Chapitre 4 - Évolution des organismes et histoire de la Terre

Le peuplement actuel de la Terre par les êtres vivants est le résultat d’une longue évolution.

Pbm :

  • Comment les fossiles permettent-ils de reconstituer l’histoire de la Vie ?
  • Comment l’évolution permet-elle d’établir des liens de parenté entre toutes les espèces ?
  • Comment l’histoire de la Terre a-t-elle influencée l’histoire de la Vie ?

I. L’histoire de la Vie au cours des temps géologiques.

A/ Des changements dans les peuplements au cours des temps.

Activité 15

Conclusion : Les roches sédimentaires sont des archives géologiques par la présence de fossiles. Elles montrent que depuis plus de 3 milliards d’années des groupes d’organismes sont apparus, se sont développés, ont régressé et ont pu disparaître.

B/ Des changements d’espèces au sein des groupes.

Pbm : Quels sont, au cours des temps, les changements observés au sein des groupes d’organismes ?

Activité 16 questions 2, 3, 4 et 5 p 123

Conclusion : Les ammonites sont apparues durant l’ère primaire. Au cours des temps géologiques, de nombreuses espèces (qui constituent le groupe) sont apparues puis se sont diversifiées et ont disparu.

Ainsi les ammonites ont présentées une grande diversité d’espèces : plusieurs milliers d’espèces se sont succédées, avec des durées de vie variables (1-2 millions d’années).

Ce renouvellement permanent illustre le processus de l’évolution des espèces. Elles ont connues plusieurs crises durant lesquelles l’ensemble des espèces a failli disparaître. Une dernière crise il y a 65 millions d’années a marqué leur extinction. (Ces crises sont appelées crises de la biodiversité).

Genre : ensemble des espèces proches réunies sous le même nom.

Famille : ensemble des genres proches nommés de la même façon.

Évolution : ensemble des changements subits par une espèce au cours du temps.

C/ Une évolution par à-coups : des crises dans l’histoire de la Vie.

Pbm : Comment les espèces ont évolué ? Comment l’évolution s’est-elle déroulée ?

Activité 17

Conclusion : L’histoire de la vie sur Terre ne s’est pas fait de façon régulière mais par à-coups. Ainsi, au cours des temps géologiques, on a constaté des extinctions de masse correspondant à d’importantes baisses de nombreuses espèces et de groupes entiers : ce sont des crises de la biodiversité.

Certains groupes survivent sans être touchés, d’autres présentent une forte baisse, d’autres encore disparaissent.

Ces crises sont suivies de périodes de diversification des espèces qui ont résisté à l’extinction. Ainsi l’évolution des espèces est marquée par des extinctions suivies par des diversifications (= rebond évolutif).

II. L’évolution des espèces et unité des êtres vivants :

A. L’origine commune des organismes vivants

Pbm : Comment l’évolution permet-elle d’établir des liens de parenté entre toutes les espèces ?

Activité 18 : L’origine commune de tous les êtres vivants Objectif : Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes. En 1859, Darwin a proposé que la totalité des êtres vivants peuplant ou ayant peuplé la Terre ont pour origine les premières formes de vie apparues sur Terre dans une mare chaude. Comment les connaissances actuelles permettent-elles de confirmer l’hypothèse de Darwin ?

Conclusion : La cellule et l’ADN sont communs à tous les êtres vivants. La présence de gènes ayant le même rôle dans les différentes espèces montre une origine commune de tous les organismes vivants à partir d’une forme ancestrale.

B. Les liens de parenté entre les espèces et l’évolution :

Pbm : Comment peut-on établir les relations de parenté entre différentes espèces ?

Activité 19 : livre construction d’un tableau de caractères d’êtres vivants

Conclusion : Les espèces sont regroupées en fonction de caractères communs, leur parenté est représentée sous la forme d’un arbre.

Une espèce nouvelle présente des caractères ancestraux communs avec une espèce fossile dont elle serait issue et présente aussi des caractères nouveaux.

Exemple : les oiseaux ont en commun la fourchette avec les dinosaures, ils ont comme caractère nouveau le bréchet.

C. La place de l’Homme dans l’évolution :

Pbm : L’Homme moderne occupe-t-il une place à part ?

Activité 20 : la place de l’Homme Objectif : Rechercher, extraire et organiser l’information utile

Toutes les espèces ont un ancêtre commun et sont donc plus ou moins apparentées

Conclusion : L’Homme, en tant qu’espèce (Homo sapiens), est un primate qui appartient au groupe des grands singes avec qui il partage une organisation commune. La lignée humaine est apparue sur Terre (en s’inscrivant dans le processus de l’évolution) à partir d’une espèce ancestrale commune aussi aux chimpanzés.

D. Une première approche dans les mécanismes de l’évolution.

Activité 21

Conclusion : L’apparition de caractères nouveaux au cours des générations est le reflet de modifications au niveau de l’information génétique : ce sont des mutations. La sélection naturelle a permis de conserver les caractères les plus adaptés, ce qui peut conduire à l’apparition d’une nouvelle espèce.

III) Transformation de la Terre et évolution de la Vie :

A) L’apparition de la vie sur Terre :

Pb : Comment l’histoire de la Terre a-t-elle influencé l’histoire de la vie ?

Activité 22

1/ La Terre au commencement :

La Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années grâce à l’agglomération de plusieurs planétisimaux (phénomène d’accrétion). La dernière rencontre est à l’origine de la formation de la Lune .

Moins de 1 milliards d’années après, la vie est apparue et a évolué. Comment cela s’est-il déroulé ?

La température a baissé : de 2000°C (-4500Ma) à 90°C (-3500Ma). La vapeur d’eau a baissé : sa condensation est à l’origine de la formation des océans. La teneur en CO2 a baissé : il s’est dissous dans l’eau liquide La teneur en O2 est nulle

2/ La vie au commencement :

Des roches bâties par des bactéries :

Jusqu’au début des années 1960, la nature des stromatolites, d’abord appelés Cryptozoon, est demeurée controversée. On sait maintenant que ces roches doivent leur existence à des bactéries.

Tout commence avec une colonie de cyanobactéries (= bactéries bleues) qui pendant la journée fait sa photosynthèse : elle consomme du CO2 et libère de l’O2 dans l’eau. Dans les eaux riches en sels minéraux, cette réaction va favoriser la précipitation de calcaire qui se dépose sur la couche de bactéries.

La nuit, ces mêmes bactéries sécrètent un gel muqueux auquel se colle le calcaire. Au final, la première colonie de bactéries se retrouve étouffée sous une sorte de tapis de pierre (en grec « strom » veut dire tapis et « lithos » pierre). Une autre colonie de cyanobactéries va ensuite s’installer sur ce feuillet, jusqu’à former une roche : le stromatolite. Dans la baie des requins, cette roche grossit de 0,4 mm/an. d’après Science et vie n°245 décembre 2008

Roche de Pilbara (Australie) : 3,5 milliards d’années

  • Les cyanobactéries ont libéré dans l’eau du dioxygène qui a réagi chimiquement avec le fer qui a rouillé. Cette rouille est à l’origine de la couleur des roches de Pilbara.

  • Lorsque la totalité du fer a été rouillé, l’O2 rejeté par les cyanobactéries s’est accumulé dans l’eau. Lorsque l’eau s’est retrouvée saturée en O2, il y a 2,3 milliards d’années, ce gaz s’est alors retrouvé dans l’atmosphère.

  • Les cyanobactéries ont donc modifié la composition de l’atmosphère en libérant de l’O2.

Le dioxygène atmosphérique est à l’origine de la formation de la couche d’ozone. Cette couche nous protège des UV. En étant protégé de ce rayonnement mortel, les êtres vivants ont pu se diversifier.

Bilan : L’apparition de la vie s’est faite il y a environ 3,5 milliards d’années soit moins de 1milliard d’années après la formation de la Terre. Les premiers êtres vivants ont libéré du dioxygène d’abord en milieu aquatique puis dans le milieu aérien. Ces modifications ont entraîné une diversification des êtres vivants modifiant le peuplement de la Terre.

  • Action du milieu de vie –> êtres vivants : refroidissement de la Terre, champ magnétique, eau liquide
  • Action des êtres vivants –> milieu de vie : libération de dioxygène dans l’eau puis l’air
  • Action du milieu de vie –> êtres vivants : couche d’ozone protégeant les êtres vivants

B) L’histoire de la Terre et l’histoire de la Vie :

Activité 23

L’activité de notre planète est source de vie : le mouvement du manteau autour du noyau terrestre génère un champ magnétique qui permet le maintien de l’atmosphère autour de la Terre. Sans cela, les vents solaires l’auraient balayée (comme ce fut le cas sur Mars).

Pb : Comment les évènements géologiques ont-ils modifié l’évolution de la vie ?

1/ Des évènements géologiques courts et violents :

La crise biologique « 3 » datée de -245 Ma est la plus importante baisse de la biodiversité qu’à connue la Terre, plus de la moitié des familles d’êtres vivants ont disparu.

Pendant ces éruptions, du CO2 a été libéré : il provoque un effet de serre qui est à l’origine de la disparition d’espèces marines (pas assez de dioxygène pour respirer)

Pendant ces éruptions, du SO2 a été libéré : il provoque un refroidissement global (glaciation) qui est à l’origine de la disparition d’espèces marines et terrestres.

2/ Des évènements géologiques lents et imperceptibles :

Les fougères arborescentes se développent en climat humide et chaud. Les conifères se développent en climat sec et tempéré.

Les fougères arborescentes ont disparu car la France n’est plus au niveau de l’équateur et donc n’est plus soumise à un climat équatorial. L’évènement géologique responsable de ce changement est la « dérive des continents » (tectonique des plaques).

Bilan : Des évènements géologiques violents (chute de météorite ; éruptions volcanique géante) et lents (dérive des continents) ont entraîné un bouleversement des conditions climatiques et donc modifié les conditions de vie. S’en est suivi un effondrement de la chaîne alimentaire et la disparition de nombreuses espèces voire l’extinction de groupes entiers. Les successions de formes vivantes et d’évènements géologiques ayant affecté la surface de la Terre depuis son origine, sont utilisées pour subdiviser les temps géologiques en ères et en périodes de durée variable.

Thème Bleak d'après zutrinken © Nicolas Ogier 2016 - Mise à jour : 5 février 2018 à 00:05