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Jardin botanique national de Belgique
Les Plantes,
source de vie !
Domaine de Bouchout, Nieuwelaan 38
1860 Meise
Procédures à suivre pour les animateurs/animatrices de l’atelier
"Evolution"
Aperçu des différentes parties
Introduction : "L’évolution, comment ça marche ?"
Lieu : Auditorium Van Heurck
Durée : 20 minutes
Tous les élèves ensemble
1ère partie : L’évolution au travail : la radiation et la sélection
Lieu : Palais des Plantes, Serre sèche et Serre Victoria
Durée : 30 minutes
Un groupe d’élèves
2ème partie : Un voyage à travers le temps
Lieu : Palais des Plantes, Serre de l’Evolution
Durée : 30 minutes
Un groupe d’élèves
3ème partie : L’évolution au travail : la fleur
Lieu : Palais des Plantes : Serre H ; vitrine aux orchidées
Durée : 30 minutes
Un groupe d’élèves
Le contexte général de l’atelier
Dans cet atelier, les élèves étudient l’évolution d’une manière générale et plus précisément
l’évolution du Règne végétal. L’atelier utilise de nombreuses notions abordées dans les
cours de sciences de l’enseignement moyen telles que la photosynthèse, la forme et la
structure des plantes, l’hérédité, la reproduction, la dispersion des graines,...
L’accueil du groupe
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Allez prendre le bouton ouvre-porte dès votre arrivée.
Contrôlez si tout est prêt dans l’auditorium.
Les feuilles d’exercices sont en principe déposées sur les chaises. Si ce n’était pas le cas,
faites-le vous-même en commençant par la rangée du bas.
Attendez le groupe à l’entrée principale (éventuellement un seul animateur, tandis que les
autres restent dans l’auditorium).
Présentez-vous aux accompagnateurs.
Dirigez-vous vers l’entrée de l’auditorium par le côté sud.
Entrez le premier/la première.
Les élèves s’asseyent là où il y a des feuilles d’exercices.
Expliquez les buts et les différentes parties de l’atelier.
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Expliquez où se trouvent les toilettes, etc.
Subdivisez le groupes en sous-groupes.
Chaque animateur prend un sous-groupe en charge.
Introduction à "L’évolution, comment ça marche ?"
Objectifs généraux
Objectifs généraux :
- mettre les élèves à l’aise, entrer en interaction avec eux
- décrire le cadre général de l’atelier
- introduire un certain nombre de notions indispensables au déroulement de l’atelier
- délimiter le contenu de l’atelier
Lieu : Auditorium Van Heurck
Durée : 20 minutes
Matériel : Présentation PowerPoint sur l’évolution, ordinateur, projecteur
Méthode de travail
Donnez les explications en suivant la présentation du PowerPoint ; lancez la discussion sur
le sujet avec par ex. les questions suivantes : « Où vous trouvez-vous ici ? »,
« Qu’est-ce que tu connais au sujet des plantes ? », « Quels groupes de plantes connaistu ? », « Est-ce qu’ils ont toujours existé ? », « Quand est-ce que le premier arbre est
apparu sur la Terre ? », « Est-ce que tu peux citer des exemples de formes de vie qui ont
aujourd’hui disparu ? », « Est-ce que tu sais quand elles ont disparu ? » etc.
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La dia d’introduction représente l’évolution de l’être humain, c’est une image connue qui
évoque l’évolution dans la tête de la plupart des gens.
Les premières traces de vie:
il y a 3,5 milliards d’années
Les
planète Terre:
roches:
La premières
Les stromatolithes
ililyyaa44,5
milliards
milliards
d’années
d’années
L’astronomie nous apprend que la Terre a 4,7 milliards d’années. La géologie nous apprend
que les roches les plus anciennes ont 4 milliards d’années. En revanche, on ne sait toujours
pas exactement comment la vie est apparue sur terre, même s’il existe des théories selon
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lesquelles ce serait plutôt dans l’océan que la vie serait apparue. Les plus anciennes traces
de vie, les stromatolithes, remontent à 3,5 milliards d’années. Les algues bleues ou
cyanobactéries ont formé ces sortes de roches en filtrant l’eau de mer et en rejetant son
calcaire, couche après couche. Sur la dia, vous voyez un cliché représentant des
stromatolithes encore en vie en Australie.
Les fossiles
Nous établissons le fait que les scientifiques ont déjà découvert un grand nombre de restes
d’organismes pétrifiés, notamment de plantes et d’animaux. Le plus souvent, ces
organismes n’existent plus aujourd’hui. Nous appelons ces restes des fossiles, et la totalité
des fossiles découverts est appelé le "fossil record" ou "registre fossile".
Aujourd’hui 13 millions d’espèces?
La biodiversité
On estime que la terre est aujourd’hui peuplée d’environ 13 millions d’espèces vivantes.
Nous classons ces organismes en différents groupes rassemblés en fonction de leur
parenté. La diversité sur la terre, la parenté entre les organismes et le registre fossile
constituent les preuves de ce que les scientifiques appellent EVOLUTION.
L’EVOLUTION,
Ça marche comment?
L’évolution
• a besoin de temps
• ne poursuit aucun but prédéterminé
La dia présente en arrière-fond le portrait du père de la théorie de l’évolution, Charles
Darwin. L’évolution, comment cela marche-t-il ? Il faut tout d’abord contrer deux erreurs
importantes concernant l’évolution :
L’évolution a besoin de
temps
“Si l’on ramène toute l’histoire
de la Terre à la durée d’un
seul jour, les premières
traces de vie apparaissent
avant le lever du soleil mais
ce n’est qu’à 21 h 30 que
les animaux arrivent à leurs
formes actuelles.”
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1) Il est impossible d’observer les grands changements de l’évolution pendant la seule durée
d’une vie humaine : un singe ne peut pas se transformer en être humain, ni un dinosaure en
oiseau, ni une ortie en rose. En effet, l’évolution travaille sur du beaucoup plus long terme.
Avant que la rose et l’ortie ne soient apparus, il a existé une plante qui était leur ancêtre
commun, à partir de laquelle les descendants ont évolué chacun dans une direction
différente.
2) L’évolution ne poursuit aucun but prédéterminé mais elle est basée sur le hasard.
L’évolution aurait pu être très différente si les facteurs dus au hasard avaient été différents.
La mauvaise interprétation de l’évolution dans le sens d’une finalité tient au fait que l’être
humain reconstitue l’histoire de l’évolution à partir d’aujourd’hui. On tombe ainsi vite dans le
piège d’explications telles que « C’est pour survivre au manque d’eau dans le désert que les
cactus ont développé des tiges charnues pour y stocker de l’eau », ce qui indique un but.
L’évolution ne marche pas comme cela, mais les plantes qui développent une tige un peu
plus charnue se retrouveront avec plus de chances de survivre dans le désert que les
espèces qui n’auront pas développé cette caractéristique avantageuse et après plusieurs
générations, elles finissent par évincer celles-ci.
L’évolution a besoin de temps
1) Le temps qui est nécessaire à l’évolution se situe dans la même échelle de grandeur que
la géologie, c’est-à-dire le temps nécessaire aux montagnes pour se former puis s’éroder,
aux mers pour apparaître,... Ce qui est également important, c’est le mouvement exponentiel
de l’évolution. Plus il y a d’organismes, plus ceux-ci peuvent à leur tour engendrer de
nouvelles espèces. C’est ce que l’on appelle la radiation.
Pour illustrer cela, la dia montre l’une des représentations connue de l’évolution du vivant à
travers le temps.
L’évolution ne poursuit aucun but
prédéterminé
mais elle est basée sur le hasard
Mutations dans le
matériel héréditaire
Dérive génétique
Mens:GCGTAGTTACTG
GCGTAGTTACTG
Mens:
Aap:
GCGTAGTTACTG
Aap:GCGTAGTTACTG
Konijn: ACGTAGTTACTG
Kikker:ACGCCCTTACTG
ACGCCCTTACTG
Kikker:
Migration
ACGCCCTTACTT
ACGCCCTTACTT
Sélection naturelle
2) L’évolution ne poursuit aucun but prédéterminé mais elle est basée sur des éléments dus
au hasard. Mais où ces éléments interviennent-ils ? Nous allons décrire quatre des
mécanismes où le hasard joue un grand rôle et qui participent au processus de l’évolution.
Un certain nombre de ces mécanismes ont déjà été décrits par Darwin dans son livre "The
Origin of Species/L’origine des espèces".
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L’évolution ne poursuit auncun but
prédéterminé
mais elle est basée sur le hasard
Mutations dans le
matériel héréditaire
Dérive génétique
Migration
Etre
Etre humain:
humain:GCGTAGTTACTG
GCGTAGTTACTG
Singe:GCGTAGTTACTG
GCGTAGTTACTG
Singe:
Lapin: ACGTAGTTACTG
Grenouille:ACGCCCTTACTG
ACGCCCTTACTG
Grenouille:
Abeille: ACGCCCTTACTT
ACGCCCTTACTT
Abeille:
Sélection naturelle
Mécanisme 1 : les mutations dans le matériel héréditaire. Chaque organisme est constitué
de cellules qui contiennent le matériel héréditaire : l’ADN. C’est une succession de millions
de paires de bases. Cependant, seulement 4 bases différentes ont été identifiées : A
(adénine), C (cytosine), G (guanine) et T (thymine). L’ADN se réplique continuellement,
mais certaines "fautes" peuvent apparaître au cours de l’opération, ou certaines
modifications peuvent survenir par exemple sous l’action des rayons ultraviolets. Certaines
de ces modifications de l’ADN peuvent avoir pour résultat que l’organisme et sa
descendance seront différents de leurs parents. Une mutation de l’ADN aura par exemple
comme effet qu’une plante aux feuilles vertes portera désormais des feuilles tachetées de
blanc.
L’évolution ne poursuit auncun but
prédéterminé
mais elle est basée sur le hasard
Mutations dans le
matériel héréditaire
Dérive génétique
Migration
Sélection naturelle
Mécanisme 2 : la dérive génétique. Dans les populations importantes, il existe une variation
génétique qui se reflète par exemple dans la couleur de la peau, des cheveux, des yeux.
Tous les gènes ne s’ "expriment" pas en caractéristiques concrètes : pour certaines
caractéristiques, un gène récessif est occulté par un gène dominant. Mais cela ne signifie
pas que le gène récessif ne soit plus présent dans le matériel génétique, même s’il est vrai
que, dans de petites populations, un gène peut devenir tellement dominant que le gène
récessif finit par disparaître.
L’évolution ne poursuit aucun but
prédéterminé
mais elle est basée sur le hasard
Mutations dans le
matériel génétique
Dérive génétique
Centre
Centre d’origine
d’origine de
de
la
la famille
famille des
des
chameaux
chameaux
Migration
Sélection naturelle
Mécanisme 3 : la migration. En migrant, certaines espèces se retrouvent isolées des autres
au point de ne plus pouvoir se croiser entre elles. Ce mécanisme est très important pour la
formation d’une espèce. Chez les plantes, les époques glaciaires ont été un facteur isolant
car de nombreux groupes de plantes se sont réfugiés dans les montagnes, mais ensuite
n’ont plus migré suffisamment vite de manière à se retrouver quand les facteurs
environnementaux l’ont à nouveau permis. Ainsi, l’illustration de la dia montre comment
différents représentants d’une même espèce ont migré vers des continents différents, et cela
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a fini par aboutir à l’apparition d’espèces distinctes comme le lama, le chameau et le
dromadaire.
L’évolution ne poursuit auncun but
prédéterminé
mais elle est basée sur le hasard
Mutations dans le
matériel héréditaire
Dérive génétique
Migration
Sélection naturelle
Mécanisme 4 : la sélection naturelle. C’est le mécanisme qui parle peut-être le mieux à
l’imagination. Certains phénotypes se retrouvent sélectionnés, au sein d’une population
d’origine, par divers facteurs environnementaux. Après de nombreuses générations, il ne
subsiste plus rien du tout du génotype. Le contraire peut aussi se produire : « Survival of the
fittest » (« Ce sont les plus forts qui survivent »), c’est-à-dire que ce sont les individus qui
sont le mieux adaptés aux facteurs environnementaux qui survivent.
La reconstitution de l’évolution
L’étude de la parenté
2006
2006
hu Etr e
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L’étude des fossiles
Résultat: l’arbre
phylogénétique
500
500 millions
millions
d’années
d’années
En résumé, les biologistes travaillent à reconstituer l’arbre phylogénétique de la vie en
étudiant les fossiles d’espèces aujourd’hui disparues et les liens de parenté entre des
espèces encore vivantes. Ce qui est important, c’est que chaque point de rencontre de cet
arbre représente un ancêtre commun qui a transmis ses propriétés à tous ses descendants.
Ainsi, l’ancêtre commun de tous les vertébrés possédait notamment une colonne vertébrale
et quatre membres. L’ancêtre commun des mammifères avait entre autres des pavillons
auriculaires, une queue et un pelage. Celui des pongidés avait des mains préhensiles, un
cerveau de gros volume, n’avait plus de queue,...
L’arbre
phylogénétique
de la vie
Les bactéries
primitives
La dernière dia représente, en guise de conclusion, l’arbre phylogénétique de la vie dans
lequel on identifie clairement les 5 Règnes, dont l’origine remonte jusqu’aux unicellulaires
mais dans lequel on observe également de nombreuses ramifications aujourd’hui éteintes.
1ère partie : L’évolution au travail : La radiation et la sélection
Objectifs généraux
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Les élèves visitent seuls la Serre sèche et la Serre Victoria. Ils apprennent à observer
différentes espèces de plantes. Ils sont confrontés à un certain nombre de notions et de
processus importants pour l’évolution.
La famille des cactus : adaptation et radiation
Les cactus et les autres plantes résistantes à la sécheresse : évolution convergente
Les plantes myrmécophiles : formes intermédiaires qui subsistent comme espèces à part
Les crotons : sélection (artificielle et naturelle)
Lieu : Palais des Plantes, Serre sèche et Serre Victoria
Durée : 30 minutes
Matériel : Les feuilles d’exercices
- "L’évolution au travail : survivre sans eau ?" (recto/verso) (Serre sèche)
- "L’évolution au travail : des résultats bien étranges" (Serre Victoria)
- "L’évolution au travail : variation et sélection" (Serre Victoria)
Méthode de travail
Visitez avec les élèves les deux serres concernées, dans l’ordre que vous voulez. Dans la
première serre, expliquez-leur clairement quel est l’objectif de cette activité et mettez-les sur
la voie pour qu’ils trouvent sans difficulté les plantes concernées. Le but est qu’ils observent
bien les plantes, ce n’est pas un jeu de piste. Faites en sorte qu’il reste suffisamment de
temps pour que vous tiriez, avec les élèves, les conclusions de leurs observations. Evitez,
comme toujours dans cet atelier, les discussions qui ne concernent pas l’évolution. Expliquez
bien comment l’évolution se déroule.
Conclusions
L’évolution progresse par étapes et "construit" du neuf sur base des espèces existantes.
L’évolution progresse grâce à différents mécanismes tels que la sélection. Certains
processus évolutifs peuvent se répéter, ce qui amène à l’évolution convergente, avec
comme résultat que si ces espèces se ressemblent bien, elles ne sont cependant pas
apparentées.
2ème partie : Un voyage à travers le temps
Objectifs généraux
Accompagnés de l’animateur/animatrice, les élèves visitent la Serre de l’Evolution de
manière autonome, ils apprennent à connaître différents groupes de plantes ainsi que leurs
adaptations. Ce qui est important qu’ils retiennent, c’est que toutes les plantes ne portent
pas de fleurs et que fleurs et fruits n’ont pas toujours existé.
Les élèves apprennent également à interpréter un arbre phylogénétique de l’évolution.
Lieu : Palais des Plantes : Serre de l’Evolution
Durée : 30 minutes
Matériel : Les feuilles d’exercices "Un voyage à travers le temps"
Méthode de travail
Commencez le voyage à travers le temps avec les élèves dans la partie "exposition" de la
Serre (avant le pont). Régulièrement, demandez à un-e élève de récapituler l’essentiel de
l’histoire en se basant sur le texte complété de la feuille d’exercices. Répondez ensemble
aux questions posées dans l’arbre phylogénétique simplifié. Un arbre phylogénétique plus
détaillé se trouve dans la partie "exposition" de la Serre.
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Conclusions
Des millions d’années d’évolution ont conduit au fait qu’il existe actuellement 300.000
espèces de plantes sur la terre. La majorité d’entre elles sont des plantes à fleurs, mais
celles-ci n’ont pu voir le jour que grâce à leurs ancêtres dont elles ont hérité les principales
caractéristiques au fil du temps.
3ème partie : L’évolution au travail : la fleur
Objectifs généraux
Les élèves découvrent que la plupart du temps, des processus simples suffisent à
expliquer l’évolution. Ils apprennent aussi que les plantes et les animaux évoluent
ensemble.
Lieu : Palais des Plantes : Serre H; vitrine aux orchidées et ensuite n’importe quelle plante
en fleurs dans le voisinage
Durée : 30 minutes
Matériel : La feuille d’exercices "L’évolution au travail : la fleur" (recto/verso)
Méthode de travail
Rendez-vous dans la Serre H avec les élèves, près de la vitrine à orchidées. Expliquez-leur
brièvement l’objectif de cette activité. Faites-leur réaliser l’exercice n° 1 et n° 2 en groupe.
Passez en revue les sept processus évolutifs et assurez-vous qu’ils les ont compris. Faitesleur former des groupes de trois pour réaliser l’exercice n° 3. Circulez entre les groupes et
donnez des explications. Terminez en donnant les conclusions générales au groupe tout
entier.
Conclusions
Un seul et unique ancêtre peut engendrer tout une série de descendants très différents,
grâce à un nombre limité de processus simples. L’évolution est souvent très simple à
expliquer !
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