection, reproduction, est responsable d’une transformation des espèces
D’où l’idée maîtresse de Darwin
Relier l’idée de parenté et d’évolution pour aboutir à celle d’une filiation entre les êtres vivants.
Les ressemblances entre espèces traduisent l’héritage d’un ancêtre commun, les différences traduisent les modifications évolutives au cours du temps
C’est le concept de descendance avec modification énoncé par Darwin
Et après Darwin ? Les faits en faveur de l’évolution
s’accumulent
La découverte des gènes, de leur variabilité, de leur mode de transmission, apporte des éclairages nouveaux sur les processus responsables de l’évolution
La datation des fossiles donne un cadre chronologique à l’histoire évolutive
La conception moderne de la classification
Elle traduit des filiations et l’évolution des êtres vivants
On parle de classification phylogénétique
Comment bâtir une classification qui reflète
les liens de parenté ?
Pour regrouper, on utilise les caractères partagés qui traduisent une parenté
Toute la difficulté est de choisir les caractères pertinents
Classons les 5 animaux suivants
Pigeon, thon, criquet, chauve souris, chat
Images issues du logiciel « phylogène »
Comment les regrouper ?
Une idée, utiliser les organes locomoteurs
Animaux à ailes (ou pattes + ailes)
Pigeon
Chauve souris
Criquet
Animaux à pattes
Chat
Animaux à nageoires
Thon
Judicieux ?
Examinons les organes locomoteurs
Structure des organes locomoteurs
chat
Pig.
Ch S
cr
thon
intrus Même structure
Images phylogène
Regrouper, oui si…
les caractères traduisent une parenté. On dit que ce sont des caractères homologues
Non, s’ils traduisent des ressemblances sans rapport de parenté ou analogies (comme l’aile, la forme du corps)
Les emboîtements successifs
Membre osseux
Chat
Chauve-souris
pigeon
Nageoire
osseuse
Thon
Ailes
membraneuses
Criquet
1er emboîtement utilisant la parenté des appareils locomoteurs
Les emboîtements successifs
Membre osseux
Chat
Chauve-souris
pigeon
Nageoire
osseuse
Thon
Ailes
membraneuses
Criquet
2eme emboîtement d’ordre supérieur utilisant le caractère du squelette
Squelette interne osseux Squelette externe
Les emboîtements successifs
Membre osseux
Chat
Chauve-souris
pigeon
Nageoire
osseuse
Thon
Ailes
membraneuses
Criquet
3eme emboîtement d’ordre inférieur utilisant les productions de la peau
Squelette interne osseux Squelette externe
poils
Une logique de classification ascendante Contrairement aux premiers classificateurs, on opère
des regroupements de plus en plus grands
Tout le vivant
Divisions du vivant
Unité croissante
diversité
Emboîtements successifs
Les activités de classement avec les élèves
Le « jeu » consiste à placer les animaux qui partagent les mêmes caractères dans les mêmes boîtes, puis de faire des emboîtements
On regroupe selon des critères positifs. Le tri est désormais banni
La méthode de classement devient identique à celle des scientifiques
On peut matérialiser les liens de
filiation entre les groupes
En « connectant » les groupes par des liens de filiation avec leurs ancêtres
On fabrique ainsi un arbre de filiation
De la classification à l’arbre de filiation
A l’extrémité des branches, les « descendants » d’un même ancêtre hypothétique situé au noeud
Ancêtre mammifère
Chauve-souris Chat Pigeon Thon Criquet
De la classification à l’arbre de filiation
Ancêtre mammifère
Chauve-souris Chat Pigeon Thon Criquet
Ancêtre avec membre osseux
De la classification à l’arbre de filiation
Ancêtre mammifère
Chauve-souris Chat Pigeon Thon Criquet
Ancêtre avec membre osseux
Ancêtre vertébré
De la classification à l’arbre de filiation
Ancêtre mammifère
Chauve-souris Chat Pigeon Thon Criquet
Ancêtre avec membre osseux
Ancêtre vertébré
Ancêtre animal plus lointain
La classification actuelle nécessite des remises en cause
Son but étant de regrouper tous les descendants d’un même ancêtre,
certains regroupements « traditionnels » n’ont plus de sens
La classification actuelle des vertébrés
Tous issus d’un même ancêtre
Images tirées de « la classification phylogénétique du vivant » de Lecointre / Le Guyader
Le groupe des poissons n’a aucun sens sauf …..
…si on y inclut l’intégralité des vertébrés, l ’ancêtre de tous les poissons étant aussi l’ancêtre de tous les vertébrés
Si on conserve le groupe des reptiles….
Si on conserve le groupe des reptiles…
…Il faut lui inclure les oiseaux !
Il faut reconsidérer des anciens regroupements
Les poissons , les reptiles n’ont aucune signification d’un point de vue des parentés, donc d’un point de vue évolutif
C’est aussi le cas des invertébrés regroupés au seul prétexte qu’ils n’ont pas de vertèbres,
…mais qui comprennent une très grande variété de groupes très éloignés les uns des autres
Quelques grands traits de la classification actuelle
Les 3 grands domaines du vivant
Bactéries
Êtres vivants dont la cellule n’a pas de noyau
Archées
Êtres vivants dont la cellule n’a pas de noyau, mais éloignés des bactéries
Eucaryotes
Êtres vivants dont les cellules ont un noyau
Ancêtre commun
1ère cellule
Quelques grands groupes d’eucaryotes
Les végétaux, les champignons, les animaux, les algues brunes
et d’autres désormais éclatés, comme les protozoaires
Les « invertébrés » regroupent des êtres vivants très différents
Les arthropodes, animaux à pattes articulées et exosquelette, champions de la diversité
Les mollusques, animaux à coquille
Différents groupes de vers, avec ou sans anneaux, plats ou ronds, des animaux à 5 axes de symétrie comme les échinodermes, etc.…
L’homme se positionne selon les mêmes méthodes dans la classification
Une ancienne vision : l’homme, au sommet de l’évolution
L’homme se positionne selon les mêmes méthodes dans la classification
Une des nouvelles conceptions : l’homme partage un même ancêtre avec le chimpanzé
En conclusion,
La classification actuelle est une tentative de reconstitution de l’arbre généalogique du vivant
En conclusion,
Elle réunit 2 concepts d’apparence contradictoire :
la diversité du vivant l’unité du vivant,
en traduisant la communauté de son origine, ses liens de filiation, son évolution
En conclusion,
Elle y inclue les fossiles
Elle ne hiérarchise pas le vivant
Elle fait débat et évolue au gré des découvertes et des discussions
Toutefois, elle ne traduit pas toute la biodiversité
La biodiversité au sein d’une même espèce est occultée dans les systèmes actuels de classification
Pourtant cette variation est connue de tous, comme le montre ce panier de tomates
L’outil de mesure pertinent de la biodiversité reste encore à inventer !
Quelques sources bibliographiques
Comprendre et enseigner la classification . Lecointre. Ed. Belin . 22 euros .
Indispensable pour se familiariser avec les nouveaux concepts. Des pistes pédagogiques pour le primaire, le collège et le lycée
Classification phylogénétique du vivant de Lecointre/ Le Guyader. Belin. 36,40 euros.
Pour connaître la classification actuelle
Quelques sources bibliographiques
Classification et évolution : Le Guyader. Editions Le Pommier. 6 euros. Petit condensé vite lu
Numéro spécial de « Pour la science » . L’évolution. Janvier 97. Beaucoup d’infos.
Les harmonies de la nature à l’épreuve de la biologie . INRA. P. H. Gouyon. Remarquable
Histoire des Sciences de la vie. Nathan. Duris/ Gohau. Très clair
De la graine à la plante. Belin. Un article sur Linné notamment
Histoire de la Biologie . Mayr. Ed Fayard. 45 euros environ. L’un des fondateurs du concept actuel de l’espèce. Ardu
Sur Internet
Dossier du CNRS consacré à l’évolution www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosevol/accueil.html
Très complet, vivement conseillé
Conférences en ligne de Pierre Henri Gouyon : 3 leçons de 1h 30 chacune à écouter
www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/college/archives/index.htm
Un régal d’intelligence !
…et 3 conférence de Le Guyader : « l’évolution des espèces »
Très intéressant