Exploitation d’une base de données pour étudier l’évolution de la biodiversité Vincent Guili

Exploitation d’une base de données pour étudier l’évolution de la biodiversité

Vincent Guili

http://strata.geology.wisc.edu/jack/

Base de données en ligne sur la faune marine

Base de données en ligne sur la faune aquatique

Extraction de la base de données

Extraction partielle : une sélection de 17 classes

Mise en forme dans un tableur

Exploitation de la base de données

Permet de construire des graphiques pour :

Montrer l’apparition et la disparition des espèces au cours du temps

Montrer les variations de la biodiversité au cours du temps (abondances relatives des genres)

Mettre en évidence les crises de la biodiversité (extinction / diversification)

Parmi toutes, cinq crises de biodiversité sont reconnues comme majeures : 1. à l’Ordovicien supérieur (-450 Ma) 2. au Dévonien supérieur (Frasnien-Famennien, -370Ma) 3. à la limite Permien-Trias (-250Ma) 4. à la limite Trias-Jurassique (205Ma) 5. à la limite Crétacé-Tertiaire (-65Ma)

12

3 4

5

Mais ces 5 crises ne sont pas visibles de façon évidente sur ce graphique obtenu à partir de l’ensemble des données !=> Il faut donc modifier la présentation des données pour mieux en exploiter les informations.

Proposition d’activitéen seconde

Graphique de départ : nuage de points

Proposition d’activitéen troisième

Graphique de départ : aires empilées

Proposition d’activité en troisième3ème

Graphique de départ : aires empilées

Domaine de compétence3ème

Communiquer scientifiquement

Place dans le programme

Connaissances Capacités déclinées dans une situation d’apprentissage

Les espèces qui constituent [les groupes d'organismes vivants] apparaissent et disparaissent au cours des temps géologiques.

Au cours des temps géologiques, de grandes crises de la biodiversité ont marqué l’évolution ; à des extinctions en masse succèdent des périodes de diversification.

Observer, recenser et organiser des informations afin d’établir le renouvellement des groupes et des espèces au cours des temps géologiques.

Motivation3ème

Jean et Sophie voient souvent dans les médias des reportages qui parlent de la 6ème extinction de masse des espèces, qui se produiraient actuellement à cause des activités humaines. Ils ont entendu parler de la disparition des Dinosaures, mais pas d’autres extinctions de masse des êtres vivants. Ils ne comprennent pas pourquoi cette extinction de masse serait la 6ème.

Pour répondre à leur interrogation, tu disposes d’un graphique qui présente la variation d’abondance des genres pour 17 groupes d’animaux marins au cours des temps géologiques. Simplifie le graphique et annote-le pour montrer que la diversité des êtres vivants est variable au cours du temps, et qu’il y a eu 5 crises majeures de la biodiversité dans l’histoire de la vie.

L’évaluation portera sur la compétence « Communiquer scientifiquement»

Consigne

Aides 3ème

On peut clarifier l’affichage en ne sélectionnant que 5 groupes

d’animaux parmi les 17 proposés.

Parmi les 5 groupes, en choisir qui ont disparu, et d’autres qui sont apparus

Quand la mise en forme du graphique est terminée, un clic droit dessus puis Copier, et Coller dans un logiciel de présentation (Powerpoint ou Impress) pour finir de l’annoter.

Apport de savoir-faire

Fiche technique du tableur.

Aide à la démarche de résolution

Aides 3ème

Définitions

Crise biologique – extinction de masse : Disparition brutale et massive d’une grande partie des espèces vivantes. Elle se traduit par une forte diminution du nombre de genres en en relativement court laps de temps.

Diversification : Augmentation de la diversité biologique, qui se manifeste par une augmentation du nombre de genres.

Liste des crises majeures connues

Parmi toutes, cinq crises de biodiversité sont reconnues comme majeures : • à l’Ordovicien supérieur (-450 Ma) • au Dévonien supérieur (Frasnien-Famennien, -370Ma) • à la limite Permien-Trias (-250Ma) • à la limite Trias-Jurassique (205Ma) • à la limite Crétacé-Tertiaire (-65Ma)

Apport de connaissances

1

23

4

5crise d’extinction

3ème

Exemple de production attendue

3ème

Curseur d’évaluation

5 2 0

•Choix de groupes significatifs (disparaissent, apparaissent, persistent)• Pas d’extinction indiquée

•Choix de groupes significatifs (disparaissent, apparaissent, persistent)•Extinctions indiquées

• Pas de sélection pertinente des groupes

Proposition d’activité en seconde2nde

Graphique de départ : nuage de points

Domaine de compétence

Communiquer scientifiquement

Place dans le programme

Connaissances Capacités et attitudesThème 1 – La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée

Les formes des êtres vivants montrent une diversité immense, variable dans le temps, au gré de l’évolution.

L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie.

Capacités et attitudes développées tout au long du programmeExprimer et exploiter des résultats en utilisant les TIC.Communiquer dans un langage scientifiquement approprié : graphique, numérique.

2nde

Motivation

Les 2 images du haut sont des représentations de l’aspect que devaient avoir les fonds marins il y a plus de 500 millions d’années, reconstituées à partir de fossiles. En bas un fond marin actuel.

2nde

On veut montrer que la biodiversité a changé au cours du temps et que la biodiversité actuelle n’est qu’une petite partie des biodiversités précédentes.

Pour cela tu dois :• Modifier le graphique en sélectionnant les genres les plus représentatifs

et en changeant le type de représentation.• A partir du graphique obtenu, rédiger un texte explicatif répondant aux

objectifs.

L’évaluation portera sur la compétence « Communiquer scientifiquement»

Consigne

2nde

Tu disposes d’un graphique qui présente la variation d’abondance des genres pour 17 groupes d’animaux marins au cours des temps géologiques.

Aides

On peut clarifier l’affichage en changeant le type de graphique. Attention, il

faut un mode de représentation qui conserve l’affichage du nombre de genres en fonction du temps (pas de camembert par exemple, pas d’inversion des axes).

On peut clarifier l’affichage en ne sélectionnant que 5 à 7 groupes d’animaux parmi les 17 proposés.

Parmi les groupes, en choisir qui ont disparu, et d’autres qui sont apparus.

Quand la mise en forme du graphique est terminée, un clic droit dessus puis Copier, et Coller dans un logiciel de traitement de texte (Word ou Writer) pour rédiger le texte argumenté.

Choisir deux périodes distinctes, et comparer la diversité en nombre de genres (nombre total de genres, et nombre comparé de genres entre groupes d’animaux ; ou nombre relatif si pourcentages)

Aide à la démarche de résolution

2nde

Aides

Apport de savoir-faire Fiche technique du tableur.

2nde

Apport de connaissance Présentation de la notion de genre.

Ici la biodiversité peut être définie à un moment donné comme étant la diversité des groupes d’animaux marins, elle-même quantifiée par les nombres de genre présents dans chaque groupe.

Exemple de genre : LagenorhynchusLagenorhynchus acutusDauphin à flancs blancs

Lagenorhynchus frasei Dauphin de Fraser

Lagenorhynchus obliquidens Dauphin à flancs blancs du Pacifique

Lagenorhynchus albirostris Dauphin à nez blanc

Lagenorhynchus crucigerDauphin sablier

Lagenorhynchus obscurusDauphin obscur, dauphin sombre

Nb : il existe d’autres genres de dauphins, e.g. Delphinus, Stenella, etc. Source : http://www.cms.int

Exemples de production élève

1,8

33,9

70,6

89,3

112

136,

4

150,

8

164,

7

175,

6

196,

522

8

249,

7

270,

629

9

318,

1

359,

2

391,

8

411,

2

422,

944

947

049

350

452

054

2

0

50

100

150

200

250

Diversité générique marine

Oursins Poissons à cartilage Céphalopodes Trilobites Graptolites

Age en millions d'années

No

mb

re d

e g

en

res

Il y a 470 millions d'années on remarque qu'il y avait environ 175 genres d'oursin, puis il y a 249,7 millions d'années il y en avait environ 15 alors que aujourd'hui il y en a presque 200.Sur ce graphique, nous pouvons constater que certains genres d'espèces s'éteignent tandis que d'autres apparaissent donc le nombre de genres d'espèces varie au cours du temps, le nombre de genres d'espèces n'est pas constant.

Titre : Evolution de différents genres d'espèce au cours du temps.

2nde


Titre : Diversité générique marine

Vers 500 million d'années on dénombre 8 genres présents sur ce graphique soit 100 % des genres sur le graphique.On observe qu'entre 500 millions d'années et 1,8 millions d'années 3 genres présents sur le graphique on disparus.On observe aussi que seules les espèces qui était à moins de 1 % à 500 millions d'années sont toujours présents à 1,8 millions d'années.Depuis leur apparitions beaucoup d'espèces on vu le jour et au fils du temps beaucoup on disparut ou leur nombres a diminuer. Tandis que certaines espèces se sont propagées

2nde


1,8

112

55,8

85,8

140,

216

1,2

175,

619

9,6

245

270,

630

6,5

345,

339

1,8

416

443,

747

049

551

354

2

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Diversité générique marineOursins Poissons à cartilage Mammifères marins Céphalopodes Trilobites Graptolites Conodontes


No

mb

re d

e g

en

res

Titre : Evolution de la Biodiversité au cours du temps

En 542 : Il n'y a qu'un groupe d'animaux : Les Trilobites ( 100 % )En 345,3 : Il y a 6 groupes d'animaux : Les Conodontes ( 25 % ) ; Les Graptolites ( 15 %) ; Les Trilobites ( 10%); Les Céphalopodes ( 30%) ; Les poissons à cartilages : ( 15 % ) et les Oursins : ( 5% ) .On peut voir que suivant la période des groupes d'animaux apparaissent et d'autres disparaissent .

2nde


Il y a 422 millions d'année il y avait plus de coraux anémones de mer ( encirons 100 genres d’espèces) que d'oursins ( presque 0 ) alors qu'il y a 89,3 millions d'années les genres d'oursin étaient aussi nombreux que les genres de coraux (environ 125 genres d'espèces).

2nde

0

20

40

60

80

100

120

140Diversité générique marine

Poissons à cartilage Etoiles de mer Mammifères marins Reptiles Oiseaux


No

mb

re d

e g

en

res


Titre : Graphique de la diversité générique marineIl y a 470 millions d'années, on observe qu'il y avait seulement quelques genres d'étoiles de mer présentes alors qu'il y a 1,8 millions d'années, on observe qu'il apparaît de nombreux genres, comme par exemple 30 nouveaux genre de mammifères marins ou bien presque 120 genres de poissons à cartilage, d'après ce graphique.La biodiversité actuelle n'est qu'une étape de l'histoire du monde vivant car grâce à ce graphique, on voit que le nombre de genres différents évoluent au cours du temps, par exemple, le nombre de genres d'étoiles de mer a augmenté il y a 1,8 millions d'années à 50 alors qu'il y a 175,6 millions d'années, il y avait à peu près 10 genres. On peut donc en conclure que d'autres genres évolueront dans le futur. Certains n'existaient pas dans le passé et sont à présent apparu, d'autres ont au contraire, disparu depuis plusieurs millions d'années.

2nde

0

50

100

150

200

250

Diversité générique marine

Crustacés Céphalopodes Reptiles Oiseaux Mérostomes Trilobites

Graptolites Conodontes


No

mb

re d

e g

en

res


Titre : l'évolution de la biodiversité au cours du temps .

Entre 470 et 391,8 millions d'années , il y a 160 genres au total , les trilobites sont la majorité des groupes d'animaux durant cette période et la minorité est le groupe de crustacé . Entre 199,6 et 1,8 le nombre total de genres est aussi 160 .Il n 'y a plus de trilobites mais il y a une augmentation de crustacé c'est le groupe d'animaux majoritaire .La biodiversité actuelle est qu' une étape dans l’histoire du monde vivant car selon la diversité futur des groupes d’être vivant disparaîtront et d'autre se développeront cela peut être dut au changement climatique et la pollution

2nde


Du présent le gastéropode est une espèce éteinte et en 400 millions d'années

2nde

Grille d’évaluation

Choix de groupes significatifs (disparaissent, apparaissent, persistent).Texte comparant la biodiversité à différentes époques.Généralisation sur l’évolution de la biodiversité au cours du temps, jusqu’à maintenant.

Choix de groupes significatifs (disparaissent, apparaissent, persistent).Texte comparant la biodiversité à différentes époques.Pas de généralisation sur l’évolution de la biodiversité au cours du temps, jusqu’à maintenant.

Pas de sélection pertinente des groupes.Pas de texte comparant la biodiversité à différentes époques.Pas de généralisation sur l’évolution de la biodiversité au cours du temps, jusqu’à maintenant.

Graphique correctement reproportionné.Légende repositionnée.Texte cohérent, grammatica-lement correct.

Graphique mal proportionné.Légende superposée au graphique.ouTexte incohérent, incorrect.





5 4 3 2 1 0

2nde

Documents

Exploitation d’une base de données pour étudier l’évolution de la biodiversité Vincent Guili