Chapitre 4 : Histoire de la vie

Introduction : Rappel
On sait par l'étude en 5ème que les roches sédimentaires sont des archives permettant de reconstituer les paysages anciens. Les fossiles contenus dans ces dernières permettent de savoir quelles étaient les conditions de vie ( T°, profondeur, salinité, climat ..) lors de la formation de la roche.

1- L'histoire de la vie est marquée par des changements.

Observation : Poly vie marine au cambrien et au crétacée. (413 Ko)

On observe qu'entre ces 2 périodes, des espèces ont disparu : exemples : Trilobites, Pikaïa, d'autres sont apparus : Poissons, Reptiles, et certains n'ont pas subi de changement : Crustacée, Echinoderme, Eponges, Vers etc. Les Mollusques se classent dans cette catégorie bien que leur nombre et leur diversité ont augmenté.

On remarque également chez les Trilobites une augmentation très forte de leur nombre vers -480 Ma, puis une régression et leur disparition vers -245 Ma.

De plus, chez les Céphalopodes (pieuvre, seiche etc.) La coquille externe qui existait au Cambrien a disparu au Crétacée, preuve d'une transformation progressive de ces animaux.

Bilan : Au cours du temps des espèces sont apparues, d'autres ont disparu. Des groupes d'êtres vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé, et ont pu disparaître. (ex trilobite, dinosaures).

Problème : comment expliquer ces apparitions et disparitions successives au cours du temps ?

Hypothèses :
- Les êtres vivants se modifient au cours du temps, c'est l'évolution.
- Des bouleversements font disparaître brutalement des groupes d'animaux.

2- Les êtres vivants évoluent au cour des temps géologiques.

A- L'évolution entre des groupes successifs.

Conséquence de l'hypothèse 1.

Si elle est vérifiée, on doit trouver des ressemblances entre des groupes apparus successivement.

Vérification : Poly plan d'organisation des vertébrés.

Sur ce document on peut voir que ces 3 animaux sont apparus dans l'ordre suivant : Grenouille (Amphibien), puis Tortue (Reptile) et Pigeon (Oiseau). Or ces 3 animaux ont des points communs dans l'organisation de leur squelette, ainsi ils possèdent tous les 3 Radius, Cubitus et Humérus. Certes ces os ne sont pas organisés tout a fait de la même manière, néanmoins l'organisation générale est commune.On peut donc supposer à cause de cette dernière constatation que les Reptiles se sont formés à partir des Amphibiens, et que les oiseaux se sont formés à partir des Reptiles, ce qui expliquerait ces points communs.

Bilan : L'existence de ressemblances entre groupes apparues successivement suggère leur parenté.
Ainsi les reptiles auraient donné naissance par évolution au mammifère et au oiseau.

B- Une preuve supplémentaire : les formes intermédiaires.

Poly : Archéoptéryx

L'Archéoptéryx ressemble à la fois à un dinosaure (reptile) et à un oiseau, en effet, il a des caractéristiques communes avec les Dinosaures (crâne lourd, épaule, bassin, queue avec des vertèbres) et avec les oiseaux (fourchette, plumes ). On peut donc conclure que cet animal est un intermédiaire entre ces 2 groupes, il est donc la preuve que l'on passe d'un groupe à l'autre progressivement par transformation d'une espèce en une autre possédant des caractéristiques nouvelles par rapport à l'espèce dont il provient.

Conclusion : Les groupes d'êtres vivants se sont formés les uns après les autres, par une évolution des caractéristiques du plan d'organisation. Ainsi des reptiles ont évolué et ont formé l'archéoptéryx qui présente des caractères de reptiles mais aussi les 1ers caractères d'oiseaux. Ce dernier évoluera encore pour se rapprocher davantage des oiseaux.

On résume l'évolution par un arbre d'évolution qui récapitule les liens supposés entre groupes

On peut observer qu'il existe un ancètre commun à tous les animaux et végétaux de la terre : ce sont des bactéries (cyanobactéries) dont on a trouvé des fossiles dans des roches agées de 3,8 Milliards d'années.

C- L'évolution d'une espèce : l'espèce humaine.

Poly : Arbre de l'evolution de l'homme ( 86 Ko en PDF )

Sur ce document on observe que l'homme de Neandertal n'est pas l'ancètre de l'homme car il n'est pas situé sur la même branche de l'arbre d'évolution que l'homme actuel, ce serait plutôt un cousin. Dans la lignée humaine on rencontre les espèces suivantes : le singe quadrupède (tout en bas) puis le pré-australopithèque, l'Australopithèque, l'homme Habile, puis l'homme Droit et enfin l'homme moderne (donc nous ). Notre plus viel ancètre est donc le singe quadrupède, ce dernier donnera aussi la lignée des grands singes (Chimpanzé, Gorille).

Remarque : avec l'étude de ce document , on s'aperçoit que l'homme descend du singe (singe quadrupède), mais pas de ceux qui existent aujourd'hui.

Conclusion : Une espèce nouvelle présente une organisation commune avec l'espèce dont elle provient, mais elle présente également des caractères nouveaux. On peut ainsi, comme pour les groupes, créer un arbre d'évolution des différentes espèces. Ainsi l'homme habile a évolué en homme debout qui a évolué en homme de néanderthal et moderne.

3- Les disparitions catastrophiques.

Il existe aujourd'hui de nombreuses hypothèses expliquant la disparition des dinosaures, on en retient couramment deux.
La première est une chute d'une météorite gigantesque qui aurait formé le Golfe du Mexique, la seconde est une activité volcanique intense qui laisse des traces en Inde (trapps du Dékan) . Ces 2 hypothèses ont les mêmes conséquences au niveau terrestre : production de poussières dans l'atmosphère, obscurcissement de celui-ci. Les plantes recevant alors moins de lumière, ne pratiquent plus la photosynthèse, et ont tendance à disparaître (pas toutes bien sur). Sans les plantes les herbivores ne peuvent se nourrir, et donc les carnivores qui se nourissent de ces herbivores non plus. Les chaînes alimentaires s'effondrent. On peut donc supposer que les dinosaures, à l'époque au sommet de la chaîne alimentaire ont alors disparus. Cet épisode de la vie terrestre est daté de -65 Ma.

Remarque : Cette histoire n'est pas unique dans la vie de la terre,en effet d'autres épisodes similaires ont eu lieu (expliquant la disparition des Trilobites notamment)

4- L'apparition de la vie.

Observation : Le système solaire se forme par condensation de gaz et de poussières créant ainsi une étoile et les planètes
Quelles sont les conditions nécessaires à l'apparition de la vie ?
- Il faut de l'air
- Il faut de l'eau
- Il faut de l'oxygène

Problème : comment ces conditions sont-elles apparues sur terre ?

Hypothèses :
- L'eau est apparue grâce à des pluies intenses.
- L'atmosphère grâce aux gaz de l'espace ??????

Vérification : Document formation du système solaire et des planètes

Lorsque la terre se forme, les éléments qui la compose se condensent, se regroupent. Par gravité, les éléments lourds vont au centre, les éléments légers restent en surface, c'est le cas des gaz qui vont alors formés une couche externe autour de la masse solide de la terre, c'est l'atmosphère primitive. Celle-ci est très différente de l'atmosphère actuelle, sa composition étant plutôt faites de Méthane,de Dioxyde de Carbone en grande quantité, de vapeur d'eau etc. En tous les cas pas d'oxygène.

A cette époque, la terre est encore très chaude, elle se refroidit progressivenemt jusqu'à ce que sa température passent en dessous des 100°C, dans ce cas l'eau gazeuse (vapeur d'eau) se condense et forme de l'eau liquide sous forme de pluie. Ces pluies formeront en quelques milliers d'années les océans.

Poly : Apparition de l'oxygène

L'oxygène est apparue bien plus tard grâce aux cyanobactéries qui ont la capacité d'utiliser l'energie solaire pour former de l'oxygène (un peu comme les plantes, mais le mécanisme est très différent) .Cet oxygène commence à apparaître avec ces bactéries, il y 3,8 Milliards d'années. Pendant longtemps, l'oxygène reste piégé dans les océans, il ne commencera à apparaître dans l'atmosphère que vers -2 Milliards d'années.Son apparition est à l'origine de plusieurs choses essentielles dans l'histoire de la terre. Il permettra la formation de la couche d'ozone qui arrêtera les rayons ultra-violets ,permettant ainsi le developpement de la vie sur les continents, mais aussi l'apparition d'une nouvelle fonction jusque la inédite : la respiration.

Conclusion : La terre s'est formée il y a 4,5 milliards d'années, les 1ères étapes de son évolution ont abouti à la formation des 1éres étendues d'eau, à une baisse de la température, et à la formation d'une atmosphère riche en oxygène.. Ceci a permis le développement de la vie.