Epistémè - Aux origines des oiseaux (Activités)

Aux origines des oiseaux

 

Situation initiale

Après avoir accumulé ce qui vous semblait être un nombre suffisant de preuves, vous avez présenté votre théorie de l’évolution par la sélection naturelle dans un article adressé à la communauté scientifique. Celui-ci aura eu l’effet d’une bombe et très vite un comité d’adversaires opposés à votre théorie se met en place. Ils vont vous remettre ensemble un article rassemblant toutes leurs objections, regroupées en 4 argumentaires.

Après ces terribles attaques, vous décidez de vous réfugier dans vos appartements. Loin de baisser les bras, vous préparez votre riposte. Désormais, bibliothèque et laboratoire seront vos maisons. L’objectif est de reprendre une à une les objections reçues pour vérifier leur pertinence, et préparer votre argumentation en réponse à vos adversaires.

 

Activité  1 : Comparer le squelette d’un chat, d’un oiseau, d’un lézard.

La première objection que l’on vous a présentée est la suivante : Les oiseaux sont des animaux qui ne ressemblent à aucun autre. Aujourd’hui, vous cherchez à vérifier l’exactitude de cette affirmation. En effet, votre théorie repose sur le fait que les espèces actuelles sont les descendantes avec évolution d’espèces ancestrales. Mais dans ce cas, à quel groupe se rattachent les oiseaux ? Avec quel groupe partagent-t-ils un ancêtre commun récent, eux qui semblent si atypiques ?

 

  • Consigne : A l’aide des documents, compléter le tableau suivant en indiquant si l’animal présente le caractère indiqué.

 

 

Chat

Crocodile

Poule

Présence d’un squelette osseux avec des vertèbres

 

 

 

Présence de 4 membres locomoteurs

 

 

 

Membre en 3 parties

(constituées d'1, de 2 puis d'un ensemble d’os)

 

 

 

Présence d’une quille sous les vertèbres cervicales

 

 

 

Ponte d’œufs protégés par une coquille calcaire

 

 

 

Présence d’un membre avant transformé en aile

 

 

 

Présence de plumes qui recouvrent le corps

 

 

 

Premier orteil orienté vers l’arrière

 

 

 

Présence d’un bec sans dents

 

 

 

Absence de griffes aux pattes avant

 

 

 

Absence d’une queue longue avec vertèbres

 

 

 

 

 

Documents


 

  • Consigne : Quelles sont donc les deux espèces qui se ressemblent le plus, d’après ce tableau ?

Coup de pouce : Combien y-a-t-il de ressemblances entre le chat et le crocodile ? Entre le crocodile  et la poule ? Entre la poule et le crocodile ?

 

 

Une fois votre tableau complété, vous pouvez essayer d’imaginer un scénario évolutif.

On fait l’hypothèse que les ressemblances entre espèces ont été héritées par des ancêtres communs. Par exemple, on suppose que tous les vertébrés partagent des vertèbres car ils descendent tous d’une espèce ancestrale qui vivait quelques centaines de millions d’années auparavant, qui possédait déjà un squelette à colonne vertébrale, et qui a transmis ce caractère aux espèces actuelles qui descendent de cet ancêtre.

On compte le nombre de ressemblances entre deux espèces et on regroupe les espèces qui se ressemblent le plus. Si une espèce possède plus de ressemblances avec l’une qu’avec l’autre, cela signifie qu’elle partage un ancêtre commun plus récent dans le temps.

 

 

  • Consigne : Quel arbre serait le plus conforme aux observations notées dans le tableau ?

Si on fait l’hypothèse d’une évolution, avec quel autre groupe les oiseaux présentent-ils un ancêtre commun récent ? (Représentez cet ancêtre commun sur l'arbre choisi).

 

 

  • BILAN D’ETAPE

Si votre hypothèse d’évolution est vraie, cela signifie que les oiseaux actuels partagent un ancêtre commun avec les lézards (et un autre plus ancien avec les mammifères). Cela ne veut pas dire que les oiseaux descendent des lézards. Cela veut simplement dire que les deux groupes d’animaux actuels, les oiseaux et les lézards, descendent d’un même ancêtre commun, qui leur a transmis à tous les deux les vertèbres cervicales à quille et des œufs à coquille calcaire. Pour prouver notre théorie, on espère trouver un fossile qui montre l’évolution de cet ancêtre vers les oiseaux actuels.

 

 

Activité 2 : Etude des squelettes d’archæoptéryx, puis d’un petit dinosaure à plumes.

 

La recherche des liens de parenté est un élément indispensable dans votre théorie. Le second argument que l’on vous a présenté est le suivant : Les espèces sont telles qu’elles ont été créées, sans lien entre elles. Il n’y a pas de fossiles qui montrent des évolutions car tout ceci n’est qu’une vision imaginaire. Maintenant que vous avez brossé un scénario évolutif, vous pouvez imaginer à quoi ressemblerait le fossile qui apporterait une preuve à ce scénario.

 

En cette froide matinée de novembre, une nouvelle intrigante vous parvient. On raconte qu’un docteur allemand, un certain Häberlein, a eu en possession d’un fossile incroyable. Un fossile d’oiseau très vieux, peut-être le plus vieux qu’on n’ait jamais trouvé, datant du jurassique. De façon encore plus étrange, on raconte que Monsieur Owen, directeur du muséum d’histoire naturelle de Londres et l’un des premiers opposants à votre théorie, se serait empressé de faire une proposition très élevée au docteur pour s’en emparer. Comme si ce fossile possédait un secret à vite enfouir… 

Heureusement, grâce à l’un de vos amis travaillant au museum de Londres, vous parvenez à obtenir un dessin du fossile. Au moment de l’ouvrir, vous savez que quelque chose de majeur est en train de se jouer…

  • Vous allez étudier ce fossile pour déterminer en quoi il peut être un argument en faveur de l’existence de formes de transition entre l’ancêtre des oiseaux et des crocodiles, et les oiseaux d’aujourd’hui.

 

Carnet d’observations

 

  • Consigne : Reprenez votre tableau de comparaison des caractères anatomiques et complétez-le avec les données du fossile.

 

Une dernière découverte

Six mois après votre étude du fossile d’Archæoptéryx, un ami aventurier revient d’un voyage en Chine de 7 ans. Votre théorie a été portée jusque sur le continent asiatique. Lorsqu’il a entendu parler de celle-ci, il s’est empressé de rentrer pour vous fournir ce qu’il estime être « la plus belle des preuves de la plus belle des idées ».

 

Son fossile est celui d’un petit dinosaure nommé Microraptor trouvé dans les sédiments de Chine.

  

 

  • Consignes : Compléter le tableau suivant :

- dans la colonne « crocodile» : écrire en jaune "P" ou "A" (pour présent ou absent) pour chaque caractère;

- dans la colonne « poule» : écrire en vert "P" ou "A" (pour présent ou absent) pour chaque caractère;

- dans les colonnes Archaeoptéryx et Microraptor : colorier en jaune les cases où leurs caractéristiques sont identiques à celles du crocodile uniquement ; en vert, les cases où leurs caractéristiques sont identiques à celles de la poule uniquement ; en bleu les cases correspondant aux caractères qu’il a en commun avec le crocodile ET la poule.

 

 

Crocodile

Poule

Archæoptéryx

Microraptor

Squelette osseux avec des vertèbres

 

 

 

 

4 membres locomoteurs

 

 

 

 

Membre locomoteur (constituées d'1, de 2 puis d'un ensemble d’os)

 

 

 

 

Quille sous les vertèbres cervicales

 

 

 

 

Ponte d’œufs protégés par une coquille calcaire

 

 

?

?

Membre avant transformé en aile

 

 

 

 

Plumes qui recouvrent le corps

 

 

 

 

Premier orteil orienté vers l’arrière

 

 

 

?

Bec sans dents

 

 

 

 

Griffes aux pattes avant

 

 

 

 

Queue longue avec vertèbres

 

 

 

 

 

 

  • Consigne : Justifier en quoi les fossiles découverts sont un argument en faveur du fait que les oiseaux actuels partagent un ancêtre commun avec les crocodiles et qu’ils possèdent aujourd’hui des caractères hérités de cet ancêtre et de nouveaux caractères. (remarque : les "?" indiquent les informations qui ne peuvent être trouvées avec ces documents).

 

 

  • BILAN D’ETAPE

Au sein des vertébrés, les oiseaux sont apparentés aux autres reptiles mais surtout aux dinosaures dont ils sont les descendants directs.

Les fossiles découverts présentent des mosaïques de caractères, c’est-à-dire un mélange de caractères que l’on retrouve chez les oiseaux et de caractères toujours présents chez l’ancêtre commun aux lézards.

Ce mélange de caractères est classique chez toutes les espèces. Il permet ici de reconstituer une chronologie d’apparition de caractères qui apportent une forte preuve d’une évolution depuis un ancêtre commun aux lézards.

 

 

Consigne finale

  • Formulez une réponse à l’objection soulevée en début de séance en appuyant votre argumentaire sur l’ensemble des observations réalisées.

 

Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte