ZOOLOGIE 2- Systématique et Classification animale CM1 [Mode de

ZOOLOGIE 2– CM1
Systématique et classification
animale
1
Pourquoi classer les animaux ?
1,75 milliard d’espèces répertoriées… mais beaucoup plus en réalité
2
Quelques définitions
• Nomenclature
– Mise en place des noms (codification = règles)
– Code international de nomenclature zoologique (2000)
• Classification
– Organisation en groupes plus ou moins hiérarchisés
• Systématique/taxinomie
– Étude des catégories d’organismes et de leur diversité
– Du grec: « taxis » = ordre, arrangement et « Nomos » = loi
– Désigne la science des lois de classification des formes vivantes
• Taxon
– Unité taxonomique (avec ou sans nom, quelque soit le niveau de
regroupement)
3
Un peu d’histoire…..
Origine et essor de la zoologie
4
La préhistoire
Lascaux (−14000 à −9500)
Hiéroglyphes à Saqqara (2600 av J-C)
- pharaon Djoser.
5
Aristote (383/4 - 322 av. JC)
le fondateur de la zoologie
« L’histoire des animaux »
Aristote (droite)
disciple de Platon
(gauche)
6
Aristote (383/4 - 322 av. JC)
le fondateur de la zoologie
Animaux qui ont du sang
(Enhoema).
Humains.
Quadrupèdes (Tetrapoda) : vivipares et
portant des poils; ovipares et portant des
écailles.
Oiseaux.
Apodes écailleux et terrestres : serpents.
Poissons.
Cétacés : baleines, etc.
Animaux qui n'ont pas de sang
(Anhoema).
Insectes (Entoma).
Malacostracés : crustacés, crabes,
écrevisses.
Testacés (Ostracoderma) : huîtres, etc.
Mollusques (Malaca) : seiches, poulpes,
calmars.
7
D’Aristote à la Renaissance
• Grecs
– Théophraste (372-287 BC), fondateur de la Botanique
Histoire des plantes
– Dioscoride (Ier siècle AC), traité de botanique (6
tomes)
• Romains
– Pline l’ancien (23-79), Historia naturalis (37 vol.)
• Jusqu’au XVIe : mêmes auteurs repris et commentés
erreurs constatées mais pas encore de nouvelle
classification
• XVIe Classification par ordre alphabétique: absurde?8
D’Aristote à la Renaissance
Les bestiaires médiévaux
La Dame à la licorne (ca. 1500)
9
D’Aristote à la Renaissance
Le « Kitâb Al-Hayawân» d’al-Jahiz (ca. 847)
10
La renaissance … les grands
voyages
La découverte des Amériques (1492) ouvre la série d’une
longue suite de voyages
Première expédition scientifique => « L'Histoire
naturelle du Brésil » de Marcgrave (1648)
Jusqu’à Buffon: grande confusion entre les animaux
appartenant à ce qu'on appelait alors les Indes
orientales (Inde et Asie du Sud-Est) et les Indes
occidentales (Amérique).
11
Buffon et la « dégénération »
Georges-Louis Leclerc, comte de
Buffon (1707- 1788)
« L’Histoire naturelle » 36 volumes (1749-1789)
12
Encore un peu d’histoire…..
À propos des classifications
les premières codifications et explications scientifiques
13
De la Renaissance à Linné
• Nombreuses tentatives: Systèmes ou méthodes
– Logique « divisive » : partage dichotomique
– Logique par agglomération
Résultats différents
• Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708): Notion
de niveaux hiérarchiques
• Carl von Linné (1707-1778): codification
règne, classe, ordre, genre, espèce, variété
Puis pour règne animal en 7 rangs
règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce
rigide: niveaux intermédiaires
14
Carl von Linné est l’inventeur du système
taxinomique actuel
Un naturaliste Suédois
A désigné chaque organisme par
deux mots latins soulignés ou en
italique
Nomenclature binomiale
Le premier mot désigne le genre
Le second mot désigne l’espèce
Canis familiaris
Felis silvestris
15
Linné a classé les
organismes en
groupes de plus en
plus généraux :
les taxons
De moins en moins
d’organismes et des
critères de classification
de plus en plus
spécifiques
Espèce
Genre
Chaque taxon
supérieur présente
les traits généraux du
taxon inférieur
Famille
Ordre
Chaque règne comprend
plusieurs
embranchements
Classe
Embranchement
Chaque embranchement
se ramifie en plusieurs
De plus en plus
classes
d’organismes et des
Chaque …
critères de classification
de plus en plus généraux
Règne
Campbell : 11 (2e éd. Française)
Figure 1.10
16
De la Renaissance à Linné
• Les différentes méthodes, par des
cheminements différents, amenèrent à la
détermination des grandes familles
végétales
• Existe-t’il une classification naturelle
unique?
• Existe-t’il un ordre naturel de création
divine?
17
A la recherche de la méthode
naturelle
• But des botanistes: trouver une logique permettant d’accéder à
l’ordre naturel
• Bernard de Jussieu (1699-1776) et Antoine-Laurent de Jussieu
(1748-1836): Principe de Subordination des caractères
– Les caractères utilisés à un même niveau taxonomiste
n’étaient pas tous équivalents
– Il vaut mieux définir un taxon par peu de caractères, mais qui
sont constants et partagés par l’ensemble des espèces ainsi
réunies, que par de nombreux caractères labiles
18
A la recherche de la méthode naturelle
• Classification performante en Botanique
(naturelle)
• Fin XVIIIe Georges Cuvier (1769-1832)
l’applique au règne animal:
Vetebrata, Arthropoda, Mollusca, Radiata
4 embranchements caractérisés chacun par un
plan d’organisation
L’un des pères de l’Anatomie comparée et
fondateur de la paléontologie
19
La classification selon Cuvier
Vertébrés.
Mollusques.
Articulés.
Zoophytes.
Mammifères
Oiseaux
Reptiles
Poissons.
Céphalopodes.
Ptéropodes.
Gastéropodes.
Acéphales.
Bracchiopodes.
Cirrhopodes.
Annélidés.
Crustacés.
Arachnides.
Insectes.
Echinodermes.
Vers intestinaux.
Acalèphes.
Polypes.
Infusoires.
20
Vers une théorie de
l’évolution…
Evénements à l’origine de la formation de
la théorie de l’évolution énoncée par C.
Darwin
21
Erasmus Darwin, le visionnaire
C. Bonnet (1720-1793): premier à utiliser le
terme « évolution »
« Zoonomia » par Erasmus Darwin (1796)
22
Erasmus Darwin, le visionnaire
La grande diversité des formes observées dans la
nature serait due à 3 facteurs:
•
1. Stimulation des mâles au combat : « Les animaux les plus forts et
les plus actifs propagent l’espèce, qui en conséquence s’en trouve
améliorée ».
•
2. Le besoin de nourriture façonne le modèle animal « produit
graduellement au cours de nombreuses générations par l’effort
ininterrompu des créatures » (ex: trompe des éléphants, bec des
rapaces.
•
3. Le besoin de sécurité => formes spécifiques des membres qui
rendent les animaux plus aptes à la fuite.
23
Lamarck: le précurseur
• Classification naturelle
ordre divin ???
• Lamarck (1744-1829): le transformisme
In Philosophie zoologique (1809)
• Lamarck rejette le dogme de fixité de l’espèce
défendu par Cuvier (« Théorie des catastrophes »
de Cuvier)
• Lamarck: modification progressive
des espèces au cours du temps
24
Lamarck: le précurseur
Le transformisme selon Lamarck
L’hérédité des caractères acquis
25
L’origine des animaux selon Lamarck
In Philosophie zoologique (1809)
Génération
spontanée
L’ Essentialisme
26
C. Darwin, le fondateur
• Charles Darwin (1809-1882)
In De l’origine des espèces (1859)
• Voyage autour du monde
avec le Beagle (1831-1836)
Tanagra Darwinin
27
C. Darwin, le fondateur
• Charles Darwin (1809-1882)
– Voyage autours du monde avec le Beagle (18311836)
– Importance de la compétition dans les peuplements
naturels
– Résultats obtenus par les sélectionneurs
• Concept de descendance avec modification et
de sélection naturelle. In De l’origine des
espèces (1859)
• 2 concepts qui structurent la pensée
phylogénétique
28
C. Darwin, le fondateur
Le Darwinisme s’oppose au transformisme de
Lamarck
29
C. Darwin, le fondateur
• La ressemblance entre espèces est due aux
caractères hérités d’un ancêtre commun. Si on
raisonne à l’envers, en remontant dans le
temps
classification fondée sur la
recherche de parenté
• Caractères homologues
• L’ordre de la nature est le reflet de l’histoire
évolutive des organismes
• Dobzansky: « rien n’a de sens en biologie si ce
n’est à la lumière de l’évolution »
30
De Darwin à Hennig
• Correspondance des classifications avec:
– La généalogie: qui descend de qui?
– La phylogénie: qui est le plus proche
parent de qui?
• A.S.Romer (1884-1973): arborescences en
bulles
• Phénétique : classification basée sur
similitude globale
• W. Hennig (1913-1976) : Cladistique :
systématique Phylogénétique
31
Les arborescences en bulles de
A.S. Romer (1884-1973)
Problèmes:
Oiseaux
Reptiles
Mammifè
res
• Ancêtres
communs
identifiés à des
fossiles connus
•Généalogie
confondue avec
phylogénie
Amphibiens
Cynognathus
Fossiles
•Considérations
Archeopteryxadaptatives,
écologiques +
critères de
complexité
relative, similitude
globale
32
De Darwin à Hennig
• Correspondance des classifications avec:
– La généalogie: qui descend de qui?
– La phylogénie: qui est le plus proche
parent de qui?
• A.S.Romer (1884-1973): arborescences en
bulles
• Phénétique : classification basée sur
similitude globale
• W. Hennig (1913-1976) : Cladistique :
systématique Phylogénétique
33
Les mêmes relations suite à une analyse cladistique
Fossiles en bout
de branche
34
La cladistique s’oppose à la phénétique
• Exemple 1
Cladistique
Phénétique
Innovations = synapomorphies
35
La cladistique s’oppose à la phénétique ou à la
systématique éclectique
• Exemple 2
Cladistique
Phénétique
Truite
Dipneuste
Zèbre
Poumon
=synapomorphies
2 oreillettes
glotte
36
Willi Hennig (1913-1976) le fondateur de la
Cladistique
• Cladistique fondée en 1950, fortement
développée au cours des 30 dernières années
• But: retrouver les parentés évolutives entre
espèces en les regroupant en groupes
monophylétiques
• 2 états pour chaque caractère étudié
– État ancestral = ancien = symplésiomorphie
– Etat dérivé = récent = synapomorphie
37
Symplésiomorphie vs Synapomorphie
• Chez les primates:
Lémurien
Bonobo
Babouin
Strepsirhinien
la présence de poils est
une symplésiomorphie,
i.e., un caractère ancien
partagé
Haplorhiniens
L’acquisition d’un nez au lieu
d’une truffe est une
synapomorphie, i.e. innovation
propre aux haplorhiniens
(tarsiers et singes vrais)
38
Symplésiomorphie vs Synapomorphie
B,C,D,E : Groupe des Sarcoptérygiens :
Synapomorphie = acquisition de doigts chez les
tétrapodes (C,D,E)
39
Difficultés d’application de la cladistique
• Tout élément de ressemblance n’est pas
obligatoirement un caractère homologue
• Certaines ressemblances sont des
convergences
• Mais pour construire un arbre, on pose au
départ des hypothèses d’homologie
• Construction de nombreux arbres
• Retenir l’arbre le plus parcimonieux: le plus
économique en hypothèses de transformation
40
Fondements philosophiques des classifications
• Scala Naturae, l’échelle des êtres,
développée par Gottfried Liebniz
(1646-1715)
• Pièges à éviter:
– Anthropocentrisme: l’homme se trouve au
sommet de l’échelle, la spécificité
humaine est qualitativement supérieure à
celle des autres organismes
– Finalisme: l’évolution aurait pour but
l’émergence de l’homme
41
La systématique aujourd’hui
ou
Comment survivre pendant ces
temps difficiles au cours desquels
les noms et les concepts
changent?
42
Définition et importance de la
systématique
• Identification, description, inventaire des
êtres vivants actuels et passés
• Les classer de manière intelligible en
rendant compte de leur diversité
• Dégager une logique: histoire évolutive qui
explique la diversité
• Applications: médicales, pharmaceutiques
agronomiques, écologiques, géologiques etc..
43
Systématique et biodiversité
• 2 approches complémentaires de la
biodiversité
• Biodiversité écologique: classification
fondée sur des données fonctionnelles,
relationnelles et inscrites dans l’espace du
biotope et du temps biologique
• Biodiversité « historique »: classification
fondée sur des données structurales
comparées et inscrites dans le temps
paléontologique
44
Le renouveau de la systématique
Science « ringarde » réservée
aux vieux messieurs à lunettes
dans les salles sombres de
museums???
45
Santo 2006
Expédition scientifique destinée
à dresser l'inventaire de la
flore et de la faune des milieux
terrestres et marins d'une
grande île montagneuse du
Pacifique Sud : Espiritu Santo
(ou Santo), au Vanuatu.
L'exploration concernera tous
les habitats de l'île (grands
fonds marins, récifs, grottes,
eaux douces, montagnes,
canopées forestières) ainsi que
la collecte des savoirs locaux et
leur confrontation aux savoirs
scientifiques.
http://www.ird.fr/recherche/santo2006/a_propos/index.htm
46
Tara Artic et Tara Oceans
2006 - 2008
Une dérive de 2 années en Arctique afin d’étudier et
comprendre les changements climatiques
47
Tara Océans
Le 5 septembre 2009 le bateau Tara est parti de Lorient
pour une expédition de 2 ans et demi sur tous les océans
du monde
Première étude planétaire du plancton marin => découvrir
d'innombrables espèces et décrypter leurs interactions
entre elles et avec le milieu.
48
Tara Océans
49
Tara Océans
Ecosystèmes étudiés : Ecosystèmes planctoniques et récifs
coralliens
Un équipage international (15 pers.) : 1 capitaine, 5 marins, 6
scientifiques, 1 correspondant d'expédition et 1 artiste de
temps à autre
Durée du séjour à bord : 3 mois (membres d’équipage)/ 1
mois (scientifiques)
Océans et mers traversés : Mer Méditerranée, Mer Rouge,
Océan Indien, Océan Atlantique Sud, Mer de Scotia, Mer de
Weddell, Océan Pacifique Sud, Océan Pacifique Nord, Mer
des Caraïbes, Océan Atlantique Nord
50
Tara Océans, Les objectifs
scientifiques
:
1. Etudier la biogéographie et la biodiversité des
différentes régions océaniques.
2. Développer des modèles sur les conséquences du
changement climatique sur les micro-organismes des
océans
3. Créer une banque de données océanographiques unique,
composée d’organismes et de cellules conservés et
classifiés : la Biobank. Accessible à tous, libre de droits
51
http://www.planktonchronicles.org/fr
52
http://www.laplaneterevisitee.org/fr
53
Objectif Systématique
54
Papouasie Nouvelle guinée
Mission terrestre
Sur la chaîne centrale de la PapouasieNouvelle-Guinée, le sommet du mont
Wilhelm culmine à 4509 mètres d'altitude
A la recherche de nouvelles espèces ……
55
Papouasie Nouvelle guinée
Mission marine
Un nudibranche
Triangle de Corail: région de la planète abritant la
plus grande biodiversité marine. =>76 % des
espèces de coraux constructeurs de récifs de la
planète
Colonie de corail
56
Guyane 2014-2015
Mission terrestre
Parc amazonien de Guyane (sud)- Massif
de Mitaraka
Entomologie: 80 à 90 % d’espèces
d’insectes restent à découvrir (18 000
espèces recensées contre 100 000
attendues).
Nombreux entomologistes (120)
Piège lumineux
57
Guyane 2014-2015
Mission Marine
Fond marins très diversifiés et
richesse spécifique très élevée
Exploration des fonds marins jusqu’à 800 mètres de profondeur à l’aide d’engins
trainants comme la drague dite "Warén" ou le chalut à perche.
58
Madagascar: depuis 2000
•
•
> 600 espèces animales ou végétales découvertes
41 mammifères, 61 reptiles, 69 amphibiens, 17 poissons, 42 invertébrés et 385 plantes
Le gecko Furcifer timoni
Crédits photos : WWF Madagascar)
Le lémurien
Le caméléon
Microcebus berthae (10 cm!)
Calumma crypticum
59
Nouvelles espèces découvertes en 2011-2012 !
Le lesula ( Cercopithecus lomamiensis)République démocratique du Congo
Paedophryne amanuensis
- Papouasie-Nouvelle-Guinée
Rhinopithecus strykeri
- Himalaya
Bob l’éponge (Spongiforma
squarepantsii) - Bornéo
Le scinque à queue bleue
(Anguilla Bank Skink)- caraïbes
60
Les plus belles espèces découvertes en 2015 !
crabe vampire Geosesarma dennerle (Java)
araignée-paon Maratus jactatus. (Australie).
Enyalioides altotambo (Equateur).
Greedo dans star wars
Le poisson-chat Peckoltia greedoi, (Brésil)
Grenouille de verre Hyalinobatrachium dianae
(Costa-Rica)
61
http://www.sciencesetavenir.fr/galeries-photos/animaux/20150519.OBS9142/les-12-plus-belles-especes-decouvertes-en-2015.html
Lecture d’un cladogramme
Taxon
monophylétique
Ancêtre commun B
+
tous les
descendants
Taxon
polyhylétique
Taxon
paraphylétique
E et G dérivent de 2
Ancêtres communs
distincts
Ancêtre commun A
+
Une partie des
descendants
62
Certains groupes
systématiques sont
artificiels
Paraphylétiques:
- reptiles
- poissons
Lecointre et
Leguyader 2001)
63
Certains groupes systématiques sont artificiels
Polyphylétiques:
- protistes
64
En conclusion:
- Utiliser dans de manière privilégiée les groupes
monophylétique
- Ne pas rejeter les usages anciens avant qu’ils ne
soient remplacés
- Les niveaux taxonomiques (classe, famille
etc..), même s’ils ne sont pas tous exacts et
même s’ils devront être revus dans le futur,
sont utiles pour classer les espèces car ils
permettent des emboîtements
65