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1.2 : Notes de préparation de l'enseignant sur la diversité des invertébrés - Biologie


Points d'enseignement

  • Présenter aux élèves certaines formes et fonctions des animaux, y compris diverses méthodes de locomotion
  • Relier la forme à la fonction, y compris les avantages de la symétrie bilatérale et de la céphalisation
  • Distinction entre les similitudes dues à une histoire évolutive partagée (animaux dans le même phylum) et les similitudes liées à un mode de vie similaire (animaux fouisseurs)

Équipement et fournitures

(Pour 6-10 étudiants)

  • Conteneurs pour afficher les invertébrés dans :
    • 2-3 contenants de taille moyenne tels que la taille de la soupe et de la salade de Gladware (3 tasses)
    • 1 grand contenant aussi grand ou plus grand que le grand contenant rectangulaire de Ziploc (9,5 tasses) pour laisser de la place pour le mouvement des écrevisses
    • 1 sac en plastique de la taille d'un gallon
    • 1 plateau ou assiette en plastique
  • Loupes ou lentilles à main (4-6) et, si disponibles, microscopes à dissection
  • Dirigeants (1-2)
  • Eau du robinet déchlorée
  • Gants pour chaque élève (facultatif ; si vous n'avez pas d'élèves qui utilisent des gants, assurez-vous qu'ils se lavent les mains après avoir manipulé les animaux.)

(par exemple, World Wide Aquarium & Pets, 7043 Ridge Ave, Philadelphie, PA 19128, Roxborough) (prix approximatifs)

ArticlePrix
Écrevisse (1-2)1,79 $ pour 2
Grillons (5)0,10 à 0,20 $ chacun
Vers de farine (5)0,10 à 0,20 $ chacun
Vers de terre (5)2,59 $ pour 24

Cet ensemble d'animaux est suffisant pour environ 10 élèves. Vous pouvez réutiliser les animaux toute la journée mais, selon le nombre de cours que vous enseignez, vous voudrez peut-être acheter des ensembles répétés pour assurer la fraîcheur et la mobilité de chaque classe.

Instructions:

Pour chaque groupe de 6 à 10 élèves, installez 2 stations :

1. Placer 5 vers de farine dans un récipient moyen. Placez 5 vers de terre sur une serviette en papier humide sur le plateau ou l'assiette. Ayez 1 ou 2 règles disponibles à cette station et, si disponible, un microscope à dissection. Lorsque les élèves n'observent pas activement la vers de terre il est très important de les garder humide en les recouvrant d'un essuie-tout humide.

2. Placer 1-2 écrevisses dans un grand récipient non couvert rempli d'eau du robinet déchlorée. Gardez les écrevisses séparées pendant la nuit afin qu'elles ne se blessent pas. Disposez cinq grillons dans 1-2 conteneurs. Les grillons sont mieux vus dans un sac en plastique qui est agrandi à plein volume (soit le sac dans lequel ils viennent de l'animalerie, soit un sac de rangement en plastique). Cependant, vous ne pouvez pas les garder dans un sac scellé pendant la nuit et devez les stocker dans un autre récipient couvert avec un écran sur le dessus. Alternativement, vous pouvez afficher les grillons dans un récipient en plastique. Percez des trous d'aération au fond de 1-2 contenants moyens, placez les grillons dans les contenants, mettez le couvercle et placez-le à l'envers. Veillez à ce que les grillons ne sautent pas pendant le transfert.

Ayez plusieurs lentilles à main ou loupes à disposition à chaque station.

Suggestions d'enseignement et contexte de biologie

Avant de commencer cette activité, les élèves doivent se familiariser avec les concepts de base tels que le phylum, la classe, la symétrie bilatérale et radiale. Si vous avez une période de laboratoire de 40 à 50 minutes, vous voudrez peut-être planifier de discuter des questions de suivi au cours de la prochaine période de classe, afin que les étudiants aient suffisamment de temps pour observer les animaux.

Vous pouvez utiliser la section d'introduction (page 1 du document de l'étudiant) dans le cadre d'un cours magistral/d'une discussion pour la période de classe précédant l'activité de laboratoire. Cela pourrait inclure une introduction aux annélides, aux arthropodes, aux phylums de cordés et aux principaux sous-phylums comme les crustacés, ainsi que des exemples d'autres animaux inclus dans ces phylums, sous-phylums et classes.

Caractéristiques des invertébrés observés

Nom

Ver de terre

Vers de farine

Criquet

Écrevisse

Anatomie externe

segmentation visible, clitellum*

pattes, petites antennes, très petits yeux, segmentation visible

pattes, ailes, yeux, antennes, segmentation visible dans l'abdomen

pattes, griffes (chélipèdes), yeux, antennes, segmentation particulièrement visible dans l'abdomen

Comment l'animal se déplace-t-il ?

squelette hydrostatique; raccourcissement et allongement alternés de différents segments

marche sur les jambes sur le devant du corps

jambes et ailes (marcher, sauter et voler)

nage à reculons avec la queue,

marche en avant sur les jambes

*Le clitellum sécrète la matière qui constitue le cocon qui entoure les ovules et les spermatozoïdes fécondants lorsqu'ils sont libérés par le ver de terre hermaphrodite après la copulation.

La figure suivante de La biologie 6e Edition, par Campbell et Reece, peut être utile pour clarifier les observations des étudiants concernant locomotion des vers de terre.

Vous pouvez utiliser le comparaison entre vers de terre et vers de farine comparer les catégories phylogénétiques avec les catégories d'usage courant non phylogénétiques telles que les vers (animaux avec une dimension beaucoup plus longue que les deux autres). Une catégorie phylogénétique, telle qu'un phylum, regroupe des animaux qui partagent un ancêtre évolutif commun et partagent donc des similitudes dans leur biologie fondamentale. La parenté évolutive est jugée sur la base de caractéristiques qui ne sont souvent pas évidentes de l'extérieur, de sorte que les animaux qui ont une apparence externe très différente peuvent être regroupés dans le même phylum (y compris les formes larvaires telles que les vers de farine et les chenilles qui sont regroupés avec tous les autres insectes de l'arthropode phylum). En revanche, les animaux qui se ressemblent mais qui ont une anatomie interne très différente peuvent être regroupés dans différents phylums (par exemple, les vers plats, les vers ronds et les vers segmentés).

Tous les animaux de cette activité sont à symétrie bilatérale. Les animaux à symétrie bilatérale ont généralement une concentration d'organes sensoriels à la tête de l'animal, ce qui permet à l'animal de recueillir des informations sur l'environnement vers lequel il se dirige. La concentration des organes sensoriels et d'une grande partie du système nerveux à la tête est appelée céphalisation. En revanche, la symétrie radiale est observée chez des organismes comme les méduses ou les hydres qui dérivent lentement dans l'environnement ou sont sessiles ; la symétrie radiale est associée à des organes sensoriels répartis sur la circonférence qui reçoivent des informations sensorielles de toutes les directions.

Les questions de suivi 3 à 6 guident les élèves dans leur réflexion sur similitudes dues à une histoire évolutive partagée vs similitudes dues à des adaptations à des environnements similaires. Si vos élèves ont étudié l'homologie et l'analogie, vous voudrez peut-être lier cette discussion à l'homologie (similitudes dues à des ancêtres évolutionnaires partagés) et à l'analogie (forme similaire pour une fonction similaire due à une évolution convergente). En ce qui concerne les questions de suivi 4 et 5, tant la forme du ver que l'absence d'yeux substantiels sont liées au mode de vie fouisseur. Les vers de terre vivent sous terre et consomment des matières organiques en décomposition, tandis que les vers de farine vivent entourés de ce qu'ils mangent (par exemple, des céréales ou des produits céréaliers).

Vous voudrez peut-être comparer le type de développement chez les vers de farine / ténébrions (métamorphose complète) par rapport aux grillons (métamorphose incomplète). Compléter métamorphose est observée chez les insectes où les stades larvaires semblent complètement différents de l'adulte (par exemple, les vers de farine ou les chenilles) et la transformation de la plus grande larve en adulte se produit dans une nymphe ; les stades larvaires sont spécialisés pour manger et grandir et le stade adulte est spécialisé pour la dispersion et la reproduction. Une métamorphose incomplète est observée chez les insectes comme les grillons où les jeunes ressemblent aux adultes, bien qu'ils n'aient pas d'ailes ; chaque mue produit un insecte plus gros avec des proportions corporelles plus proches de l'adulte, et la mue finale produit un insecte avec des ailes et des organes reproducteurs matures.

Pour Information additionnelle sur l'anatomie, la biologie et les soins de ces animaux, consultez les sites Web suivants :

Ver de terre (par exemple. Lumbricus terrestris)

  • http://web.archive.org/web/20031209012204/http://www.icewatch.ca/english/wormwatch/resources/anatomy.html
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/earthworms+and+redworms.do

Vers de farine, les larves de Tenebrio molliter

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/insects/beetles/mealworm/
  • http://insected.arizona.edu/home.htm (cliquer sur « Utiliser des insectes vivants dans les classes élémentaires », puis cliquer sur Fiches d'information ou d'élevage)
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/mealworms.do

Criquet, Acheta domestica

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/insects/orthoptera/Cricket.shtml
  • http://insected.arizona.edu/home.htm
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/crickets.do

Écrevisse (par exemple. Procambarus ou Orconectes espèce)

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/invertebrates/crustacean/Crayfishprintout.shtml
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/crayfish.do
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/classroom+activities/crayfish+in+the+classroom+article.do

À moins que vous ne connaissiez très bien ces organismes, nous vous recommandons d'avoir accès à ces sources ou à un manuel de zoologie des invertébrés pendant l'activité pour vous aider à répondre aux questions des élèves. De plus, les chiffres provenant de ces sources peuvent aider les élèves à interpréter les caractéristiques observées.


[1] Ces notes de préparation de l'enseignant et le document de l'étudiant associé sont disponibles avec une licence CC-BY-NC 4.0 à l'adresse http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron.

[2] Vous pouvez déchlorer l'eau du robinet en la laissant dans les récipients ouverts pendant la nuit ou en ajoutant un déchlorateur commercial utilisé pour l'eau d'aquarium. Alternativement, vous pouvez demander un supplément à l'animalerie.


Notes sur les vertébrés

Les vertébrés comprennent un grand groupe de cordés et sont subdivisés en sept classes (3 classes de poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères). Les vertébrés ont un squelette interne de cartilage ou d'os, avec des vertèbres entourant le cordon nerveux dorsal.

Le sous-embranchement Vertebrata se compose d'environ 43 700 espèces d'animaux à colonne vertébrale. Les vertébrés présentent les trois caractéristiques des cordés à un moment donné de leur vie. La notocorde embryonnaire est remplacée par une colonne vertébrale chez l'adulte. La colonne vertébrale est constituée de segments durs individuels (vertèbres) entourant le cordon nerveux creux dorsal. Le cordon nerveux est la seule caractéristique cordée présente dans la phase adulte de tous les vertébrés. La colonne vertébrale, qui fait partie d'un endosquelette flexible mais solide, est la preuve que les vertébrés sont segmentés. Le squelette des vertébrés est un tissu vivant (cartilage ou os) qui se développe au fur et à mesure que l'animal grandit.

L'endosquelette et les muscles forment un système organique qui permet un mouvement rapide et efficace. Les nageoires pectorales et pelviennes des poissons ont évolué en appendices articulés qui ont permis aux vertébrés de se déplacer sur terre. Le crâne, la composante la plus antérieure de l'axe principal de l'endosquelette des vertébrés, enveloppe le cerveau. Le degré élevé de céphalisation chez les vertébrés s'accompagne d'organes sensoriels complexes concentrés dans la région de la tête. Les yeux se sont développés comme des excroissances du cerveau. Les oreilles étaient des dispositifs d'équilibre chez les vertébrés aquatiques qui fonctionnent comme des récepteurs d'ondes sonores chez les vertébrés terrestres. Les vertébrés ont un système digestif complet et un grand coelome. Leur système circulatoire est fermé, avec des pigments respiratoires contenus dans les vaisseaux sanguins. Les échanges gazeux s'effectuent efficacement par les branchies, les poumons et, dans quelques cas, la peau humide. Les reins sont efficaces dans l'excrétion des déchets azotés et la régulation de l'eau. La reproduction est généralement sexuée avec des sexes séparés.

Classification des vertébrés

Les premiers vertébrés ressemblaient à des poissons. Les poissons sont des vertébrés aquatiques à respiration branchiale qui ont généralement des nageoires et une peau recouverte d'écailles. La forme larvaire d'une lamproie moderne, qui ressemble à une lancette, peut ressembler aux premiers vertébrés : elle a les trois caractéristiques cordées (comme la larve de tunicier), ainsi qu'un cœur à deux chambres, un cerveau à trois parties, et d'autres organes internes qui ressemblent à ceux des vertébrés.

Les ostracodermes petits, sans mâchoires et sans nageoires étaient les premiers vertébrés. Ils étaient filtreurs, mais ils étaient probablement aussi capables de déplacer l'eau à travers leurs branchies par action musculaire. Des ostracodermes ont été trouvés sous forme de fossiles du Cambrien au Dévonien, lorsque le groupe s'est finalement éteint. Bien que les poissons sans mâchoire existants manquent de protection, de nombreux premiers poissons sans mâchoire avaient de grands boucliers défensifs.

Ces longs poissons sans mâchoire ressemblant à des anguilles sont des prédateurs nageurs libres d'autres poissons. Les lamproies éclosent en eau douce et beaucoup vivent entièrement en eau douce. Certaines lamproies migrent vers la mer, mais doivent retourner en eau douce pour se reproduire. Les lamproies ont une bouche en forme de ventouse qui n'a pas de mâchoire.

Les membres de la classe Myxini ont un crâne partiel (crâne), mais pas de vertèbres. Leur squelette est fait de cartilage, tout comme celui des requins. Les myxines n'ont pas de mâchoires et, pour cette raison, elles étaient classées avec les lamproies dans un groupe appelé Agnatha (“pas de mâchoires”) ou Cyclostomata (“bouche ronde”).

Poisson : Vertébrés à mâchoires

Le poisson est apparu pour la première fois pendant la période cambrienne. Les archives fossiles ne permettent pas de savoir si les poissons ont d'abord évolué en eau douce ou en eau salée. Les poissons sans mâchoires sont le groupe le plus primitif, bien qu'ils aient été un groupe très important pendant les périodes du Silurien et du Dévonien. Les myxines et les lamproies sont les seuls membres vivants de cette classe aujourd'hui. Ils ont de longs corps cylindriques avec des squelettes cartilagineux et aucune paire de nageoires.

Les premiers poissons à mâchoires étaient les Placodermes, un groupe éteint de poissons à mâchoires du Dévonien. Les placodermes étaient blindés avec des plaques lourdes et avaient de fortes mâchoires et des paires de nageoires pectorales et pelviennes. Les nageoires appariées permettent aux poissons de s'équilibrer et de bien manœuvrer dans l'eau, ce qui facilite à la fois la prédation et la fuite.

Le fossile est un moulage du placoderme, Bothriolepis

L'évolution des mâchoires est un exemple de modification évolutive des structures existantes pour remplir de nouvelles fonctions. Les mâchoires sont des arcs branchiaux modifiés, et ont permis l'exploitation de nouveaux rôles dans les habitats : des prédateurs aux mâchoires puissantes. Il existe deux classes de poissons à mâchoires : les poissons cartilagineux et les poissons osseux.

Classe Chondrichthyes : Poissons cartilagineux

La classe Chondrichthyes contient environ 850 espèces de raies, de raies et de requins. Ils ont des mâchoires, beaucoup de dents, des paires de nageoires et un endosquelette cartilagineux. Les poissons cartilagineux sont apparus pour la première fois pendant la période du Dévonien et se sont développés en diversité pendant le Carbonifère et le Permien avant de presque disparaître pendant la grande extinction qui s'est produite vers la fin du Permien. Un grand groupe de poissons cartilagineux survit encore aujourd'hui et constitue une partie importante de la faune marine.

Ces poissons ont cinq à sept fentes branchiales des deux côtés du pharynx et n'ont pas les couvertures branchiales trouvées chez les poissons osseux. Le corps chondrichthyien est recouvert d'écailles épidermiques placoïdes (ou en forme de dent). Des études sur le développement montrent que les dents des requins sont des écailles agrandies.

Les plus gros requins sont des filtreurs, pas les prédateurs des films hollywoodiens. Les pèlerins et les requins baleines mangent des tonnes de crustacés (petits krills, etc.) filtrés de l'eau. La plupart des requins sont des prédateurs en haute mer qui nagent rapidement. Le grand requin blanc se nourrit de dauphins, d'otaries et de phoques (et parfois d'humains). En d'autres termes, tout est VEUT !

Les raies et les raies vivent au fond de l'océan, leurs nageoires pectorales sont agrandies en nageoires en forme d'ailes, elles nagent lentement. Les raies ont une colonne vertébrale venimeuse. La famille des rayons électriques peut se nourrir de poissons qui ont été assommés par un choc électrique de plus de 300 volts. Les raies poisson-scie ont une grande "scie" antérieure qu'elles utilisent pour traverser les bancs de poissons.

Classe Osteichthyes, le poisson osseux

Il existe environ 20 000 espèces de poissons osseux, que l'on trouve à la fois dans les eaux marines et d'eau douce, appartenant à la classe des Osteichthyes. Cette classe est divisée en deux groupes : les poissons à nageoires lobées (Sarcopterygii) et les poissons à nageoires rayonnées (Actinopterygii). Les poissons osseux ont un squelette osseux. La plupart des espèces de cette classe ont des nageoires rayonnées avec de minces rayons osseux soutenant les nageoires. Quelques poissons ont des nageoires lobées et seraient apparentés aux ancêtres des amphibiens.

Poisson à nageoires rayonnées (Actinopterygii)

Les poissons à nageoires rayonnées comprennent des espèces familières telles que le thon, l'achigan, la perche et la truite. Les poissons à nageoires rayonnées sont les vertébrés les plus réussis et les plus diversifiés (plus de la moitié de toutes les espèces de vertébrés appartiennent à ce groupe). Des supports osseux minces avec des os rayonnants (d'où le terme à ailettes rayonnées) maintiennent les nageoires loin du corps. Les poissons à nageoires rayonnées obtiennent leur nourriture par filtration et en s'attaquant aux insectes et autres animaux. Leur peau est recouverte d'écailles formées d'os. Ces écailles sont homologues à nos propres cheveux (et aux plumes des oiseaux), étant dérivées des mêmes tissus embryonnaires. Les branchies de ce groupe de poissons ne s'ouvrent pas séparément et sont recouvertes d'un opercule. Les poissons à nageoires rayonnées ont une vessie natatoire, un sac rempli de gaz, qui régule la flottabilité et la profondeur. Les requins n'ont pas cette fonctionnalité, qui permet aux poissons de « dormir » sans couler. La vessie natatoire agit de la même manière qu'un ballast sur un sous-marin pour contrôler la flottabilité.

Le saumon, la truite et les anguilles peuvent migrer de l'eau douce vers l'eau salée, mais doivent ajuster la fonction rénale et branchiale à la tonicité de leur environnement. En eau douce, le poisson est hypotonique par rapport à son environnement aqueux (aquatique). L'eau inonde constamment le poisson et doit être éliminée par le système excréteur du poisson. Dans l'eau de mer, le poisson est désormais hypertonique ou isotonique par rapport à l'eau de mer, ce qui nécessite une conservation de l'eau du corps.

Les poissons osseux dépendent de la vision des couleurs pour détecter à la fois leurs rivaux et leurs partenaires. Le sperme et les œufs sont libérés dans l'eau, sans que les parents s'occupent beaucoup du nouveau-né. La fécondation et le développement embryonnaire de la plupart des poissons se déroulent en dehors du corps de la femelle.

Poisson à nageoires lobées (Sarcopterygii)

Ce groupe comprend six espèces de poissons poumons et une espèce de cœlacanthe qui a des nageoires musculaires avec de gros os articulés attachant les nageoires au corps. Les poissons à nageoires lobées ont des nageoires charnues soutenues par des os centraux, homologues aux os de vos bras et de vos jambes. Ces nageoires ont subi des modifications, devenant les membres d'amphibiens et de leurs descendants évolutifs tels que les lézards, les canaris, les dinosaures et les humains.

Les poissons-poumons sont un petit groupe que l'on trouve principalement dans les eaux stagnantes d'eau douce ou les étangs qui s'assèchent en Afrique, en Amérique du Sud et en Australie.

Les coelacanthes vivent dans les océans profonds. Ils étaient autrefois considérés comme éteints, bien que plus de 200 aient été capturés depuis 1938. L'analyse de l'ADN mitochondrial soutient l'hypothèse selon laquelle les poissons poumons sont probablement les plus proches parents vivants des amphibiens.

Les poissons crossopterygien (représentés par les coelacanthes marins vivant dans les profondeurs et les formes d'eau douce éteintes) sont considérés comme les ancêtres des premiers amphibiens. Les crossopterygians éteints avaient de solides nageoires, des poumons et un corps profilé capable de nager ainsi que de parcourir de courtes distances hors de l'eau.

Le terme «tétrapode» (signifiant à quatre pattes ou à quatre pattes) a toujours été appliqué aux vertébrés terrestres (amphibiens, reptiles, dinosaures, oiseaux et mammifères). Tous les autres animaux à partir de ce point ont quatre membres et sont appelés tétrapodes.

La plupart des zoologistes accepteraient que les poissons à nageoires lobées du Dévonien soient ancestraux des amphibiens. Les animaux (vertébrés ainsi que de nombreux invertébrés tels que les insectes) qui vivent sur la terre utilisent des membres pour soutenir le corps, d'autant plus que l'air est moins flottant que l'eau. Les poissons à nageoires lobées et les premiers amphibiens avaient également des poumons et des narines internes pour respirer l'air.

Deux hypothèses ont été proposées pour expliquer l'évolution des amphibiens à partir des poissons à nageoires lobées.

  1. Les poissons à nageoires lobées capables de se déplacer d'étang en étang avaient un avantage sur ceux qui ne le pouvaient pas.
  2. L'approvisionnement en nourriture sur terre et l'absence de prédateurs ont favorisé l'adaptation à la terre.

Les premiers amphibiens se sont diversifiés au cours de la période carbonifère (communément appelée l'âge des amphibiens).

Amphibia de classe : les animaux se déplacent à terre

Cette classe comprend 4000 espèces d'animaux qui passent leurs stades larvaires/juvéniles dans l'eau et leur vie adulte sur terre. Les amphibiens doivent retourner à l'eau pour s'accoupler et pondre. La plupart des adultes ont une peau humide qui aide leurs petits poumons inefficaces à échanger des gaz. Les grenouilles, les crapauds, les tritons, les salamandres et les chiots de boue font partie de ce groupe de transition entre l'eau et la terre.

Les caractéristiques des amphibiens non observées chez les poissons osseux comprennent :

  • Membres avec des ceintures osseuses adaptées à la marche sur terre.
  • Une langue qui peut être utilisée pour attraper des proies ainsi que pour des informations sensorielles.
  • Des paupières qui aident à garder les yeux humides.
  • Oreilles adaptées pour détecter les ondes sonores se déplaçant dans le milieu mince (par rapport à l'eau) de l'air.
  • Un larynx adapté à la vocalisation.
  • Un cerveau plus gros que celui des poissons, et un cortex cérébral plus développé.
  • Peau fine, lisse, non squameuse et contenant de nombreuses glandes muqueuses, la peau joue un rôle actif dans l'équilibre osmotique et la respiration.
  • Développement d'un poumon utilisé en permanence pour les échanges gazeux sous la forme adulte, bien que certains amphibiens complètent la fonction pulmonaire en échangeant des gaz à travers une peau poreuse (humide).
  • Un système circulatoire fermé à double boucle qui remplace le circuit circulatoire à boucle unique du poisson.
  • Développement d'un cœur à trois chambres qui pompe le sang mélangé avant et après son passage aux poumons.

La reproduction implique un retour à l'eau. Le terme « amphibien » fait référence à deux modes de vie, l'un dans l'eau, l'autre sur terre. Les amphibiens jettent leurs œufs dans l'eau où se produit la fertilisation externe, comme c'est le cas chez les poissons. Généralement, les œufs d'amphibiens sont protégés par une couche de gelée mais pas par une coquille. Les jeunes éclosent en larves aquatiques munies de branchies (têtards). Les larves aquatiques subissent généralement une métamorphose pour se développer en un adulte terrestre.

Les amphibiens, comme les poissons, sont ectothermes, ils dépendent de la chaleur externe pour réguler la température corporelle. Si la température ambiante devient trop basse, les ectothermes deviennent inactifs.

Les salamandres ressemblent plus probablement aux premiers amphibiens en raison de leurs mouvements en forme de S. Les salamandres pratiquent la fécondation interne. Les mâles produisent un spermatophore que les femelles ramassent. Les grenouilles et les crapauds sont sans queue à l'âge adulte, avec leurs membres postérieurs spécialisés pour le saut.

Classe Reptilia : Reproduction sans eau

Cette classe de 6000 espèces comprend les serpents, les lézards, les tortues, les alligators et les crocodiles. Les reptiles qui pondent des œufs pondent un œuf entouré d'une épaisse coquille protectrice et d'une série de membranes internes. Les reptiles ont une fécondation interne : leurs gamètes n'ont pas besoin d'être libérés dans l'eau pour que la fécondation se produise.

L'œuf amniotique est une superbe adaptation à la vie sur terre. Alors que les amphibiens doivent pondre leurs œufs dans l'eau, leurs descendants (reptiles) n'étaient pas aussi fortement liés aux environnements humides et pourraient vraiment s'étendre dans des zones plus arides. Les reptiles ont été les premiers vertébrés terrestres à pratiquer la fécondation interne par copulation et à pondre des œufs protégés par une coquille coriace avec de la nourriture et d'autres supports pour l'embryon en croissance.

L'œuf amniote contient des membranes extra-embryonnaires qui ne font pas partie de l'embryon et sont éliminées après le développement et l'éclosion de l'embryon. Ces membranes protègent l'embryon, éliminent les déchets azotés et fournissent à l'embryon de l'oxygène, de la nourriture et de l'eau. L'amnios, l'une de ces membranes extra-embryonnaires, crée un sac qui se remplit de liquide et fournit un environnement aqueux dans lequel l'embryon se développe. L'embryon se développe dans un “étang à l'intérieur de la coquille”.

Histoire évolutive des reptiles

Les reptiles ont d'abord évolué au Carbonifère et ont en partie déplacé les amphibiens dans de nombreux environnements. Les premiers reptiles (souvent appelés reptiles souches) ont donné naissance à plusieurs autres lignées, chacune adaptée à un mode de vie différent. Le succès des reptiles était dû à leur œuf terrestre (amniotique) et à leur fécondation interne, ainsi qu'à leur peau coriace et dure, leurs dents et leurs mâchoires plus efficaces et, dans certains cas, la bipédie (voyageant sur leurs pattes postérieures, permettant aux membres antérieurs de saisir des proies ou de la nourriture, ou devenir des ailes). Un groupe, les Pélycosaures (lézards à nageoires ou à voiles) sont apparentés aux thérapsides, des reptiles de type mammifère ancestraux des mammifères. D'autres groupes sont retournés dans les milieux aquatiques. Les ichtyosaures étaient des prédateurs nageurs ressemblant à des poissons (ou à des dauphins) des mers du Mésozoïque. Les plésiosaures avaient un long cou et un corps adapté à la nage grâce à l'utilisation de nageoires (jambes qui, au cours de l'évolution, ont pris la forme d'une nageoire). Ces nageurs libres se sont également adaptés à la naissance vivante de leurs petits (puisqu'ils ne pouvaient pas retourner à terre pour pondre). Les thécodontes étaient les reptiles qui ont donné naissance à la plupart des reptiles, vivants et éteints. Les ptérosaures étaient des reptiles volants qui dominaient le ciel mésozoïque. Ils avaient une quille pour la fixation des muscles du vol et des espaces aériens dans les os pour réduire le poids.

Les dinosaures (descendants de certains thécodontes) et les reptiles ressemblant à des mammifères avaient leurs membres sous le corps, offrant une agilité accrue et facilitant une taille gigantesque. Les lézards ont les coudes tendus (comme vous le faites lorsque vous faites des pompes). En ayant leurs coudes à l'intérieur, les dinosaures et les mammifères placent une plus grande partie du poids du corps sur les os longs plutôt que sur les coudes, les chevilles et les genoux.

Relation entre les membres et le corps. Notez que les reptiles ont leurs membres supérieurs dépassant du corps, tandis que les mammifères ont leurs membres alignés avec le corps, soutenant et soulevant plus facilement la masse corporelle du sol.

Les reptiles ont dominé la terre pendant environ 170 millions d'années au cours de l'ère mésozoïque. L'extinction massive de nombreux groupes de reptiles à la fin du Mésozoïque (la période du Crétacé) a été bien documentée et fait l'objet de nombreuses hypothèses. L'hypothèse de 1980 de Luis et Walter Alvarez et d'autres propose que l'impact d'une grosse météorite à la fin du Crétacé ait provoqué un effondrement environnemental catastrophique qui a conduit à l'extinction de près de 50% de toutes les espèces de vie sur Terre. Les survivants, oiseaux et mammifères, ont récolté le butin et se sont diversifiés au cours de l'ère cénozoïque. Il reste trois groupes de reptiles : les tortues, les serpents/lézards et les crocodiles/alligators.

Environ 6 000 espèces de reptiles composent la classe Reptilia. La plupart vivent dans les régions tropicales ou subtropicales. Les lézards et les serpents vivent sur terre, tandis que les tortues et les alligators vivent dans l'eau une grande partie de leur vie. Les reptiles ont une peau épaisse et squameuse, kératinisée et imperméable à l'eau. Cette même kératine est une protéine présente dans les cheveux, les ongles et les plumes. Une peau protectrice prévient la perte d'eau mais nécessite plusieurs mues par an. Les poumons des reptiles sont plus développés que ceux des amphibiens. L'air entre et sort des poumons en raison de la présence d'une cage thoracique extensible chez tous les reptiles, à l'exception des tortues. La plupart des reptiles ont un cœur à presque quatre chambres. Le crocodile a un cœur à quatre chambres qui sépare plus complètement le sang riche en oxygène du sang désoxygéné ou pauvre en oxygène. Les reins bien développés excrètent de l'acide urique, moins d'eau est perdue lors de l'excrétion. Les reptiles sont ectothermes, ils nécessitent une fraction de la nourriture par poids corporel des oiseaux et des mammifères, mais sont comportementaux adaptés pour réchauffer leur température corporelle en prenant un bain de soleil.

Photographie d'un lézard (L) et d'un gavial (R)

Les serpents et les lézards vivent principalement dans les tropiques et le désert. Les lézards ont quatre pattes griffues et sont carnivores. Les iguanes marins des Galapagos sont adaptés pour passer du temps dans la mer. Les lézards à collerette ont un collier pour effrayer les prédateurs et les lézards à vers aveugles vivent sous terre. Les serpents ont évolué à partir des lézards et ont perdu leurs pattes pour s'adapter à l'enfouissement. Leurs mâchoires peuvent facilement se disloquer pour engloutir de gros aliments. La langue du serpent recueille les molécules en suspension dans l'air et les transfère à l'organe de Jacobson pour la dégustation. Certains serpents venimeux ont des crocs spéciaux pour injecter leur venin.

Les tortues ont une carapace lourde soudée aux côtes et aux vertèbres thoraciques, elles n'ont pas de dents mais utilisent un bec pointu. Les tortues marines doivent quitter l'océan pour pondre leurs œufs à terre.

Les crocodiles et les alligators sont en grande partie aquatiques, se nourrissant de poissons et d'autres animaux. Ils ont tous les deux une queue musclée qui agit comme une pagaie pour nager et une arme. Le crocodile mâle souffle pour attirer les partenaires. Chez certaines espèces, le mâle protège également les œufs et les jeunes.

L'archosauria : oiseaux, dinosaures et plus

Les analyses cladistiques placent les oiseaux, les alligators et les dinosaures dans le même clade, les Archosauria (ou « reptiles dominants »). Ce groupe est un groupe majeur de diapsides (vertébrés qui ont deux ouvertures dans leur crâne) qui ont des ouvertures uniques de chaque côté du crâne, devant les yeux (fenestres antorbitales), entre autres caractéristiques. Cela aide à alléger le crâne, offre plus d'espace pour les muscles et autres tissus et permet une plus grande flexibilité du crâne lorsque vous mangez. D'autres caractéristiques typiques des archosauriens incluent une autre ouverture dans la mâchoire inférieure (la fenêtre mandibulaire), un crâne haut et étroit avec un museau pointu, des dents insérées dans des alvéoles et une articulation de la cheville modifiée.

Les archosaures ancestraux sont probablement nés il y a environ 250 millions d'années, à la fin du Permien. Leurs descendants (comme les dinosaures) ont dominé le royaume des vertébrés terrestres pendant la majeure partie de l'ère mésozoïque. Les oiseaux et les crocodiliens sont les derniers groupes vivants d'archosaures.

Classe Aves : Oiseaux d'une plume

La classe Aves (oiseaux) contient environ 9000 espèces. Les oiseaux ont évolué à partir d'un dinosaure ou d'un autre groupe reptilien au cours du Jurassique (ou peut-être plus tôt). Les premiers fossiles d'oiseaux, tels que l'Archéoptéryx du Jurassique ou le Protavis du Trias, présentent une mosaïque de caractéristiques reptiliennes et d'oiseaux (les dents dans le bec, une queue articulée et les griffes sur l'aile sont des plumes reptiliennes et les os creux ressemblent à des oiseaux).

La caractéristique distinctive des oiseaux sont les plumes : qui fournissent une isolation ainsi qu'une aide au vol.

N'oubliez pas que tous les animaux qui volent n'ont pas de plumes, mais presque tous les animaux endothermiques (à sang chaud) ont une couverture de poils ou de plumes pour l'isolation. La découverte récente (1999) d'un dinosaure « à plumes » ajoute du crédit à cette spéculation. Le dinosaure ne pouvait pas voler, alors à quoi servirait la plume sinon l'isolation (ou peut-être l'accouplement).

Les oiseaux modernes sont apparus au début du Tertiaire et se sont adaptés à tous les modes de vie : voler (condors, aigles, colibris), courir sans voler (autruches, émeus) et nager (pingouins). Les oiseaux présentent des rituels d'accouplement complexes ainsi qu'une structure sociale (un ordre hiérarchique !).

Mammalia de classe : Vous avez du lait ?

La classe Mammalia contient environ 5000 espèces placées dans 26 commandes (généralement). Les trois caractéristiques mammifères unificatrices sont :

  1. Cheveu
  2. la présence de trois os de l'oreille moyenne
  3. la production de lait par les glandes mammaires

Le lait est une substance riche en graisses et en protéines. Les glandes mammaires se trouvent généralement sur la surface ventrale des femelles en rangées (lorsqu'il y a plus de deux glandes). Les humains et les singes ont deux glandes mammaires (une droite, une gauche), tandis que les autres animaux peuvent en avoir une douzaine ou plus. Tous les mammifères ont des poils à un moment donné de leur vie. Les poils de mammifères sont composés de la protéine kératine. Le poil a plusieurs fonctions : 1) l'isolation 2) la fonction sensorielle (moustaches d'un chat) 3) le camouflage, un système d'alerte aux prédateurs, la communication d'informations sociales, le sexe ou les menaces et 4) la protection en tant que couche supplémentaire ou en formant des épines dangereuses qui dissuadent les prédateurs. Des modifications du marteau et de l'enclume (os de la mâchoire chez les reptiles) fonctionnent avec l'étrier pour permettre aux mammifères d'entendre les sons transmis du monde extérieur à leurs oreilles internes par une chaîne de ces trois os.

Les mammifères ont d'abord évolué à partir des reptiles ressemblant à des mammifères pendant la période du Trias, à peu près en même temps que les premiers dinosaures. Cependant, les mammifères étaient des acteurs mineurs dans le monde du Mésozoïque et ne se sont diversifiés et ne sont devenus importants qu'après l'extinction des dinosaures à la fin du Crétacé.

Les mammifères ont depuis occupé tous les rôles autrefois tenus par les dinosaures et leurs proches (volant : chauves-souris nageant : baleines, dauphins grands prédateurs : tigres, lions grands herbivores : éléphants, rhinocéros), ainsi qu'un nouveau (penseurs et outilleurs : humains) . Il existe 4500 espèces de mammifères vivants.

Adaptations de mammifères

  • Les mammifères ont développé plusieurs adaptations qui expliquent leur succès.
  • Les dents sont spécialisées dans la coupe, le cisaillement ou le meulage de l'émail épais qui aide à prévenir l'usure des dents.
  • Les mammifères sont capables de se déplacer rapidement.
  • La taille du cerveau est plus grande par livre de poids corporel que la plupart des autres animaux’.
  • Les mammifères contrôlent plus efficacement leur température corporelle que les oiseaux.
  • Les cheveux assurent l'isolation.
  • Les glandes mammaires fournissent du lait pour nourrir les jeunes.

Classification des mammifères

Sous-classe Prototheria : Ordre Monotremata : Les monotrèmes (typés par l'ornithorynque et l'échinda) pondent des œufs qui ont des membranes et une structure similaires à celles des œufs reptiliens. Les femelles creusent dans le sol et couvent leurs œufs. Les mâles et les femelles produisent du lait pour nourrir les jeunes. Deux familles vivent aujourd'hui et plusieurs sont connues grâce aux archives fossiles du Gondwana. Les monotrèmes sont aujourd'hui limités à l'Australie et à la Nouvelle-Guinée. Le premier fossile de monotrème date du début du Crétacé, et des fossiles plus récents suggèrent une distribution autrefois plus répandue pour le groupe. Bien que leurs archives fossiles soient rares, les zoologistes pensent que les monotrèmes ont probablement divergé des autres mammifères au cours du Mésozoïque. Les monotrèmes présentent de nombreuses différences avec les autres mammifères et sont souvent placés dans un groupe distinct, la sous-classe Prototheria. Ils conservent de nombreux caractères de leurs ancêtres thérapsides, tels que la ponte, des membres orientés avec l'humérus et le fémur maintenus latéralement au corps (plus semblable à un lézard), un cloaque, des crânes d'apparence presque oiseau et un manque de dents chez les adultes. Cela suggère que les monotrèmes sont le groupe frère de tous les autres mammifères. Cependant, les monotrèmes ont toutes les caractéristiques définissant les mammifères du groupe.


Images et faits sur les invertébrés

Les invertébrés sont des animaux sans colonne vertébrale ni squelette osseux.

Leur taille varie des acariens microscopiques et des mouches presque invisibles au calmar géant avec des yeux de la taille d'un ballon de football.

C'est de loin le plus grand groupe du règne animal : 97 pour cent de tous les animaux sont des invertébrés. Jusqu'à présent, 1,25 million d'espèces ont été décrites, dont la plupart sont des insectes, et il y en a des millions d'autres à découvrir. Le nombre total d'espèces d'invertébrés pourrait être de 5, 10, voire 30 millions, contre seulement 60 000 vertébrés.

L'une des raisons du succès des invertébrés est la rapidité avec laquelle ils se reproduisent. Les éponges et les coraux, par exemple, produisent à la fois des œufs et du sperme. Les insectes sociaux tels que les fourmis et les abeilles pondent des œufs qui peuvent se développer sans fécondation – ils deviennent les ouvrières.

Les insectes en particulier ont du succès parce qu'ils sont si adaptables. Ce sont des mangeurs opportunistes, se nourrissant de plantes, d'animaux et de matières organiques en décomposition. Ils sont capables de survivre dans des environnements extrêmes, y compris des habitats très chauds et secs. Et beaucoup peuvent voler, soit pour échapper aux prédateurs, soit pour trouver de nouvelles sources de nourriture, d'eau et d'abri.

Comme les vertébrés, les invertébrés sont classés en fonction de leur structure corporelle, de leur cycle de vie et de leur histoire évolutive.


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