Activité 69 : Comparaison du squelette de membres antérieurs de plusieurs vertébrés 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? Chapitre VI : Comment l évolution permet-elle de comprendre la diversité mais aussi l unité des êtres vivants? 1. Quelles sont les preuves de l origine commune des êtres vivants? Activité : comparaison de membres antérieurs de vertébrés 2. Comment l évolution permet-elle de comprendre les liens de parentés entre espèces? 3. Quelle est la place de l Homme dans l évolution et en quoi la recherche des origines de l Homme renseigne t-elle sur l évolution d une espèce? Chap VII : Quelles sont les relations entre histoire de la Terre et histoire de la vie? PIERRON 2009 Page 1 sur 9
3. PRESENTATION DE L ACTIVITE - Objectifs de connaissances : Evolution ; parenté ; groupe ; homologie ; vertébrés - Objectifs méthodologiques et/ou technologiques : Observer, recenser et organiser des informations afin d argumenter (Raisonner) - Liste du matériel : Environnement proposé pour une introduction de l activité (données initiales): - Squelette membre antérieur humain : Réf 15012 ou squelette humain entier - Planches : organisation d un vertébré Réf 09343 ; classification des vertébrés Réf 09625 PIERRON 2009 Page 2 sur 9
Pour la classe : matériel en démonstration - Squelette de carpe (os véritable) Réf 15508 : voir ci-dessous - Squelette de lézard (os véritable) Réf 15066 - Squelette de grenouille (os véritable) Réf 15511 : voir ci-dessous - Squelette de pigeon (os véritable) Réf 15506 - Squelette de lapin (os véritable) Réf 15504 Par poste de travail ou matériel à répartir - Squelette membre antérieur humain Réf 15012 - Squelette d aile d oiseau étalée (os véritable) Réf 15542 : voir ci-dessous - Squelette en plastique de lapin Réf 15420 ou de chat Réf 15419 ou de rat Réf 15421 - Squelette en plastique de lézard Réf 15422 : voir ci-dessous - Squelette en plastique de crapaud Réf 15424 Environnement proposé pour une généralisation des observations réalisées : - Planche : squelette des vertébrés Réf 09342 : voir ci-contre - Caméra Didacam Réf 03743 OU caméra CP 130 Réf 10802 : voir ci-contre - Vidéoprojecteur (ou à défaut écran télé) - Ordinateur relié à l Internet PIERRON 2009 Page 3 sur 9
- Intégration pédagogique : 1. Dès la 6 e, une classification scientifique par groupes emboîtés a été initiée. Elle s est étoffée au fur et à mesure des organismes rencontrés en 5 e et en 4 e ( voir fiche TP N 46 en 5 e ) en utilisant des attributs choisis par l enseignant. En 3 e, il s agit de montrer que cette classification scientifique actuelle (classification phylogénétique) est une représentation des parentés entre les êtres vivants résultants de l évolution. 2. Ainsi l évolution ne soit pas être enseignée de manière dogmatique mais étayée par un ensemble de faits scientifiques étudiés par l élève. Un des faits à retenir en 3 ème est le partage d attributs communs entre des espèces plus ou moins apparentées, qu elles soient actuelles ou fossiles. Dans l activité proposée ici, la comparaison de squelette de membres antérieurs d organismes issus de différents groupes de vertébrés permet d arriver à cette idée de parenté (et donc d un ancêtre commun) à partir du fait observé de l existence d éléments communs dans ce squelette de membre antérieur. 3. Le TP peut être initié à partir : - de la rapide présentation du membre antérieur humain : on complètera le schéma correspondant avec les termes bras/ avant-bras/ main et humérus/ cubitus ou ulna/ radius/ carpes/ métacarpes/ phalanges - du rappel des différents groupes de vertébrés sous forme d une classification emboîtée. 4. En fonction de la quantité de matériel disponible, on peut imaginer un travail en petit groupe avec l ensemble du matériel à disposition ou une partie différente dans chaque groupe ( à charge pour chaque groupe de présenter ensuite plus particulièrement le membre correspondant lors de la mise en commun). Dans tous les cas on évitera de faire circuler ce matériel fragile. 5. On peut aussi imaginer de coupler ce TP sous forme d un TP mosaïque avec deux autres postes de travail concernant deux autres faits étayant la théorie de l évolution: la cellule, unité du vivant (observation de cellules dans des organismes différents) et l universalité de la molécule d ADN (mise en évidence de l ADN dans des organismes différents). 6. La mise en commun pourra s appuyer sur la présentation des parties de squelettes par une caméra flexible reliée au vidéoprojecteur assurant à tous la bonne vision des données présentées. Une vue synoptique pourra être donnée à partir de la planche «squelette des vertébrés». 7. La synthèse pourra conduire au bilan de connaissances suivant : «La comparaison d espèces appartenant à différents groupes (actuels ou fossiles, par exemple différentes groupes de vertébrés) permet d observer des ressemblances: ces ressemblances conduisent à imaginer des relations de parenté c'est-à-dire une origine commune entre les êtres vivants» PIERRON 2009 Page 4 sur 9
Fiche élève - 3 e Nom : Prénom : Classe : Date : FICHE ELEVE Activité 69 : Comparaison du squelette de membres antérieurs de plusieurs vertébrés La théorie de l évolution suppose une origine commune aux êtres vivants. Ton objectif est de rechercher un argument permettant de penser que les 26 000 espèces actuelles de vertébrés ont une origine commune (autrement dit un ancêtre commun). Il s agit ici d observer et de comparer certaines caractéristiques morphologiques du squelette du membre antérieur de plusieurs espèces issues de différents groupes de vertébrés. Pour ceci, tu disposes du matériel suivant : - planche de schémas de squelettes de membres antérieurs de plusieurs vertébrés - squelettes entiers ou de membre antérieur de plusieurs vertébrés 1. A partir du squelette d homme présenté en classe, repère les segments bras, avant-bras, main ainsi que les os associés : humérus, radius, cubitus (ou ulna), carpes, métacarpes, phalanges. 2. Indique la légende correspondante sur le document fourni. Les os du bras seront coloriés en bleu ; les os de l avant-bras en jaune et les os de la main en rouge. 3. En reprenant les couleurs de la question 2, montre en quoi les membres antérieurs des autres vertébrés présentent des points communs avec celui d un homme. 4. Rédige une conclusion présentant un argument en faveur d une parenté entre ces vertébrés et donc d une évolution à partir d un ancêtre commun. PIERRON 2009 Page 5 sur 9
Fiche élève - 3 e SCHEMAS DE MEMBRES ANTERIEURS DE QUELQUES VERTEBRES Homme (Mammifères) Pigeon biset (Oiseaux) Carpe commune (Poissons osseux) Lézard des murailles (Lézards) Crapaud commun (Amphibiens) PIERRON 2009 Page 6 sur 9
FICHE ELEVE CORRIGÉE Activité 69 : Comparaison du squelette de membres antérieurs de plusieurs vertébrés La théorie de l évolution suppose une origine commune aux êtres vivants. Ton objectif est de rechercher un argument permettant de penser que les 26 000 espèces actuelles de vertébrés ont une origine commune (autrement dit un ancêtre commun). Il s agit ici d observer et de comparer certaines caractéristiques morphologiques du squelette du membre antérieur de plusieurs espèces issues de différents groupes de vertébrés. 1. A partir du squelette d homme présenté en classe, repère les segments bras, avant-bras, main ainsi que les os associés : humérus, radius, cubitus (ou ulna), carpes, métacarpes, phalanges. Voir schéma 2. Indique la légende correspondante sur le document fourni. Les os du bras seront coloriés en bleu ; les os de l avant-bras en jaune et les os de la main en rouge. Voir schéma 3. En reprenant les couleurs de la question 2, montre en quoi les membres antérieurs des autres vertébrés présentent des points communs avec celui d un homme. Voir schéma 4. Rédige une conclusion présentant un argument en faveur d une parenté entre ces vertébrés et donc d une évolution à partir d un ancêtre commun. Le membre antérieur de l homme ( Mammifères) et ceux d un pigeon commun( Oiseaux), d un lézard des murailles( Lézards), d une carpe commune ( Poissons osseux), d un crapaud commun ou encore d un pigeon biset ( Oiseaux) se composent des mêmes éléments : on y retrouve les différentes os du bras ( humérus), de l avant-bras ( cubitus et radius, parfois soudés) et de la main ( carpes, métacarpes, phalanges en nombres variables). Ces ressemblances entre des organismes issus de différents groupes de vertébrés constituent un argument en faveur d une origine commune des vertébrés. On peut ainsi penser que la biodiversité actuelle des vertébrés résulte d une évolution de cet ancêtre commun. PIERRON 2009 Page 7 sur 9
SCHEMAS DE MEMBRES ANTERIEURS DE QUELQUES VERTEBRES bras humérus main avant bras radius cubitus (ulna) métacarpes carpes phalanges Homme (Mammifères) Pigeon biset (Oiseaux) Carpe commune (Poissons osseux) Lézard des murailles (Lézards) Crapaud commun (Amphibiens) Légende : os du bras os de l avant bras os de la main PIERRON 2009 Page 8 sur 9
Fiche professeur- 3 e Activité 69 : Comparaison du squelette de membres antérieurs de plusieurs vertébrés PISTES D EVALUATION pour la capacité : «Observer, recenser et organiser des informations afin d argumenter (Raisonner)» CRITERES DE REUSSITE BAREME RESULTATS Membre antérieur humain légendé 2 correctement (noms des os, noms des segments, couleurs) Membres antérieurs des autres vertébrés 8 légendés correctement (couleurs) Légende couleur présente 2 Argumentation reprenant les informations 6 fournis par les squelettes fournis Phrases grammaticalement correctes et 2 travail soigné TOTAL 20 PIERRON 2009 Page 9 sur 9