LA SÉQUENCE

Objectifs généraux du B.O.

Evolution permanente de la biodiversité observable sur de courtes échelles de temps à l'échelle des espèces et des gènes. Etude de la biodiversité du passé (fossiles) et identification de la biodiversité actuelle comme une étape de l'histoire du vivant (proportion de la biodiversité actuelle par rapport à l'ensemble des organismes ayant existé). Les crises biologiques exemple de modification importante de la biodiversité et facteurs qui provoquent les modifications de la biodiversité (dont humains).

Cohérence verticale : qu’il y a-t-il de nouveau au niveau notionnel par rapport à la thématique étudiée à d’autres niveaux ?

Au collège, les élèves ont découvert la biodiversité et l’organisation du vivant à différentes échelles (écosystèmes, espèces, gènes). Ils distinguent une clé de détermination qui a vocation à identifier et nommer des taxons d'une classification en groupes emboités traduisant des relations de parenté et réunissant des taxons sur la base du partage de caractères. Ils ont identifié une diversification du vivant au cours des temps géologiques et le moteur de l'évolution par les mutations génétiques et la sélection naturelle est connu de même que la diversité intraspécifique. Ils disposent de quelques exemples de l'impact des activités humaine sur la biodiversité. En seconde ils observent des exemples d'évolution sur de courtes échelles de temps et observent que l'évolution se produit toujours, ils caractérisent les crises biologiques en particulier la phase de diversification qui suit les extinctions massives.

A la fin de la séquence d'apprentissage, je veux que les élèves aient compris…

que la biodiversité évolue en permanence depuis l'arrivée de la vie sur Terre et encore actuellement, que cette évolution peut être observée à différentes échelles de temps dans l'histoire géologique et la période actuelle, qu'elle se produit en interaction avec des changements de l'environnement et fait intervenir des évènements aléatoires, que des crises biologiques, dont on peut identifier les causes, se produisent et sont à l'origine de perturbations importantes du fonctionnement des écosystèmes et génèrent des modifications de la biodiversité terrestre.

Objectifs spécifiques de la séquence d’apprentissage (côté professeur)

Etude d'exemple d'évolution actuelle rapide de la biodiversité et d'exemple de modification au cours des temps géologiques. Caractérisation de l'évolution permanente de la biodiversité. Identification des caractéristiques des crises biologiques (suivies de phases de diversification). Identification des facteurs (dont humains) qui modifient la biodiversité.

Problématique (fil rouge) de séquence et démarche retenue pour la séquence et enjeux.

Problématique : comment la connaissance de l'évolution de la biodiversité dans le passé permet-elle de comprendre et interpréter les modifications rapides de cette biodiversité observées depuis le milieu du 20e siècle pour mieux la protéger face à la crise actuelle ?

Démarche d'investigation.[*]

Enjeux : disposer de connaissances et méthodes scientifiques (dont l'observation du vivant) pour appréhender les questions liées à la biodiversité. Pouvoir fonder ses comportements éthiques et responsables et ses choix ayant un impact potentiel sur la biodiversité sur ses connaissances et compétences scientifiques. Avoir conscience des responsabilités individuelles et collectives. Continuer à construire une éducation au développement durable.

Attention : Schéma bilan

Bilan notionnel de séquence

  1. Observation des changements de biodiversité sur de courtes échelles de temps

    La biodiversité évolue en permanence, y compris actuellement et quelle que soit l’échelle considérée. Cela est visible à l’échelle d’une vie humaine.

  2. L’observation de ce changement se fait aussi à de grandes échelles de temps, notamment lors des grandes crises biologiques

    Les scientifiques ont défini 5 grandes crises au cours de l’histoire de la Terre à partir de données fossiles en identifiant des taux d’extinction très élevés caractérisant des extinctions massives. Ces crises trouvent leur origine dans des perturbations environnementales (volcanisme, arrivée de météorites modifiant l’atmosphère par ex).

    Ces crises sont suivies par de la diversification, avec une hausse importante du nombre d’espèces issues de modification des populations ayant survécu à la crise.

    La biodiversité actuelle ne représente qu'une très petite partie des formes de vies ayant vécu sur Terre.

  3. De nombreux facteurs modifient la biodiversité

    Des facteurs dont les variations sont aléatoires comme des sécheresses, des inondations ou des migrations d'espèces modifient la biodiversité. Les activités humaines ont également un impact important sur la biodiversité et on constate des taux d'extinction très élevés qui font suspecter le début d'une sixième crise biologique.

Méthode : Organisation des séances dans la séquence

Séances

Place de la séance dans la démarche de séquence

(Fil rouge)

(test hypothèses, recherche de stratégie, consolidation, institutionnalisation…)

Objectifs spécifiques (côté professeur)

A la fin de la séance, je veux que les élèves aient compris…. en faisant…

ACTIVITÉ « phare »

→ Objectif opérationnel de l’activité

→ Compétences travailléeschez les élèves +raisonnements qu’ils vont mener

→ Consignes

→ Supports

BILAN NOTIONNEL

Évaluation

S1

Problématisation

Comment la connaissance de l'évolution de la biodiversité dans le passé permet-elle de comprendre et interpréter les modifications rapides de cette biodiversité observée depuis le milieu du 20e siècle pour mieux la protéger face à la crise actuelle ?

Visite du Museum d'Histoire Naturelle

doc 8,10 et 17

que la biodiversité actuelle est en cours d'évolution, observable sur différentes échelles de temps dans l'histoire géologique et la période actuelle, en réponse à des modifications de l'environnement dont certaines sont liées à l'action de l'homme. que la biodiversité actuelle est une étape de l'histoire du vivant et représente une petite proportion de la biodiversité par rapport à l'ensemble des organismes ayant existé.

Concours : Indiquer ici la question de la partie 2

doc 10

Reconstitution d'un paléoenvironnement datant de 250 Ma

A partir du document fourni et de vos connaissances résumez comment la biodiversité a varié au cours de l'histoire de la Terre.

Effectuée individuellement en classe à la fin de la séance précédente pour permettre son exploitation par l'enseignant et adapter la séquence.

Question 2.E

On cherche à identifier des exemples d’espèces disparues récemment ou menacées actuellement et à comprendre la vitesse et les causes du phénomène. A partir de la visite de la salle des espèces menacées du niveau 2, complétez le tableau suivant.

Vous choisirez des espèces françaises et du monde entier dont une espèce végétale.

Travail réalisé par trinôme dans le musée.

Travail sur document pour évaluer la proportion de la biodiversité actuelle par rapport à l'ensemble des organismes ayant existé.

Évaluation diagnostique

Grille d'autoévaluation à remplir pendant la visite du musée

Depuis l’apparition de la vie sur Terre (-3.8 Ga) : des espèces sont apparues, d’autres ont disparu. L’immense majorité des espèces n’ont pas laissé de traces sous forme de fossiles.

la biodiversité actuelle n’est donc qu’une étape de l’histoire du vivant.

Les scientifiques sont inquiets de la disparition massive des espèces actuelles car c’est le signe d’une crise biologique (vers la 6ème crise ?)

Certaines activités humaines sont à l’origine cette baisse massive de la biodiversité à toutes les échelles : introduction d’espèces exotiques (dues aux voyages inter-continentaux), fragmentation des habitats (déforestation, urbanisation des campagnes), réchauffement climatique global (qui change la température des eaux de surface faisant modifier les populations de poissons et de crustacés) etc.

Compé-tences[*]

Réaliser : Mobiliser les acquis du collège sur l’arbre du vivant en positionnant par exemple des organismes actuels ou fossiles rencontrés lors d’activités ou sorties (muséums d’histoire naturelle, etc.).

Transition

La biodiversité a varié de manière rapide à certaines périodes de l'histoire le la Terre, ces périodes appelées crises biologiques sont elles associées à des caractéristiques communes qui permettraient en comparaison avec la situation actuelle d'anticiper un début de 6eme extinction ?

S2

docs 2, 3, 4 , 11,18

Démarche d'investigation

Comment l'étude des variations au cours du temps de l'abondance d'espèces fossiles largement réparties dans les océans permet-elle d'identifier les caractéristiques d'une crise biologique ?

→ Faire émettre aux élèves les hypothèses possibles sur le devenir d’espèces entre deux moments différents :

  • Apparition

  • Disparition

  • Maintien

CV : S’il y a une crise, je m’attends à…

que des crises biologiques, dont on peut identifier les causes, se produisent et sont à l'origine de perturbations importantes du fonctionnement des écosystèmes et génèrent des modifications de la biodiversité terrestre que des caractéristiques à l'origine des crises biologiques du passé se retrouvent dans l'évolution actuelle de la biodiversité et amène à craindre que nous soyons dans une 6e crise d'extinction tout identifiant des facteurs liés à l'homme sur lesquels il est possible d'intervenir.

Question2.B

A partir de vos observations microscopiques des extraits de marnes, dressez un tableau comparatif du contenu en fossiles de chaque marne pour comprendre comment la biodiversité passée a évolué entre le Paléocène et l’Eocène.

On attend une reconnaissance des micro-fossiles étudiés.

Vous préciserez ensuite comment les modifications identifiées s’inscrivent dans une évolution de biodiversité à plus grande échelle (doc 4) à cette période.

  • Fiche de reconnaissance des fossiles

    Fiche technique dénombrement

  • Fiche technique : utilisation loupe binoculaire

  • Loupe binoculaire

Abondance des genres de Dinosauriens herbivores en fonction du tempsInformations[*]
abondances des groupes végétaux en contexte continental au cours du temps

Grille d'autoévaluation

Si on observe les espèces fossiles avant et après une crise biologique, par exemple dans des sédiments marins, on note que les espèces de microfossiles ont varié au cours du temps, lors de la crise Crétacé/Paléocène. Par ex, certaines ont disparu (Globotruncana sp), d’autres sont apparues (Globigérines) et d’autres sont restées présentes (Heterohélix sp). En associant ces données marines avec des données de biodiversité terrestre (Archosauriens par ex), on observe que lors d’une crise, il existe une modification majeure de biodiversité avec extinction massive d’espèces.

Ces crises sont suivies par de la diversification, avec une hausse importante du nombre d’espèces issues de modification des populations ayant survécu à la crise.

Compé-tences[*]

Pratiquer des démarches scientifiques : Concevoir et mettre en œuvre des stratégies de résolution.

Réaliser : mettre en œuvre un protocole

Transition

L'étude d'exemples de variations de la biodiversité actuelle permet-elle d'observer sur de petites échelles de temps des caractéristiques déjà observées lors des grandes crises biologiques et d'identifier des causes communes à ces modifications en dehors de l'action humaine ?

S3

Démarche déductive

Comment expliquer les modifications de biodiversité actuelle sur de courtes échelles de temps à partir de l'étude d'exemples de milieu où l'espèce humaine est absente ?

utilisation exemple redonda pour restauration action de l'homme positive

docs 9, 13,14, 15 et 16 + doc 9

que les modifications de la biodiversité actuelle observables sur de courtes échelles de temps répondent à des modifications de l'environnement dont certaines sont aléatoires.

Question 2 .C

Situation déclenchante à partir d'une situation étudiée en cycle 4.

Identifier l'origine des modifications de la biodiversité observée sur les moustiques entre 1968 et aujourd'hui.

Proposer ensuite d'autres facteurs pouvant entraîner des modifications de la biodiversité dans des environnements non affectés par les activités humaines.

La répartition des moustiques résistants aux insecticides dans la région de Montpellier

On attend l'identification de facteurs naturels liés à des variations de climat ou à des migrations d'espèces par exemple.

Question 2.D

Capture d'écran du logiciel Vensim (modèle Pinsons des Galapagos)

De manière à comprendre les facteurs à l'origine des variations intraspécifiques de la biodiversité (taille du bec) dans l'espèce G. fortis vous allez utiliser un modèle qui permet de reproduire une partie des phénomènes qui se sont déroulés sur l'île de Daphné Major.

On attend des captures d'écran des simulations effectuées et un tableau qui résume pour chaque évènement, sa durée, les modifications de la biodiversité observées et le ou les facteurs qui en sont responsables.

Étapes d'utilisation du modèle :

Adapter le modèle de fichier Vensim fourni, de manière à simuler les effets de la sécheresse de 1977 sur la biodiversité des pinsons G.fortis l'île de Daphné Major.

Modifier le fichier Vensim de manière à intégrer l'arrivée de l'espèce G. magnirostris sur l'île.

Simuler l'effet de la sécheresse de 2004, en présence de la nouvelle espèce sur la biodiversité des G. fortis.

Travail à effectuer par binômes.

Une activité basée sur l'exemple de l'île de Redonda permettra d'identifier que des modifications du réseau trophique dans un écosystème peuvent entraîner des modifications rapides de la biodiversité.

Conséquences écologiques de la disparition d’espèces introduites artificiellement sur une île non habitée par l'espèce humaine
Evolution du nombre de lézards initialement en danger d'extinction après le retrait des chêvres et des rats de l'île de Redonda

Il est possible d’observer des changements de biodiversité, actuellement, sur de courtes échelles de temps. Par ex, on peut observer l’évolution d’une population de moustiques sur des zones polluées aux insecticides avec une augmentation de la proportion de moustiques résistants aux insecticides (car plus aptes à survivre et se reproduire) au cours du temps.

Cette variation se réalise à l’échelle génétique.

Des modifications de biodiversité à l'échelle intraspécifique sont observables suite à des changements de climat ou de l'arrivée d'une nouvelle espèce (migration) utilisant les mêmes ressources dans un écosystème. Ces modifications de l'environnement sont aléatoires.

Les scientifiques peuvent aussi observer des variations de biodiversité actuelle à l’échelle spécifique : apparition ou extinction d’espèce, migration. Par ex, des espèces invasives arrivent en France et modifient les écosystèmes (Perruches, renouée du Japon etc).

Il y a donc bien variation de biodiversité, actuellement, quelle que soit l’échelle considérée, et visible à l’échelle d’une vie humaine.

Evaluation formative.

Compé-tences[*]

Concevoir, créer, réaliser : Identifier des modèles simples pour mettre en œuvre une démarche scientifique. Concevoir et mettre en œuvre un protocole.