Thème 1 : La Terre, la vie et l’organisation du vivant
Introduction
Cette année, au cours de ce thème nous allons nous interroger sur la façon dont la vie s’est organisée sur Terre en fonction du temps en relation avec l ‘évolution de la Terre.
Nous nous interrogerons sur la place de l’Homme au sein de cette évolution. Comment les
connaissances acquises sur le vivant son organisation et son fonctionnement doivent nous permettent de maintenir notre place au sein de la biosphère en respectant ses équilibres ?
La Terre
Notre planète, la Terre appartient au système solaire, un système planétaire organisé autour de notre étoile, le soleil.
• La science qui étudie la Terre, son organisation, son fonctionnement, son évolution est la Géologie (géo= terre ; -logie=parole, discours)
•
La vie
• l'auto conservation (qui est la capacité des organismes à se maintenir en vie par l'assimilation, la nutrition, les réactions énergétiques de fermentation et de
respiration)
• l'auto reproduction (leur possibilité de propager la vie) grâce à la possession de molécules informatives (ADN)
• l'autorégulation (les fonctions de coordination, de synchronisation et de contrôle des réactions
d'ensemble). Les systèmes vivants sont en équilibre dynamique.
la capacité des êtres vivants à évoluer.
L’organisation du vivant
Tous les êtres vivants sont organisés en cellules (du latin cellula, petite chambre) ; d’une ou de plusieurs cellules (organismes pluricellulaires) et qu’une cellule provient toujours de la division en deux d’une cellule préexistante.
Qu’il s’agisse de la cellule unique formant certains microorganismes, comme les bactéries, ou des milliards de cellules formant les organismes de grande taille, comme les animaux ou les plantes, toutes les cellules présentent l’ensemble des propriétés du vivant.
C’est pourquoi la cellule est considérée comme la plus petite unité qui mérite le qualificatif de vivant.
A l’échelle de la planète, tous les êtres vivants constituent la biosphère (« la sphère de la vie »), ils s’y organisent en ensembles complexes structurés par des interactions entre eux et avec leurs milieux
La Terre et la vie ont évolué au cours des temps géologiques, en parallèle.
Depuis la formation de la Terre (4,6 GA) et de la vie (3,8 GA), Terre et vie ont interagi en permanence.
• La science qui étudie le vivant est la biologie (bio =vie ;- logie =parole, discours).
Les biologistes préfèrent parler
« du vivant », et la définition n’est pas simple à énoncer. On choisira les caractéristiques que le
biologiste Joël de Rosnay énumère dans L'aventure du vivant,
I/ l’organisation du vivant
1. Tous les êtres vivant sont constitués de matière vivante (organique), contrairement aux éléments non vivants, constitués de matière inerte
Matière vivante : EAU
Molécules carbonées : glucides, lipides, protides, acides nucléiques (ADN) atomes : C, H, O, N, P, S Eléments minéraux associés : Ca, Na, Fe…
Cette identité suggère une origine commune
2. Mais revenons à cette organisation cellulaire, elle est le point de départ de la complexité de l’organisme.
Ces cellules sont elle même constituées de :
Des échelles de taille différentes et des outils différents d’observation
atome (C, H, O, N)
molécules (glucides, lipides...)
organite
(noyau...) cellule
0,1 nm
1 nm microscope electronique
1µm microscope electronique/optique
10° µm microscope electronique/optique
+ ADN (+ H, O, N, P)
Les cellules sont toutes construites selon le même plan ce qui conforte l’hypothèse d’une origine commune.
Au minimum : une membrane, du cytoplasme, de l’ADN (Ce qui suggère une origine commune)
Mais on peut distinguer plusieurs types de cellules :
• les cellules EUCARYOTES avec un noyau qui protège l’ADN et des organites (mitochondries, chloroplastes) : on distinguera les cellules
Végétales :
Animales
Noyau avec ADN Membrane
Cytoplasme
Une cellule humaine observée au microscope électronique (colorisé)
Organite Le microscope optique permet d’observer les
cellules. On peut distinguer les plus gros organites dans le cytoplasme
• Les cellules PROCARYOTES : sans organites ni noyau, l’ADN est libre dans le cytoplasme : ce sont les bactéries
• ! L’échelle permet de calculer la taille réelle de la cellule BILAN :
On le voit, les bactéries sont
dépourvues de noyau et d’organites, Elles sont plus petites que les cellules eucaryotes.
ADN
3. Les organismes pluricellulaires : une société de cellules
Chez les organismes unicellulaires, (composés d’une seule cellule) toutes les fonctions sont assurées par l’ensemble de la cellule.
Chez les pluricellulaires, des cellules semblables constituent les tissus, et des tissus différents forment les organes.
Plusieurs organes localisés deviennent un ensemble plus grand, d’appareils, de système d’organes qui mit bout à bout en arrivent à constituer un organisme.
Un organisme pluricellulaire est donc une société de cellules remplissant des fonctions différentes et collaborant pour le maintenir en équilibre.
On a longtemps pensé que les premiers pluricellulaires étaient apparus il y a 600MA, mais on a récemment mis à jour des sites de fossiles témoignant de la présence de tels organismes dès 2,1 GA (Au Gabon)
tissu organe appareil organisme
De l’atome à l’organisme.
(L’appareil digestif)
BILAN
Animaux comme végétaux pluricellulaire présentent les mêmes niveaux d’organisation
4. Et à l’échelle de la biosphère ? a) La notion d’espèce
Vous avez appris au collège qu’une espèce est
Un ensemble d’organismes interféconds (se reproduisant par croisement).
Les organismes qui présentent Des ressemblances
Un caryotype et des gènes identiques
Une capacité à se reproduire entre eux et à donner une descendance fertile Appartiennent donc à la même espèce
Cette notion, nous le verrons, n’est pas toujours simple à établir, on préfère parler de populations.
b)…réunies en populations, puis communautés
Un ensemble d’individus d’une même espèce et localisé dans un même espace géographique est qualifié de population.
Si l’on a à faire à un groupe d’espèces différentes mais localisés dans un même espace
géographique, induisant des interactions vivants/habitat, on parle de communautés.
c) … rassemblées dans des écosystèmes L’écosystème sera constitué de toutes ces communautés et du leur milieu de vie et le biome de tous les écosystèmes repartis sur une vaste zone géoclimatique
Organite
Organite
Enfin, de manière plus globale, la biosphère sera l’ensemble des milieux avec de la vie.
Ainsi l’organisation du vivant repose sur des niveaux d’organisation
BILAN
Picomètre 10-10 m
nm Nanomètre 10-9 m
Micromètre 10-6 m 10° Micromètres 10-5 m
Centimètres 10-2 m Mètre 100 m
Kilomètre 10 3 m
Kilomètres 10 3 m Kilomètres 10 3 m
Y a-t-il un avantage évolutif, finalement, à avoir des individus de plus en plus complexes, de plus en plus ordonnés ? Évidemment bien sur ! Et c’est tout simplement l’émergence, qui dit qu’à chaque fois qu’un niveau d’organisation supérieur est atteint, de nouvelles propriétés, n’existant pas dans les niveaux antérieurs
apparaissent. Tout ceci implique bien sur des interactions entre les vivants et leur environnement. Mais surtout cela demande du temps !
Le vivant s’inscrit dans une autre dimension : le temps !
II/ La vie, toute une histoire
La terre se forme en même temps que le système solaire il y a 4,5 GA
La vie apparaît sur Terre il y a 3,8 GA. Des molécules organiques présentes dans les océans primitifs (auto-assemblées et/ou apportées par les météorites et les comètes qui bombardent intensément la Terre au début de sa formation) s’assemblent et forment les premières cellules.
1. L’histoire de la Terre et de la vie sont indissociables.
Photosynthèse
Formation de la lune Cellules eucaryotes
La plus connue des 5 crises biologiques, disparition des dinosaures Conquête des continents
par les plantes
Conquête des continents par les animaux
L’évolution de la Terre a contraint les êtres vivants en modifiant les conditions de vie mais les êtres vivants ont modifié les conditions de vie sur terre de par leur activité.
C’est l’interaction permanente de la vie et de la Terre qui a modelé l’histoire de notre planète et de la vie.
• Exemple de l’évolution de l’atmosphère
2. La terre et ses paysages ont évolué en permanence ...et la vie en parallèle A cause
- de phénomènes astronomiques : bombardement météoritiques, modifications cycliques du climat…
- de l’activité géologique globale : volcanisme, dérive continentale…
- de l’activité géologique superficielle : érosion, transport, sédimentation…
La vie a évolué parallèlement, se diversifiant, s’adaptant, occupant de nouveaux milieux, disparaissant aussi lors de grandes crises biologiques.
La biodiversité est l’ensemble des êtres vivants qui peuplent et ont peuplé la terre depuis l’apparition de la vie il y a 3,8 GA.
Présence d’eau liquide en quantité ó favorise l’apparition de la vie
Apparition photosynthèse
îó Changement de l’effet de serre, conditions favorables à l’eau liquide
ìó Apparition de la couche d’ozone, protection des
organismes vivants hors de l’eau
Nous allons voir cette année étudier plus en détail cette biodiversité, comprendre les mécanismes qui expliquent l’évolution de cette biodiversité et comment les paysages de la terre ont pu se modeler.
BILAN
