Activité 68 : Comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes

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1 Activité 68 : Comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes 1. EXTRAITS REFERENTIELS DU BO Partie : Evolution des organismes vivants et histoire de la Terre Connaissances Les roches sédimentaires, archives géologiques, montrent que, depuis plus de trois milliards d années, des groupes d'organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé, et ont pu disparaître. Les espèces qui constituent ces groupes, apparaissent et disparaissent au cours des temps géologiques. Leur comparaison conduit à imaginer entre elles une parenté, qui s explique par l évolution. Au cours des temps géologiques, de grandes crises de la biodiversité ont marqué l évolution ; à des extinctions en masse succèdent des périodes de diversification. Capacités déclinées dans une situation d apprentissage Observer, recenser et organiser des informations afin d établir le renouvellement des groupes et des espèces au cours des temps géologiques. Observer, recenser et organiser des informations afin d étayer la théorie de l évolution. Observer, recenser et organiser des informations afin d établir une relation de parenté entre les espèces. Exemples d activités Identification de fossiles à l'aide d'une clé de détermination. Repérage et positionnement de l'homme sur un arbre d évolution des vertébrés ou des Primates. Utilisation du logiciel Phylogène-collège pour créer des groupes emboîtés et montrer qu un système de groupes emboîtés porte la même information qu un arbre. Comparaison de plans d'organisation de vertébrés. Comparaisons des faunes et des flores des mers du Cambrien et du Crétacé, des forêts du Carbonifère et des forêts actuelles. Recherche d'informations sur la succession d organismes vivants dans un groupe animal ou végétal, à partir de textes, de graphiques et de tableaux. 2. PLACE DE L ACTIVITE DANS UNE PROGRESSION Chapitre V: Comment se présente l histoire de la vie au cours des temps géologiques? 1. Quels ont été les changements dans les peuplements au cours des temps géologiques? Activité : comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes 2. Quels ont été les changements dans les groupes d êtres vivants au cours du temps? 3. Comment la biodiversité a-t-elle évolué au cours du temps : changement progressif ou transformation brutale? Chapitre VI : Comment l évolution permet-elle de comprendre la diversité mais aussi l unité des êtres vivants? Chapitre VII : Quelles sont les relations entre histoire de la Terre et histoire de la vie PIERRON 2009 Page 1 sur 10

2 3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances : Evolution ; renouvellement de la vie ; apparition d espèce ; disparition d espèce ; période géologique - Objectifs méthodologiques et/ou technologiques : Rendre compte à l écrit et à l oral d observations réalisées (Communiquer) - Liste du matériel : Environnement proposé pour une introduction de l activité (données initiales): - Planches des temps géologiques Réf (voir ci-contre) - Fossile : par ex poisson Réf Pour la classe : Clé simplifiée de détermination de fossiles au format papier fournie dans le manuel ou alors sur le site SVT de l Académie de Reims : Par poste de travail : Atelier 1 : peuplement des mers du Cambrien (540 Ma) (voir illustration du manuel Bréal 3 ème p 89 ou site du CNRS ou encore : on pourra trouver de nombreuses illustrations en effectuant une recherche avec Google Images (avec les mots Burgess Shale notamment) ainsi que sur le site ) - Bac bleu Réf Echantillon de roche du Cambrien - Moulage ou fossile véritable: trilobite (Réf : photo ci-dessous et éventuellement par défaut du silurien Réf 16164) ; corail ( par défaut corail du silurien Réf ou lot Réf 16151) - Photos de fossiles du schiste de Burgess (Canada) ; du fossile Haikouichthys de Chengjiang (Chine) PIERRON 2009 Page 2 sur 10

3 Atelier 2 : peuplement des mers du Jurassique (150 Ma) (voir illustration du manuel Hachette p 85 ou site du CNRS) - Bac bleu Réf Echantillon de calcaire du Jurassique - Moulage ou fossile véritable : ammonites (Réf ; Réf 16155) ; lot Réf ou lot Réf 16151) ; oursin (Réf 16157) ; bivalve (Réf : voir photo ci-dessous) ; dent d Ichtyosaure (voir lot Réf : voir photo ci-dessous) Environnement proposé pour une généralisation des observations réalisées : - Caméra Didacam Réf caméra CP130 Réf : voir ci-contre - Vidéoprojecteur (ou à défaut écran télé) - Ordinateur relié à l Internet PIERRON 2009 Page 3 sur 10

4 - Intégration pédagogique : 1. En 5 e, la mise en évidence de l origine des roches sédimentaires et la reconstitution d un paysage ancien ont déjà introduit l idée d un lien entre l histoire de la Terre et celle de la vie et l idée de changements au cours des temps géologiques. En 3 e, l étude de quelques exemples significatifs doit notamment permettre d atteindre un premier niveau de formulation de la théorie de l évolution des organismes vivants au cours des temps géologiques présentée sous la forme d un arbre unique. 2. Ainsi la comparaison de faunes et de flores d époques différentes en nombre réduit permettra d établir la succession de groupes à la surface de la Terre au cours des temps géologiques. Les élèves ont ici à déterminer des fossiles de deux périodes différentes grâce à des clés de détermination ; la confrontation des résultats montre des faunes différentes à ces deux périodes, ce qui permet à travers ce travail collaboratif de s interroger et de rechercher une explication à ces différences. 3. Le TP peut être initié à partir : - de la rapide présentation d un fossile véritable (poisson de l éocène par ex) et plus généralement de sa classification (voir classifications proposées en fin de manuels). - de la présentation de la faune des mers actuelles : vertébrés ( poissons, mammifères) ; crustacés ( crevettes, ) ; mollusques ( bivalves, céphalopodes), : on pourra notamment s appuyer sur 2 affiches de la série «la biodiversité» ( 2007) de Yann Arthus-Bertrand, mis à disposition de tous les collèges ( «le pillage de la nature» et «la vie a une histoire») : voir le site 4. En fonction de la quantité de matériel disponible, on peut imaginer un travail en binôme (ensemble des fossiles et photos de fossiles pour une période donnée). La reconstitution synoptique pourra être fournie au départ ou par la suite comme aide éventuelle. 5. La mise en commun pourra s appuyer sur la présentation des fossiles par une caméra flexible reliée au vidéoprojecteur assurant à tous la bonne vision des données présentées. Une vue synoptique de la faune de chaque période pourra être donnée à partir du site : 6. La synthèse pourra conduire au bilan de connaissances suivant : «La comparaison des fossiles contenus dans les roches sédimentaires d âges différents ( = comparaison des peuplements à des périodes géologiques différentes) montre que des groupes d organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé et ont pu disparaître ( exemple des trilobites, des ammonites). Il y a donc un renouvellement des espèces vivantes au cours du temps. Ces changements dans les peuplements prouvent une évolution du monde vivant.» PIERRON 2009 Page 4 sur 10

5 Fiche élève - 3 e Nom : Prénom : Classe : Date : Evaluation expérimentale de S.V.T. Activité 68 : Comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes Les roches sédimentaires contiennent des fossiles qui sont autant d indices de la biodiversité correspondant à l époque où la roche s est formée. Ton objectif est de chercher à repérer les différents groupes d organismes vivants présents dans les mers à une période géologique donnée. Une présentation en sera faite au reste de la classe afin de pouvoir effectuer des comparaisons et ainsi préciser les changements du peuplement des mers au cours des temps géologiques. Atelier 1 : la vie marine lors de la période géologique du Cambrien ( -530 Ma) Atelier 2 : la vie marine lors de la période géologique du Jurassique ( Ma) Pour ceci, à chaque atelier, tu disposes du matériel suivant : - 2ou 3 fossiles véritables ou moulages - Clé de détermination des fossiles - Photos de fossiles marins de la période correspondante - Une reconstitution du peuplement des mers à cette période réalisée à partir de ces différents fossiles 1. Pour l atelier que tu as en charge, tu réaliseras le travail suivant et complèteras le tableau récapitulatif : 1.a. A l aide de la clé de détermination, retrouve le groupe auquel appartient chaque fossile et notele en rouge dans le tableau 1.b. A partir des documents fournis (photos, reconstitution), complète la colonne correspondante du tableau PIERRON 2009 Page 5 sur 10

6 Fiche élève - 3 e Végétaux Animaux à corps mou sans coquille Mollusques Arthropodes Echinodermes Vertébrés Animaux non classés actuellement Mers du Cambrien (-530 Ma) Mers du Jurassique (-150 Ma) Mers actuelles Algues Spongiaires, annélides, méduses Gastéropodes, céphalopodes, bivalves Crustacés Oursins Poissons, mammifères marins 2. Prépare ta présentation orale en rédigeant un court texte présentant la vie dans les mers à cette période géologique. Prévoies à quels moments tu montres les fossiles et les autres documents (à mettre entre parenthèse dans ton texte). 3. Questions non évaluées à réaliser individuellement après la mise en commun du travail précédent : 3.a. En comparant les peuplements des mers à des périodes géologiques différentes, recherche : - Les noms de groupes d êtres vivants actuels et présents depuis au moins 530 Ma dans les mers : - Les noms de groupes qui ont disparus entre le Cambrien et le Crétacé - Les noms de groupes apparus entre le Cambrien et le Crétacé 3.b. Rédige une conclusion précisant comment les peuplements dans les mers ont changé au cours du temps : PIERRON 2009 Page 6 sur 10

7 FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 68 : Comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes Les roches sédimentaires contiennent des fossiles qui sont autant d indices de la biodiversité correspondant à l époque où la roche s est formée. Ton objectif est de chercher à repérer les différents groupes d organismes vivants présents dans les mers à une période géologique donnée. Une présentation en sera faite au reste de la classe afin de pouvoir effectuer des comparaisons et ainsi préciser les changements du peuplement des mers au cours des temps géologiques. Atelier 1 : la vie marine lors de la période géologique du Cambrien ( -530 Ma) Atelier 2 : la vie marine lors de la période géologique du Jurassique ( Ma) Pour ceci, à chaque atelier, tu disposes du matériel suivant : - 2ou 3 fossiles véritables ou moulages - Clé de détermination des fossiles - Photos de fossiles marins de la période correspondante - Une reconstitution du peuplement des mers à cette période réalisée à partir de ces différents fossiles 1. Pour l atelier que tu as en charge, tu réaliseras le travail suivant et complèteras le tableau récapitulatif : 1.a. A l aide de la clé de détermination, retrouve le groupe auquel appartient chaque fossile et notele en rouge dans le tableau : voir tableau 1.b. A partir des documents fournis (photos, reconstitution), compléte la colonne correspondante du tableau : voir tableau PIERRON 2009 Page 7 sur 10

8 Mers du Cambrien Mers du Jurassique Mers actuelles (-530 Ma) (-150 Ma) Végétaux Algues Algues Algues Animaux à corps mou sans coquille Spongiaires Annélides Spongiaires Annélides Spongiaires, annélides, méduses Méduses Mollusques Latouchella, : groupes de mollusques primitifs Arthropodes Trilobites Marella Odaria Waptia (Crustacés) Echinodermes Gogia, Helicoplacus : groupe d échinodermes primitifs Vertébrés (Haikouichthy, Pikaia): Appartiennent à des groupes proches des vertébrés Animaux non classés actuellement Une vingtaine dont : Anomalocaris Opabinia Hallicigenia Méduses Gastéropodes Céphalopodes : ammonites Bivalves Crustacés Oursins Ichthyosaures Plésiosaures Mosasaures Tortues marines Poissons cartilagineux Poissons osseux Gastéropodes, céphalopodes, bivalves Crustacés Oursins, étoiles de mer Poissons, mammifères marins 2. Prépare ta présentation orale en rédigeant un court texte présentant la vie dans les mers à cette période géologique. Prévoies à quels moments tu montres les fossiles et les autres documents (à mettre entre parenthèse dans votre texte). Atelier 1 : mer du Cambrien ( -530 Ma) De nombreux fossiles ont été trouvés dans des roches du cambrien, notamment au Canada au Mont Burgess ainsi qu à Chenjiang en Chine. La plupart des fossiles sont de petites taille (quelques cm au maximum) On trouve de nombreux arthropodes dont des trilobites (fossile1) et des animaux fixés comme des coraux (fossiles 2) et des spongiaires. D autres groupes sont représentés : annélides, méduses, mollusques, crustacés, échinodermes (groupe aujourd hui représenté par les oursins, étoiles de mer, ). Les fossiles les plus étonnants sont des petits animaux : Opabinia avec ses cinq yeux et sa trompe frontale, Anomalocaris, redoutable prédateur à mâchoire circulaire, Hallucigenia dont l'anatomie justifie amplement le nom, Ces fossiles appartiennent à des groupes aujourd hui disparus. On ne trouve pas de traces de poissons ou d autres vertébrés marins mais des fossiles proches des vertébrés ( Pikaia, Haikouichthys). PIERRON 2009 Page 8 sur 10

9 Atelier 2 : mer du Jurassique Ma) De nombreux fossiles ont été trouvés dans des roches du jurassique ( -150 Ma), notamment dans le Jura en France ou encore dans la région de Stuttgart en Allemagne. Parmi ces fossiles, on trouve de nombreux mollusques céphalopodes : les ammonites (fossile1) ainsi que d autres mollusques comme des bivalves (fossile 2). D autres groupes sont représentés : annélides, méduses, mollusques, crustacés, échinodermes dont les oursins (fossile 3).On trouve également des vertébrés dont des poissons. Les fossiles les plus étonnants sont de grands vertébrés marins comme les ichtyosaures (fossile 4) ou encore les plésiosaures. On ne trouve pas de mammifères marins. 3. Questions non évaluées à réaliser individuellement après la mise en commun du travail précédent : 3.a. En comparant les peuplements des mers à des périodes géologiques différentes, recherche : - Les noms de groupes d êtres vivants actuels et présents depuis au moins 530 Ma dans les mers : Spongiaires, annélides, méduses, crustacés, échinodermes, certains mollusques, - Les noms de groupes qui ont disparus entre le Cambrien et le Crétacé Les trilobites et des groupes auxquels appartiennent : Hallucigenia, Opabinia, Anomalocaris - Les noms de groupes apparus entre le Cambrien et le Crétacé Groupes de vertébrés : poissons cartilagineux, poissons osseux, ichtyosaures, plésiosaures, 3.b. Rédige une conclusion précisant comment les peuplements dans les mers ont changé au cours du temps : A partir de l étude de fossiles, la comparaison des peuplements à des périodes géologiques différentes montre que la biodiversité dans les mers a changé au cours du temps : des organismes vivants sont apparus, se sont développés, et ont parfois pu disparaître (exemple des trilobites, des ammonites). Il y a donc un renouvellement des espèces vivantes au cours du temps. PIERRON 2009 Page 9 sur 10

10 Fiche professeur- 3 e Activité 68 : Comparaison de peuplements à des périodes géologiques différentes PISTES D EVALUATION pour la capacité : «Rendre compte à l écrit et à l oral d observations réalisées (Communiquer)» CRITERES DE REUSSITE BAREME RESULTATS Le compte-rendu écrit comporte : - Le nom des fossiles identifiés 2 - Le tableau correctement complété 3 - Le texte de présentation 3 Le compte-rendu est soigné 2 La restitution orale reprend de façon claire 10 les différentes parties du travail effectué TOTAL 20 PIERRON 2009 Page 10 sur 10