PARTIE 3 : EVOLUTION DES ORGANISMES VIVANTS ET HISTOIRE DE LA TERRE Acquis : 6ème : cellule, espèce, classification du vivant ; 5ème : roches sédimentaires, fossiles, reconstitution de paysages, actualisme ; 4ème : reproduction sexuée et maintien dans les milieux, mouvements des plaques lithosphériques ; 3ème : caractères spécifiques et variations individuelles. Une espèce est un nom donné à un ensemble d’êtres vivants qui peuvent se ressembler (mais pas toujours), qui peuvent se reproduire entre eux et dont les petits peuvent aussi se reproduire. Les êtres vivants sont classés en groupes emboîtés définis à partir des attributs qu’ils partagent (ex : le groupe des mammifères regroupe les êtres vivants qui possèdent tous des poils et des mamelles). Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles (traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé). Les observations faites dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens : c’est le principe d’actualisme. Les roches sédimentaires sont donc des archives des paysages anciens. Notations : Ma = millions d’années ; Ga = milliards d’années. 1 CHAPITRE 1 : HISTOIRE DE LA TERRE, HISTOIRE DE LA VIE PROBLEME : Comment peut-on reconstituer l’histoire de la vie et de la Terre ? Q1 : Les êtres vivants ont-ils toujours été présents sous la forme qu’on leur connaît actuellement ? I. Reconstituer l’histoire ancienne de la vie Doc1 : Reconstitution d’un paysage du Cambrien (environ 540-500 Ma) Doc 2 : Reconstitution d’un paysage du Crétacé (environ 100 Ma) Comment a-t-on pu reconstituer ces milieux de vie ? 2 Grâce aux fossiles contenus dans les roches et aux informations qu’ils apportent.(Doc3 ci-dessous) Les roches sédimentaires sont de véritables archives géologiques car elles contiennent de nombreux fossiles. Elles permettent de reconstituer des paysages anciens et leurs peuplements (= les êtres vivants qui y vivaient). Fossile : reste ou trace d’être vivant aujourd’hui disparu (partie du corps, moulage, trace d’activité, empreinte…) Que constate-t-on si on compare les êtres vivants présents à deux époques différentes ? Comparaison des groupes présents au Cambrien et au Crétacé (Docs 1 et 2) Groupes Vertébrés Algues Céphalopodes Méduses Spongiaires Crustacés Bivalves Gastéropodes Opabinia Anomalocaris Annélides Diapsidés marins Trilobites Présent au Cambrien o + o + + + o o + + + o + Présent au Crétacé + + + + + + + + o o + + o Présent aujourd’hui + + + + + + + + o o + o o Légendes : + = présent ; o = absent Certains groupes d’êtres vivants étaient présents au Cambrien et ont disparu ensuite (Trilobites…), d’autres y étaient absents et sont apparus au Crétacé (Vertébrés, Bivalves,…). Parmi eux, certains sont toujours présents (Vertébrés, Céphalopodes,…), et d’autres ont depuis disparu (Diapsidés marins, Dinosaures…). La succession des espèces au sein d’un groupe : l’exemple des Ammonites (Doc 4) Au sein du groupe des Ammonites, les espèces ont été nombreuses. Chaque espèce a une durée de vie très limitée dans le temps : de quelques centaines de milliers d’années à quelques millions d’années. Ces informations sont apportées par les fossiles retrouvés. 3 Les espèces se renouvellent régulièrement au sein du groupe d’Ammonites Hildoceras : elles apparaissent et disparaissent au cours du temps, certaines sont présentes en même temps, d’autres non. Certains groupes d’êtres vivants marins du Cambrien (-540 Ma) ont disparu au Crétacé (-100 Ma) (comme les Trilobites), et au contraire d’autres groupes sont apparus au Crétacé (Vertébrés) et sont toujours présents actuellement. Groupe : ensemble d’espèces partageant des caractères communs qui correspondent à des liens de parenté. A l’intérieur des groupes, les espèces aussi disparaissent et apparaissent au cours des temps géologiques. 4 BILAN : Au fil des temps, depuis l’apparition de la vie il y a près de 3,5 milliards d’années, des groupes d’organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont parfois régressé ou ont même disparu. L’étude des fossiles contenus dans les roches sédimentaires permet de montrer cette succession et ce renouvellement des groupes et des espèces. Doc 5 : Schéma représentant l’évolution théorique d’un groupe d’êtres vivants au cours du temps. Doc 6 : l’évolution de quelques groupes au cours des temps géologiques. 5 Doc 6 : Chez la plupart des groupes (Ichtyosaures) l’allure du nombre d’espèces suit bien le modèle qui vient d’être observé (dans le doc5). Mais chez d’autres, il y a une extinction massive et brutale (Dinosaures, Ammonites). Q2 : Comment expliquer la disparition brutale de certains groupes d’êtres vivants (comme les Ammonites ou les Dinosaures) ? II. Des bouleversements brutaux Doc 7 : Evolution du nombre de familles marines d’êtres vivants en fonction du temps et visualisation des grandes crises biologiques (flèches) L’histoire de la vie a connu un certain nombre de grandes crises, mais deux d’entre-elles sont très importantes : il y a 250Ma (extinction de 95% des espèces marines et de 65% des espèces terrestres), et il y a 65Ma (disparition des Dinosaures) Ces deux événements ont été utilisés par les géologues pour découper les temps géologiques en grandes périodes : les ères. Quels sont les critères qui définissent une crise de la biodiversité ? Disparition d’un grand nombre d’espèces, sur toute la Terre, en un temps assez court. 6 Quelle est l’origine d’une crise biologique ? L’origine de la dernière grande crise (-65 Ma) et l’extinction des Dinosaures (Voir autre fichier) Que se passe-t-il après une crise ? -65 Ma : CRISE Disparition Dinosaures Doc 8 : Evolution du nombre de familles de Mammifères au cours des temps géologiques Après la dernière grande crise, Le groupe des Mammifères s’est rapidement et fortement diversifié : toutes les ressources et tous les milieux qui étaient exploités auparavant par les Dinosaures étant devenus libres, les Mammifères ont pris leur place et se sont développés au fur et à mesure. L’histoire de la vie est marquée par des extinctions massives d’êtres vivants, touchant simultanément et brutalement de nombreuses espèces et parfois des groupes entiers (ex : ammonites, trilobites…). Ce sont des crises de la biodiversité. Après une crise, les groupes rescapés se diversifient rapidement : de nouvelles espèces apparaissent, et parfois même de nouveaux groupes. C’est une « explosion » évolutive. Crise de la biodiversité : (=crise biologique) disparition brutale et simultanée de nombreuses espèces, voire de groupes entiers. Explosion évolutive : augmentation rapide du nombre d’espèces dans un groupe, correspondant à une accélération de l’évolution. Evolution : ensemble des changements subis par les espèces au cours du temps. Extinction : disparition de l’ensemble des espèces d’un groupe. Les géologues ont utilisés les événements marquants de l’histoire de la Terre et de l’histoire de la Vie pour découper les temps géologiques en ères et en périodes. 7 Doc Ère Primaire (Paléozoïque) 540Ma Ère Secondaire (Mésozoïque) 250Ma Grande crise biologique Grande crise biologique Premiers fossiles 540Ma Apparition de O2 dans l’atmosphère 2Ga Premières traces de vie 3,5Ga Origine de la Terre 4,6Ga 9 : Frise des temps géologiques avec quelques grands événements marquants dans l’histoire de la Vie. Ère Tertiaire (Cénozoïque) 65Ma 8