L'ensemble des espèces vivant dans un milieu donné est appelé la biodiversité. Le peuplement de la Terre a évolué au cours du temps. On peut s'intéresser aux ressemblances entre les différentes espèces, afin d'en comprendre leur évolution et leurs liens de parenté.
La diversité des êtres vivants
Observer la biodiversité
Si l'on regarde tout autour de nous, on s'aperçoit qu'il existe un grand nombre d'espèces vivant dans notre environnement. C'est ce que l'on appelle la biodiversité.
Biodiversité
La biodiversité désigne l'ensemble des espèces vivant dans un milieu donné.
Un étang
Pmau via Wikimedia Commons
Le tableau suivant présente une partie de la biodiversité que l'on peut retrouver dans un étang :
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Identifier des individus
Pour identifier des individus, il est possible d'utiliser une clé de détermination. Celle-ci donnera le nom de l'espèce, en utilisant les différents caractères.
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Pour identifier les quatre espèces précédentes, il est possible d'utiliser cette clé de détermination :
Caractériser une espèce
Espèce
L'espèce désigne un ensemble d'êtres vivants qui se ressemblent, qui sont capables de se reproduire entre eux et dont la descendance est fertile (capable de se reproduire).
Au premier abord, il n'est pas facile de savoir si deux individus appartiennent ou non à la même espèce. Plusieurs critères sont à prendre en compte. Pour regrouper deux individus dans une même espèce, il faut :
- Qu'ils se ressemblent (forme générale). C'est le critère de ressemblance.
- Qu'ils se reproduisent et que leurs petits soient fertiles. C'est le critère de reproduction.
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On constate que :
- Pour les mantes religieuses : le critère de ressemblance est respecté (forme générale similaire) et les deux individus se reproduisent entre eux. Le critère de reproduction est respecté. Les deux critères sont respectés. Les deux individus appartiennent donc à la même espèce.
- Pour les grenouilles : le critère de ressemblance est respecté (forme générale similaire) et les deux individus ne se reproduisent pas entre eux puisque leur période de reproduction est différente. Le deuxième critère n'est pas respecté. Donc les deux individus n'appartiennent pas à la même espèce.
La couleur n'est pas un critère permettant de différencier deux espèces.
Les peuplements actuels et passés
La notion de fossile
Les fossiles sont des témoins du passé, ils permettent d'avoir une idée de la biodiversité et des climats passés.
Fossile
Un fossile est une trace ou un reste d'organisme ayant vécu dans le passé et retrouvé dans les roches. Il existe différents types de fossiles, animaux comme végétaux. On peut même trouver des empreintes fossilisées.
Exemples de fossiles : un poisson, une ammonite, un tronc et un cône
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Les changements de peuplement au cours du temps
Certains fossiles montrent que des espèces se sont éteintes et d'autres sont apparues au cours du temps. Il y a donc des changements de peuplements au cours du temps et une évolution du vivant depuis le début de la vie (il y a environ 3,8 milliards d'années).
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Si on compare la biodiversité marine du Cambrien il y a 500 millions d'années avec celle d'aujourd'hui, on remarque qu'elle a beaucoup changé.
Certaines espèces ont totalement disparu : anomalocaris, opabinia et hallucigenia. D'autres ont disparu, mais des espèces similaires du même groupe existent encore aujourd'hui :
- Les arthropodes : les trilobites ont totalement disparu, mais le groupe est toujours représenté par les langoustes, crabes ou crevettes.
- Les chordés : Pikaia est une des premières espèces du groupe des chordés dont certains ont évolué pour donner le groupe des vertébrés avec notamment les poissons.
- Les méduses, les algues, les mollusques et les éponges de mer sont des groupes d'espèces toujours présents aujourd'hui, mais représentés par des espèces légèrement différentes de celles d'il y a 500 millions d'années.
Ces changements peuvent être dus :
- À des événements géologiques majeurs comme des éruptions volcaniques ou une chute de météorites.
- À des causes biologiques par l'émergence de nouvelles espèces.
Ce sont des événements géologiques qui ont entraîné l'extinction de l'ensemble des espèces de dinosaures il y a 65 millions d'années.
En 150 000 ans, l'Homme a considérablement modifié son milieu de vie et entraîné l'extinction de nombreuses espèces, modifiant ainsi les peuplements.
Introduction à l'évolution des espèces
Classer les êtres vivants
Attribut
Un attribut est un caractère observable utilisé comme élément de classification.
Pour classer les 1,9 million d'espèces connues aujourd'hui, les scientifiques regardent le nombre d'attributs communs aux espèces. Plus deux espèces ont d'attributs communs, plus elles sont proches dans le classement.
On peut représenter les liens de parenté à l'aide de ce que l'on appelle des groupes emboîtés : une boîte représente un attribut, et on place les animaux dans les boîtes selon les attributs qu'ils possèdent.
On compare les espèces suivantes selon différents attributs :
| Yeux et bouche | Squelette interne | Poils et mamelles | Plumes | Squelette externe et pattes articulées | 4 paires de pattes | 3 paires de pattes | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Homme | x | x | x | ||||
| Souris grise | x | x | x | ||||
| Pigeon ramier | x | x | x | ||||
| Ibis | x | x | x | ||||
| Épeire | x | x | x | ||||
| Mouche domestique | x | x | x | ||||
| Total | 6 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 |
On obtient les groupes emboîtés suivants :
Classement des espèces en groupes emboîtés
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- Tous les animaux présentés possèdent l'attribut "Yeux et bouches", ils sont donc dans la même boîte (en noir sur le schéma).
- La souris grise, l'Homme, le pigeon domestique et l'ibis possèdent un "squelette interne", contrairement à l'épeire et la mouche domestique qui possèdent tous deux un "squelette externe", ils sont dans des boîtes séparées.
- Enfin, l'Homme et la souris possèdent tous les deux l'attribut "Poils et mamelles" et sont donc dans la même boîte.
On classe toujours les animaux selon ce qu'ils ont et jamais selon ce qu'ils n'ont pas.
Les liens de parenté entre les êtres vivants
Chaque individu hérite des ressemblances de ses ancêtres. C'est pourquoi chacun ressemble plus aux membres de sa famille qu'à un inconnu.
On sait que l'on peut classer les espèces selon des attributs qu'elles ont en commun. Comme les individus de deux espèces différentes ne peuvent pas se reproduire entre eux, on en déduit que les espèces ont hérité de ces attributs communs d'un ancêtre lointain dans le passé. Ils appartenaient alors à une seule espèce qui portait ces attributs. C'est ce que l'on appelle l'ancêtre commun.
Ancêtre commun
L'ancêtre commun est l'individu le plus proche dans le temps duquel descendent les espèces étudiées et dont elles ont hérité les attributs.
On peut donc établir des liens de parenté entre les espèces en recherchant l'ancêtre commun à l'aide des attributs.
On reprend le classement précédent :
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- Tous les animaux ont des yeux et une bouche : ils l'ont tous hérité de leur ancêtre commun.
- En revanche, le squelette interne a été hérité d'un animal qui est l'ancêtre de la souris, de l'Homme, du pigeon et de l'ibis, mais qui n'est pas l'ancêtre de l'épeire et de la mouche, sinon ils auraient un squelette interne également.
Parmi les espèces présentées, la souris est l'espèce qui a la parenté la plus proche de l'Homme puisque c'est avec lui qu'elle partage le plus d'attributs (au nombre de 3 : poils, squelette interne et yeux et bouche).
Les êtres vivants évoluent
Une autre représentation des liens de parenté entre les êtres vivants est l'arbre d'évolution.
Arbre d'évolution simplifié des grands groupes de vertébrés
On peut voir que le groupe des vertébrés s'est diversifié au cours du temps malgré des extinctions massives. Tous ont hérité du même attribut de leur ancêtre commun (datant d'il y a environ 530 millions d'années) : les vertèbres.
Les fossiles ne sont pas les ancêtres communs des espèces actuelles, uniquement des espèces ayant vécu à une époque.