Sciences de la vie et de la Terre · Seconde · Biodiversité, résultat et étape de l'évolution · 1er Trimestre

La biodiversité passée et actuelle

Les élèves explorent l'histoire de la biodiversité sur Terre, des origines de la vie aux crises d'extinction massives.

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• MEN: Lycee - La biodiversité et ses échelles
• MEN: Lycee - Dynamique de la biodiversité

À propos de ce thème

L'histoire de la biodiversité sur Terre s'étend sur plus de 3,8 milliards d'années. Les élèves découvrent que la biodiversité n'a jamais été stable : elle a connu des phases d'expansion spectaculaire (explosion cambrienne, radiation des mammifères) et des crises d'extinction massive qui ont remodelé le vivant. Cinq grandes crises sont identifiées, la plus connue étant celle de la fin du Crétacé (il y a 66 millions d'années), qui a vu la disparition des dinosaures non-aviens.

Les fossiles sont la principale source d'information sur la biodiversité passée. Les élèves apprennent à lire le registre fossile, à comprendre les limites de sa conservation et à relier les changements de biodiversité aux événements géologiques et climatiques. La sixième extinction, en cours, est mise en perspective par rapport aux crises passées : son rythme est sans précédent et ses causes sont principalement anthropiques. Des activités de chronologie collaborative et d'analyse de données paléontologiques permettent aux élèves de saisir ces dynamiques sur des temps longs.

Questions clés

1. Expliquez comment les fossiles nous renseignent sur la biodiversité passée.
2. Analysez les causes et les conséquences des grandes crises d'extinction de masse.
3. Comparez la biodiversité actuelle avec celle des périodes géologiques antérieures.

Objectifs d'apprentissage

• Analyser le registre fossile pour identifier des organismes disparus et décrire leur environnement.
• Comparer la composition de la biodiversité à différentes époques géologiques en utilisant des données paléontologiques.
• Expliquer les mécanismes et les conséquences des cinq grandes crises d'extinction de masse.
• Synthétiser les causes anthropiques de la crise d'extinction actuelle et les comparer aux crises passées.
• Évaluer l'importance des fossiles comme témoins de l'évolution de la biodiversité.

Avant de commencer

Les bases de la classification du vivant

Pourquoi : Il est nécessaire de savoir identifier et nommer les grands groupes d'organismes pour comprendre leur présence ou disparition au cours des temps géologiques.

Les roches sédimentaires et leur formation

Pourquoi : La compréhension de la formation des roches sédimentaires est essentielle pour saisir comment les fossiles sont préservés et intégrés dans le registre géologique.

Vocabulaire clé

Fossile	Vestige ou trace d'un organisme vivant conservé dans une roche sédimentaire, témoignant de la vie passée.
Extinction de masse	Période de disparition soudaine et à grande échelle d'un nombre important d'espèces à l'échelle planétaire.
Registre fossile	Ensemble des fossiles découverts et étudiés, qui documente l'histoire de la vie sur Terre.
Datation relative	Méthode permettant de déterminer l'ordre chronologique des événements géologiques ou des couches rocheuses sans donner d'âge précis.
Biodiversité actuelle	Ensemble des espèces vivantes, des écosystèmes et des variations génétiques présents sur Terre à l'heure actuelle.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Les dinosaures ont disparu parce qu'ils étaient mal adaptés.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les dinosaures non-aviens ont dominé la planète pendant plus de 160 millions d'années, preuve de leur excellente adaptation. Leur extinction est due à un événement catastrophique (impact d'astéroïde + volcanisme du Deccan) qui a modifié brutalement les conditions environnementales. L'analyse de données sur la durée de leur règne aide à déconstruire cette idée.

Idée reçue courante

Après une crise d'extinction, la vie repart de zéro.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les crises éliminent de nombreuses espèces mais pas toutes. Les survivants se diversifient ensuite rapidement en occupant les niches écologiques libérées (radiation adaptative). Après la crise du Crétacé, les mammifères et les oiseaux se sont diversifiés en quelques millions d'années. La comparaison des groupes avant et après une crise clarifie ce mécanisme.

Idée reçue courante

La sixième extinction n'est qu'une théorie alarmiste.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les données scientifiques montrent un taux d'extinction 100 à 1 000 fois supérieur au taux de fond naturel. La disparition des espèces est documentée par des inventaires rigoureux (UICN). L'analyse de graphiques quantitatifs permet aux élèves de juger par eux-mêmes de l'ampleur du phénomène.

Idées d'apprentissage actif

Galerie marchande: Les grandes crises de la biodiversité

Cinq affiches présentent chacune une crise d'extinction (Ordovicien, Dévonien, Permien, Trias, Crétacé) avec les données sur les groupes disparus, les causes probables et la recolonisation. Les élèves circulent, notent les points communs entre les crises et identifient les facteurs récurrents (volcanisme, climat, météorite).

45 min·Petits groupes

Analyse de documents : Lire une coupe géologique

En binôme, les élèves reçoivent une coupe géologique simplifiée montrant les différentes strates et les fossiles présents. Ils doivent identifier les discontinuités (limites de crises), dater les couches par le principe de superposition et proposer une reconstitution de la biodiversité à chaque époque.

40 min·Binômes

Collaborative Problem Solving : La sixième extinction ?

Les groupes reçoivent des graphiques comparant le taux d'extinction actuel au taux de fond (extinctions 'normales'). Ils doivent calculer le facteur de multiplication, identifier les causes humaines principales et proposer trois mesures concrètes pour ralentir ce processus.

50 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Les fossiles sont-ils fiables ?

Les élèves réfléchissent aux biais du registre fossile (organismes à corps mou non conservés, milieux de fossilisation inégaux). En binôme, ils discutent de pourquoi la biodiversité passée était probablement plus riche que ce que les fossiles montrent et formulent les limites de cette source de données.

20 min·Binômes

Liens avec le monde réel

• Les paléontologues du Muséum national d'Histoire naturelle analysent des collections de fossiles pour reconstituer l'évolution des espèces, comme celle des cétacés, et comprendre les changements environnementaux passés.
• Les géologues utilisent la datation des fossiles pour établir des corrélations entre des sites d'extraction pétrolière éloignés, aidant ainsi à la prospection de ressources énergétiques.
• Les conservateurs de musées d'histoire naturelle présentent des expositions sur les grandes extinctions, sensibilisant le public aux menaces actuelles sur la biodiversité et aux leçons à tirer du passé.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une image de fossile (ex: ammonite, trilobite). Demandez aux élèves d'écrire deux phrases : une décrivant l'organisme et son époque, et une expliquant ce que ce fossile nous apprend sur la biodiversité passée.

Question de discussion

Posez la question : 'Si les fossiles sont rares, comment pouvons-nous être certains des grandes extinctions passées ?' Encouragez les élèves à mentionner les preuves indirectes (ex: changements dans les types de fossiles, traces géologiques) et les limites du registre fossile.

Vérification rapide

Projetez une frise chronologique simplifiée avec des événements majeurs (ex: explosion cambrienne, extinction Permien-Trias, extinction Crétacé-Paléogène). Demandez aux élèves d'associer chaque événement à une brève description de son impact sur la biodiversité.

Questions fréquentes

Comment les fossiles nous renseignent-ils sur la biodiversité passée ?

Les fossiles sont des traces ou des restes d'organismes conservés dans les roches sédimentaires. En les identifiant et en les datant, les paléontologues reconstituent les espèces qui existaient à chaque époque. La succession des fossiles dans les strates géologiques révèle les apparitions et disparitions d'espèces au fil du temps.

Combien de grandes crises d'extinction la Terre a-t-elle connues ?

Cinq crises majeures sont reconnues : fin de l'Ordovicien (-445 Ma), fin du Dévonien (-375 Ma), fin du Permien (-252 Ma, la plus dévastatrice avec 95% des espèces marines disparues), fin du Trias (-200 Ma) et fin du Crétacé (-66 Ma). Chacune a redessiné la biodiversité en éliminant des groupes dominants et en favorisant de nouveaux.

Pourquoi parle-t-on de sixième extinction de masse ?

Le rythme actuel de disparition des espèces est comparable à celui des grandes crises passées, mais ses causes sont anthropiques : destruction des habitats, surexploitation, pollution, espèces invasives et changement climatique. Contrairement aux crises précédentes, celle-ci se déroule en quelques siècles au lieu de millions d'années.

Pourquoi les activités de chronologie sont-elles adaptées à l'étude de la biodiversité passée ?

Les temps géologiques sont difficiles à appréhender. En construisant une frise chronologique à l'échelle, en plaçant les crises et les radiations, les élèves saisissent visuellement que la vie a traversé des bouleversements répétés. Manipuler les dates et les événements aide à sortir d'une vision statique de la biodiversité et à comprendre qu'elle est un processus dynamique en perpétuelle transformation.